L’essentiel
La photosynthèse est le mécanisme par lequel les cellules chlorophylliennes fabriquent de la matière organique à partir d’eau et de dioxyde de carbone, grâce à l’énergie de la lumière. Elle rejette du dioxygène. Son équation bilan simplifiée est : 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂.
Définition de la photosynthèse
La photosynthèse convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique, stockée dans des molécules organiques. Elle a lieu dans les chloroplastes des cellules vertes, surtout dans les feuilles. Le pigment qui capte la lumière est la chlorophylle.
Une plante verte prélève l’eau et les sels minéraux par ses racines, et le dioxyde de carbone de l’air par les stomates de ses feuilles. Elle n’a besoin d’aucune matière organique pour se nourrir : elle est autotrophe.
L’équation bilan de la photosynthèse
6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂, en présence de lumière et de chlorophylle.
| Dans l’équation | Nom | Origine ou devenir |
|---|---|---|
| 6 CO₂ | Dioxyde de carbone | Entre par les stomates |
| 6 H₂O | Eau | Absorbée par les racines |
| C₆H₁₂O₆ | Glucose | Sert à l’énergie ou à fabriquer d’autres molécules |
| 6 O₂ | Dioxygène | Rejeté dans l’air, il provient de l’eau |
Astuce : Ce bilan résume des dizaines de réactions. Le glucose y sert de modèle : la plante le transforme vite en saccharose, qui circule dans la sève, ou en amidon, qui se stocke.
Les deux phases : phase photochimique et phase chimique
La première phase produit l’énergie et le pouvoir réducteur, que la seconde consomme pour réduire le CO₂.
| Phase photochimique | Phase chimique | |
|---|---|---|
| Lieu | Membrane des thylakoïdes | Stroma du chloroplaste |
| Besoin de lumière | Oui, directement | Non, mais elle dépend de la première phase |
| Ce qui entre | Eau, lumière | CO₂, ATP, composés réduits |
| Ce qui se passe | La chlorophylle capte la lumière. L’eau est décomposée (photolyse). | Le CO₂ est incorporé dans des molécules organiques : c’est le cycle de Calvin. |
| Ce qui sort | O₂, ATP, composés réduits (NADPH, noté aussi RH₂) | Sucres |
Le schéma de la photosynthèse
Pour réaliser un schéma de la photosynthèse à l’échelle de la plante, place ces cinq flèches.
- Lumière : du Soleil vers la feuille.
- CO₂ : de l’air vers la feuille, par les stomates.
- Eau et sels minéraux : du sol vers les racines, puis vers les feuilles par la sève brute.
- O₂ : de la feuille vers l’air.
- Sucres : de la feuille vers le reste de la plante, par la sève élaborée.
Pourquoi la photosynthèse compte pour tout le vivant
Les plantes, les algues et certaines bactéries sont à la base de presque toutes les chaînes alimentaires : les animaux consomment la matière organique qu’elles ont produite. La photosynthèse fournit aussi le dioxygène de l’atmosphère. Enfin, elle retire du CO₂ de l’air, ce qui la relie au cycle du carbone et au climat.
Les erreurs à éviter
Les plantes respirent la nuit et font la photosynthèse le jour. Les plantes respirent jour et nuit.
Le jour, la photosynthèse s’ajoute à la respiration et masque ses échanges gazeux, mais la respiration continue.
Le dioxygène produit vient du CO₂. Il vient de l’eau.
C’est la photolyse de l’eau qui libère l’O₂, comme l’ont montré des expériences avec de l’oxygène marqué.
La plante se nourrit de terre. Sa matière vient surtout du CO₂ de l’air et de l’eau.
Le sol apporte l’eau et les sels minéraux, mais le carbone de la matière organique vient de l’air.
Exercices corrigés
1. Quel gaz une plante absorbe-t-elle pour réaliser la photosynthèse ?
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Le dioxyde de carbone. Le CO₂ entre par les stomates et fournit le carbone de la matière organique.
2. Dans quel organite la photosynthèse a-t-elle lieu ?
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Le chloroplaste. Les chloroplastes contiennent la chlorophylle et les enzymes nécessaires.
3. Quelle équation décrit correctement la photosynthèse ?
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6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂. Les deux premières ne sont pas équilibrées. La troisième l’est, mais c’est la respiration.
4. Une feuille reste à l’obscurité pendant deux jours, puis on teste l’amidon à l’eau iodée. On observe :
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peu ou pas de coloration bleu-noir. Sans lumière, la feuille ne produit plus d’amidon et consomme ses réserves : le test reste négatif.
5. Où se déroule la phase photochimique ?
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Dans la membrane des thylakoïdes. Les pigments et les protéines de cette phase sont logés dans les thylakoïdes.
6. On place dans un aquarium éclairé une plante aquatique, et on suit le taux de dioxygène de l’eau. Puis on éteint. Que devient ce taux après l’extinction ?
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Il baisse, car seule la respiration continue. À l’obscurité, la photosynthèse s’arrête. La respiration consomme alors l’O₂ progressivement.
Questions fréquentes
Quelle est la formule de la photosynthèse ?
La formule bilan est 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂, avec la lumière comme source d’énergie.
Pourquoi les feuilles sont-elles vertes ?
La chlorophylle absorbe surtout le bleu et le rouge, et réfléchit davantage le vert. C’est cette lumière que notre œil perçoit.
La photosynthèse a-t-elle lieu la nuit ?
La phase photochimique a besoin de lumière. Sans elle, la production d’ATP et de composés réduits s’arrête, puis la phase chimique s’arrête aussi.
Quelle différence avec la respiration ?
La photosynthèse stocke de l’énergie en fabriquant de la matière organique. La respiration libère cette énergie en dégradant la matière organique.