Série 3: Exercices - Captation de l'énergie lumineuse et réactions de la photosynthèse

Exercices

Exercice 1

Pour comprendre le rôle des chloroplastes dans la production de la matière organique, on propose l’étude des expériences présenté par le tableau suivant :

Conditions expérimentales		Résultats
1 : Après fixation du pH intérieur des thylakoïdes à une valeur de 7, on les met dans un milieu (pH = 7) qui contient ADP et Pi à l’obscurité.		Pas de formation d’ATP
2 : Après fixation du pH intérieur des thylakoïdes à une valeur de 4, on les met dans un milieu (pH = 8,5) qui contient ADP et Pi à l’obscurité.		Formation d’ATP
3 : Même condition que 2, mais avec l’utilisation de thylakoïdes dépourvue d’ATP synthase.		Pas de formation d’ATP

Q-1 – À l’aide de ces données, déterminer les conditions de production d’ATP.

Pour comprendre le mécanisme qui conduit à la formation du gradient du pH au niveau des thylakoïdes, on propose la figure 1.

Q-2 – Compléter la figure, et expliquer le mécanisme de la formation du gradient du pH.

Pour comprendre la relation entre les réactions de la phase photochimique et la production de la matière organique, on propose la figure 2.

Q-3 – Compléter la figure, est expliqué la relation entre les réactions de la phase photochimique et la production de la matière organique.

Exercice 2

La figure 1 présente un schéma de l’organite responsable de photosynthèse chez les cellules végétales.

Q-1 – Légender la figure.

On suit la production de l’ATP au niveau de cet organite selon la variation des conditions d’éclairage. La figure 2 présente les résultats obtenus.

Q-2 –Analyser la figure 2.

La figure 3 présente la variation de l’absorption des radiations lumineuse par cet organite selon la longueur d’onde.

Q-3 – À l’aide de la figure 3, Expliquer les résultats de la figure 2.

La figure 4 présente un schéma de la chaîne photosynthétique.

Q-4 – Déterminer le premier donneur et le dernier accepteur d’élection dans cette chaîne.

La valeur du potentiel d’oxydoréduction de la molécule d’eau est +820mV, et la valeur d’oxydoréduction de NADPH2 est – 320mV, et on sait que les électrons sont transportés du couple qui a le moins potentiel redox au couple qui le plus grand potentiel.

Q-5 – À l’aide de ces données, déterminer le rôle de l’énergie lumineuse dans la chaîne photosynthétique.

Q-6 – À l’aide de la figure 4, expliquer le gradient du pH au niveau du thylakoïde.

Correction

Exercice 1

R-1 – Les condition de la synthèse de l’ATP sont :

• La présence des complexes protéiques ATP synthase, car dans la manipulation (thylakoïdes sans ATP synthase) l’ATP n’est pas synthétisée.

• La présence de l’ADP et du Pi, car ce sont les réacteurs de la réaction de formation d’ATP (ADP + Pi → ATP).

• Le pH à l’intérieur du thylakoïde inférieur au pH du stroma, car dans la manipulation 1 (pH intérieur = pH extérieur) l’ATP n’est pas synthétisée.

R-2 –

La formation du gradient du pH est essentiel pour la synthèse de l’ATP, ce gradient se forme par la chaîne photosynthétique.

Après captation de l’énergie lumineuse et transport des électrons au niveau de la chaîne photosynthétique, les protons H+ sont transporté du stroma à l’intérieur du thylakoïde et ils s’ajoutent aux photons qui résultent de l’hydrolyse H₂O pour la formation du gradient du pH (différence de concentration des H+ entre l’intérieur du thylakoïde et le stroma).

R-3 –

La fixation du CO2 se fait dans le stroma où l’ATP et le (NADPH, H+), produits pendant les réactions photochimiques, sont utilisés pour cette fixation, qui se fait par une succession de réactions qui constituent le cycle de Calvin.

Exercice 2

R-1 – Légende :

1 – Membrane externe

2 – Membrane interne

3 – Espace intra-membranaire

4 – Thylakoïde

5 – Granum

R-2 – On remarque que la quantité de l’ATP synthétisée change avec le changement de la longueur d’onde. Elle augmente dans la lumière blanche et rouge et elle diminue à l’obscurité et à la lumière verte.

R-3 – On remarque que l’absorption des radiations par les chloroplastes est grande pour les radiations rouges et voilettes, et elle est faible pour les radiations vertes.

Donc, les radiations absorbées par les chloroplastes sont utilisées dans la synthèse de l’ATP.

R-4 – Le premier donneur d’électrons est H₂O, et le dernier accepteur est NADP+.

R-5 – L’énergie lumineuse permet de diminuer le potentiel redox des photosystèmes I et II, ainsi les électrons peuvent être transportés spontanément à travers les transporteurs d’électrons du premier donneur (H₂O) jusqu’à dernier accepteur NADP+.

R-6 – Avec le transport des électrons dans la chaîne photosynthétique, les H+ sont transportés du stroma vers l’intérieur des thylakoïdes et ils s’ajoutent au H+ issue de la photolyse de H₂O. Ainsi, il se forme un gradient des H+ (la concentration des H+ est plus grande à l’intérieur des thylakoïde par rapport au stroma).