Lernzettel: Mécanismes de la Photosynthèse et Transport Organique

📋 Plan du Cours

1. Approvisionnement en matière organique et métabolisme
2. Végétaux chlorophylliens et phase photochimique
3. Rôle des photosystèmes mis en évidence
4. Spectres d’absorption et spectre d’action
5. Absorption des photons et transfert d’électrons
6. Origine des électrons : photolyse de l’eau
7. Transport non cyclique et réduction du NADP
8. Couplage osmo-chimique et synthèse d’ATP
9. Cycle de Calvin-Benson : fixation et réduction
10. RubisCO : carboxylation et compétition CO2 O2
11. Approvisionnement des hétérotrophes et digestion
12. Transport chez les pluricellulaires : phloème et sang

📖 1. Approvisionnement en matière organique et métabolisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Métabolisme : Ensemble des réactions biochimiques qui permettent à la cellule de synthétiser (anabolisme) et de dégrader (catabolisme) des molécules.
• Enzymes : Catalyseurs biologiques dont l’activité peut être modulée par des inhibiteurs, des activateurs et par le niveau d’expression des gènes.
• Hétérotrophe : Organisme qui fabrique sa matière organique à partir de matière organique produite par d’autres individus.
• Autotrophe : Organisme qui produit sa matière organique à partir de matière minérale et d’une source d’énergie.
• Chloroplaste : Organite des cellules chlorophylliennes où se déroulent les réactions photochimiques et la phase biochimique de la photosynthèse.

📝 Points essentiels

• La majorité des réactions métaboliques sont catalysées par des enzymes dont l’activité varie selon l’inhibition/activation et l’expression génétique.
• Le métabolisme peut être orienté par les concentrations en substrat et en produits, ainsi que par les interactions avec des protéines.
• La cellule est l’unité structurale et fonctionnelle du vivant, avec des spécificités chez les eucaryotes et des spécificités chez les pluricellulaires.
• L’approvisionnement correspond à l’action d’apporter des ressources pour une consommation cellulaire, par exemple pour obtenir le glucose.
• Chez les autotrophes, la matière organique est produite à partir de matière minérale grâce à l’énergie lumineuse (photoautotrophie) ou à l’énergie issue d’oxydoréductions de matière minérale (chimioautotrophie).
• La photosynthèse combine une phase photochimique (captation lumineuse, oxydation de l’eau, chaîne de transport d’électrons, carbone minéral) et une phase biochimique/obscure (réduction du CO2 et production de glucose via

💡 Astuce mémo

Métabolisme = enzymes qui dirigent flux (substrat/produits) ; Autotrophes = minéral + énergie ; Photosynthèse = clair (ATP/NADPH) puis sombre (CO2 → sucres).

📖 2. Végétaux chlorophylliens et phase photochimique

🔑 Notions clés & Définitions

• Photosystèmes : Ensemble protéique des chloroplastes qui capte la lumière et initie le transfert d’électrons pendant la phase photochimique.
• Gradient électrochimique de protons : Différence de concentration et de charge des $H^+$ créée grâce à la lumière, qui sert de réservoir d’énergie pour la suite de la photosynthèse.
• Pouvoir réducteur : Capacité d’une coenzyme réduite (comme le NADPH,H$^+$) à fournir des électrons pour réduire une molécule au cours d’une réaction.
• Spectre d’absorption : Courbe reliant l’efficacité d’absorption des pigments à la longueur d’onde de la lumière.
• Spectre d’action : Courbe reliant l’efficacité de la photosynthèse (souvent via la quantité d’$O_2$ libéré) à la longueur d’onde.

📝 Points essentiels

• Les végétaux chlorophylliens sont des phototrophes : la phase photochimique convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique via des réactions d’oxydoréduction.
• La relation de Nernst relie le potentiel d’un couple redox au rapport des concentrations : $E=E^0+\frac{RT}{nF}\ln\left(\frac{[Ox]}{[Red]}\right)$ (forme équivalente selon l’écriture du cours).
• Le sens spontané du transfert d’électrons suit des potentiels redox croissants : les électrons vont du réducteur vers l’oxydant.
• La variation du potentiel redox standard s’écrit avec les potentiels des couples : $\Delta E=E^0_{accepteur}-E^0_{donneur}$, et si $E^0_{accepteur}>E^0_{donneur}$ alors $\Delta G<0$.
• L’énergie libérée par les réactions photochimiques sert à établir un gradient électrochimique de protons ($H^+$) dans le chloroplaste.
• Expérience à l’eau iodée : l’ombre d’une feuille empêche la formation d’amidon, montrant que la lumière captée par les photosystèmes est nécessaire à la production de matière carbonée (via l’amidon).

💡 Astuce mémo

Potentiel qui grimpe = électrons qui montent (du donneur vers l’accepteur) ; lumière → photosystèmes → électrons → $H^+$.

📖 3. Rôle des photosystèmes mis en évidence

🔑 Notions clés & Définitions

• Hémoglobine : Protéine de liaison de l’O2 qui fixe le dioxygène avec une forte affinité, permettant de suivre sa présence en lumière comme en obscurité.
• Oxalate ferrique : Réactif utilisé pour révéler le besoin d’un oxydant afin de déclencher la photosynthèse et donc la production d’O2.
• Chlorelles : Algues vertes unicellulaires utilisées en expériences historiques pour mesurer l’incorporation du CO2 et le dégagement d’O2 sous lumière.
• Photosystème : Grand complexe membranaire des thylakoïdes qui collecte l’énergie lumineuse via des pigments puis la convertit en transferts d’électrons.
• Centre réactionnel : Zone du photosystème où une paire de chlorophylle a spécialisée capte l’énergie et l’oriente vers un accepteur d’électrons plutôt que de la dissiper.

📝 Points essentiels

• En lumière, l’O2 est fixé sur l’hémoglobine, alors qu’en obscurité la fixation n’est pas observée même si l’hémoglobine est présente.
• En obscurité, l’absence d’oxydant empêche toute production d’O2, ce qui montre que l’oxydant est nécessaire à la photosynthèse.
• L’oxalate ferrique met en évidence que la phase claire requiert un oxydant puissant pour permettre la réaction.
• Sans lumière, aucune réaction photosynthétique n’a lieu même en présence d’un oxydant.
• L’expérience de H. Gaffron (1951) avec du $^{14}CO_2$ montre que l’incorporation du carbone en matière organique dépend de la lumière.
• Le dégagement de dioxygène et l’incorporation du $^{14}CO_2$ révèlent deux phases couplées, avec une partie pouvant se poursuivre un certain temps dans l’obscurité.

💡 Astuce mémo

Lumière = démarrage (fixation/échanges), obscurité = arrêt (pas d’O2) ; oxydant = carburant de la phase claire.

📖 4. Spectres d’absorption et spectre d’action

🔑 Notions clés & Définitions

• Photosystème : Complexe protéique des membranes des thylakoïdes qui organise des pigments pour capter l’énergie lumineuse et déclencher une réaction photochimique.
• Antenne collectrice : Organisation des pigments très proches entre eux qui capte l’énergie et la transfère vers le centre réactionnel du photosystème.
• Centre réactionnel : Zone du photosystème où des chlorophylles a modifiées réalisent la séparation de charges et initient le transfert d’électrons.
• Photosystème II : Photosystème placé en amont de la chaîne photosynthétique, associé à la paire de chlorophylles a modifiées P680 et à la photolyse de l’eau.
• Photosystème I : Photosystème situé plus loin dans la chaîne photosynthétique, centré sur P700 et des accepteurs/donneurs différents de ceux du photosystème II.

📝 Points essentiels

• La lumière excite les pigments, ce qui permet de libérer un électron dans le centre réactionnel et de convertir l’énergie lumineuse en réactions d’oxydoréduction.
• Dans le photosystème II, P680 correspond au pic d’absorption et reçoit l’énergie des antennes pour former P680*.
• Le passage P680* → phéophytine est la première étape de la réaction chimique du photosystème II.
• La phéophytine transfère ensuite l’électron au premier transporteur de la chaîne, la plastoquinone (PQ).
• P680+ oxyde la molécule d’eau via la photolyse de l’eau, fournissant les électrons à la chaîne.
• Dans le photosystème I, P700 subit des transformations analogues mais avec des donneurs et accepteurs différents, notamment la ferredoxine (Fd) et la NADP+ réductase.

💡 Astuce mémo

P680 = “II” pour l’eau (photolyse) ; P700 = “I” pour la suite (Fd puis NADP+).

📖 5. Absorption des photons et transfert d’électrons

🔑 Notions clés & Définitions

• Plastoquinone : Transporteur lipidique d’électrons qui reçoit 2 électrons et peut être réduit en PQH2 dans la membrane des thylakoïdes.
• Complexe b6f : Complexe membranaire immobile contenant des hèmes qui couple le transfert d’électrons au déplacement de protons du stroma vers le lumen.
• Plastocyanine : Petite protéine soluble dans le lumen portant un hème et un ion Cu, mobile et chargée de transférer des électrons vers le photosystème I.
• Schéma en Z : Représentation de l’enchaînement des potentiels redox des photosystèmes, montrant les “sauts” d’énergie lors du transfert d’électrons.
• Transport non cyclique : Voie où les électrons issus de P700* finissent par réduire la NADP+ en NADPH,H+ via la ferredoxine et la NADP-réductase.

📝 Points essentiels

• L’énergie d’un photon est transmise de proche en proche dans l’antenne collectrice jusqu’à P680, qui devient P680* (état excité).
• P680* cède un électron à l’accepteur primaire (phéophytine), formant P680+ oxydant et convertissant l’énergie lumineuse en chimie redox.
• Le complexe d’oxydation de l’eau catalyse l’oxydation de l’eau, ce qui libère 2 électrons vers P680+ et libère des protons dans le lumen.
• Les électrons redescendent la chaîne vers des niveaux d’énergie plus faibles (étape exergonique) et réduisent la plastoquinone en PQH2 en couplant le déplacement de 2 protons contre leur gradient.
• La PQH2, grâce à ses propriétés hydrophobes, diffuse jusqu’au complexe b6f, où le transfert d’électrons s’accompagne d’un relargage de protons dans le lumen.
• Les électrons sont ensuite transférés à la plastocyanine, qui alimente P700* du photosystème I ; P700* redonne un électron à l’accepteur primaire puis revient à P700 en récupérant les électrons de la chaîne.

💡 Astuce mémo

P680→e−→H2O (lumen) puis PQH2→b6f (protons) puis plastocyanine→P700*→NADPH : “de l’eau aux protons, puis aux électrons vers NADP+”.

📖 6. Origine des électrons : photolyse de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Photolyse de l’eau : Réaction photochimique qui, sous l’effet de la lumière, scinde l’eau et libère des électrons vers la chaîne de transport.
• Lumen des thylakoïdes : Compartiment interne des thylakoïdes où s’accumulent des protons et où le pH devient acide lors de la phase lumineuse.
• Stroma : Compartiment entourant les thylakoïdes où le pH reste plus élevé et où se trouvent notamment les composants de l’ATP-synthase.
• Complexe cytochrome b6f : Complexe membranaire qui participe à l’établissement du gradient de protons à travers la membrane des thylakoïdes.
• ATP-synthase : Complexe protéique membranaire qui utilise le gradient de protons pour produire de l’ATP à partir d’ADP et de Pi.

📝 Points essentiels

• Sous lumière, la photolyse de l’eau fournit les électrons qui alimentent la chaîne de transport d’électrons des thylakoïdes.
• Le lumen des thylakoïdes est à pH ~4 tandis que le stroma est à pH ~8, ce qui traduit une forte accumulation de protons dans le lumen.
• La membrane des thylakoïdes est imperméable aux protons, donc le gradient de protons est maintenu et exploitable.
• Le complexe cytochrome b6f contribue à l’établissement du gradient de protons grâce au couplage avec la lumière et le transport d’électrons.
• L’ATP-synthase est un agent de couplage osmo-chimique : elle transforme l’énergie du flux de protons en énergie chimique pour former l’ATP.
• Le gradient de protons sert aussi de force protomotrice, et la production d’ATP dépend de la présence de lumière (expérience témoin avec chloroplastes éclairés).

💡 Astuce mémo

Lumière → eau cassée → protons dans le lumen (pH 4) → ATP-synthase exploite le gradient (pH 8 stroma).

📖 7. Transport non cyclique et réduction du NADP

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle de Calvin-Benson : Cycle métabolique du stroma qui transforme le carbone minéral en matière organique en consommant de l’ATP et du pouvoir réducteur issu de la phase photochimique.
• Lithotrophie : Mode de nutrition où l’énergie provient de réactions d’oxydoréduction et où le cycle de Calvin utilise l’ATP et le pouvoir réducteur pour réduire le carbone minéral.
• RubisCO : Enzyme clé du cycle de Calvin-Benson qui catalyse la fixation du CO₂ sur un accepteur carboné.
• Phosphoglycéraldéhyde : Molécule à 3 carbones produite dans le cycle de Calvin et servant de point de départ pour la synthèse de composés organiques.
• NADPH,H+ : Pouvoir réducteur produit lors de la phase photochimique et consommé par le cycle de Calvin pour réduire le carbone.

📝 Points essentiels

• Le cycle de Calvin se déroule dans le stroma et utilise l’ATP ainsi que le NADPH,H+ produits pendant la phase photochimique.
• La fixation du CO₂ repose sur la RubisCO, enzyme centrale du cycle de Calvin-Benson.
• Le cycle de Calvin comporte 3 étapes : fixation du carbone, réduction du carbone, puis régénération de l’accepteur du CO₂.
• Pour synthétiser 1 mole de phosphoglycéraldéhyde (PGAL), il faut 9 moles d’ATP et 6 moles de NADPH,H+ pour fournir 3 moles de CO₂.
• Le NADPH,H+ sert à l’oxydoréduction en réduisant le carbone, tandis que l’ATP fournit l’énergie nécessaire au déroulement du cycle.
• L’expérience de Calvin (chlorelles + 14CO₂ injecté à des temps précis) montre que le 3-phosphoglycérate apparaît très tôt puis diminue, tandis que le ribulose-1,5-bisphosphate s’accumule puis est réutilisé, ce qui souti​

💡 Astuce mémo

Calvin = RubisCO fixe, NADPH réduit, ATP alimente : 3 CO₂ → 1 PGAL (9 ATP + 6 NADPH,H+).

📖 8. Couplage osmo-chimique et synthèse d’ATP

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle de Calvin : Voie anabolique de la photosynthèse qui fixe le CO2 et produit des composés carbonés à partir d’un accepteur, en consommant ATP et NADPH,H+.
• Stroma du chloroplaste : Compartiment interne du chloroplaste où se déroule le cycle de Calvin chez les végétaux.
• RubisCO : Enzyme catalysant la première étape du cycle de Calvin, la fixation du CO2 sur le RuBP, avec aussi une activité d’oxygénation.
• RuBP : Accepteur de CO2 à 5 carbones qui se carboxyle pour former des intermédiaires puis régénère le cycle.
• 3-phosphoglycérate : Intermédiaire à 3 carbones formé après carboxylation du RuBP, puis réduit vers le triose-phosphate.

📝 Points essentiels

• En expérience A, l’éclairage pendant 30 min puis l’obscurité montre une stabilisation à la lumière puis une évolution sans arrêt brutal des intermédiaires.
• En expérience A, le 3PG et le RuBP augmentent puis se stabilisent à la lumière, tandis qu’à l’obscurité le 3PG augmente puis est consommé.
• En expérience A, l’absence de régénération du RuBP en obscurité s’explique par le manque d’ATP et de NADPH,H+ produits à la lumière.
• En expérience B, avec 1% de 14CO en continu puis 0,005% en continu, le suivi des composés organiques révèle des différences de dynamique selon la disponibilité en CO2.
• En expérience B, le RuBP s’accumule quand le CO2 devient limitant car il reste apte à accepter du CO2 mais n’est plus consommé par la RubisCO.
• Le cycle de Calvin fixe 3 moles de CO2 pour 1 mole de PGAL, et le PGAL est un triose activé utilisable pour la synthèse de glucides.

💡 Astuce mémo

Lumière = ATP + NADPH,H+ ; Obscurité = RuBP ne se régénère plus → 3PG finit par être consommé.

📖 9. Cycle de Calvin-Benson : fixation et réduction

🔑 Notions clés & Définitions

• RuBP : Le RuBP est l’accepteur du CO2 dans le cycle de Calvin, une molécule à 5 carbones qui sera régénérée à la fin du cycle.
• PGAL : Le PGAL (phosphoglycéraldéhyde) est le produit carboné du cycle de Calvin, formé à partir du CO2 fixé et servant de base à la synthèse des sucres.
• NADPH,H+ : Le NADPH,H+ est le pouvoir réducteur produit lors de la phase photochimique et consommé pour réduire les intermédiaires du cycle de Calvin.
• ATP-synthase : L’ATP-synthase est l’enzyme membranaire qui utilise le gradient de protons pour produire l’ATP nécessaire au cycle de Calvin.
• RubisCO : La RubisCO est l’enzyme chloroplastique qui catalyse la fixation du CO2 sur le RuBP et possède aussi une activité oxygénase.

📝 Points essentiels

• La régénération du RuBP se fait via des réactions complexes à partir des phosphoglycéraldéhydes, avec réarrangement des chaînes carbonées.
• Le RuBP contient 15 carbones au total (3 molécules de 5 carbones) avant d’être régénéré en 3 molécules de RuBP.
• La régénération du RuBP nécessite l’hydrolyse de l’eau pour produire 3 molécules d’ATP.
• Pour la synthèse nette d’1 molécule de PGAL, le cycle consomme 6 NADPH,H+ et 9 ATP.
• Le bilan du cycle de Calvin s’écrit : 3CO2 + 6 ATP + 6 NADPH,H+ → 1 PGAL + 8Pi + 6 NADP+ + 12H+ + 9ADP.
• La production d’ATP et de NADPH,H+ provient de la phase photochimique de la photosynthèse, ce qui relie directement lumière et cycle de Calvin.

💡 Astuce mémo

CO2→RuBP (fixation) puis réduction par ATP + NADPH : 1 PGAL = 9 ATP + 6 NADPH,H+.

📖 10. RubisCO : carboxylation et compétition CO2 O2

🔑 Notions clés & Définitions

• RubisCO : Enzyme végétale qui catalyse la fixation du CO2 sur une molécule accepteur, déclenchant la production de composés du cycle de Calvin.
• Photorespiration : Processus lié à la compétition CO2/O2 où la RubisCO utilise l’O2 au lieu du CO2, entraînant une perte nette de carbone.
• Cycle de Calvin : Suite de réactions qui transforme le CO2 en matière organique en consommant ATP et pouvoir réducteur (NADH,H+).
• RuBP : Molécule accepteur sur laquelle la RubisCO fixe soit le CO2, soit l’O2 selon la disponibilité relative des gaz.
• Stomates : Ouvertures foliaires qui régulent les échanges gazeux et modifient le rapport CO2/O2 autour de la RubisCO.

📝 Points essentiels

• La photorespiration apparaît quand la RubisCO rencontre plus d’O2 que de CO2, ce qui réduit la fixation nette de carbone.
• En milieu chaud et sec, la fermeture des stomates diminue l’apport en CO2 et augmente la compétition CO2/O2 autour de la RubisCO.
• Le maïs possède une adaptation qui augmente la concentration en CO2 près de la RubisCO pour limiter la photorespiration.
• La photorespiration implique une coopération entre organites : chloroplaste, mitochondrie et peroxysome.
• La photorespiration ne correspond pas à une respiration mitochondriale classique car elle n’utilise pas la chaîne respiratoire mitochondriale.
• Bilan annoncé : fixation d’une molécule d’O2, rejet du CO2, consommation d’1 ATP et perte nette de carbone (pas de chaîne respiratoire).

💡 Astuce mémo

CO2 vs O2 : plus O2 = RubisCO se trompe → photorespiration → CO2 perdu + 1 ATP consommé.

📖 11. Approvisionnement des hétérotrophes et digestion

🔑 Notions clés & Définitions

• Accepteur final des électrons : Accepteur final des électrons : molécule qui capte les électrons en fin de chaîne de transport, permettant la poursuite du flux électronique.
• Couplage chimioosmotique : Couplage chimioosmotique : mécanisme où l’énergie de la chaîne de transport sert à pomper des protons, créant un gradient transmembranaire.
• Chaîne de transfert inverse des électrons : Chaîne de transfert inverse des électrons : chaîne où les électrons circulent dans le sens non spontané, grâce à une force motrice fournie par le gradient de protons.
• Respiration cellulaire : Respiration cellulaire : oxydation de la matière organique avec transfert d’électrons vers un accepteur final, produisant de l’ATP et du pouvoir réducteur.
• Chimiotrophie : Chimiotrophie : mode d’alimentation où l’énergie provient de l’oxydation de molécules chimiques, souvent la matière organique chez les hétérotrophes.

📝 Points essentiels

• Dans la chaîne de Nitrobacter, l’accepteur final des électrons est l’O2.
• Réaction de réduction des nitrites : NO2− + H2O → NO3− + 2e− + 2H+.
• Réaction de réduction de l’oxygène : 1/2 O2 + 2e− + 2H+ → H2O.
• Le couple NO2−/NO3− a AE = 0,39 V et la réaction associée est exergonique (AG < 0).
• Le couplage chimioosmotique crée un gradient de protons du cytosol vers le périplasme en transférant des H+.
• La chaîne de transport associée à l’ATP-synthase induit la phosphorylation via l’utilisation du gradient de H+ pour produire de l’ATP (ADP + Pi → ATP).

💡 Astuce mémo

Exergonique NO2− → NO3− libère l’énergie, puis gradient H+ fabrique l’ATP.

📖 12. Transport chez les pluricellulaires : phloème et sang

🔑 Notions clés & Définitions

• Phloème : Tissu végétal qui transporte la sève élaborée, riche en photosynthétats, vers les organes consommateurs.
• Sève brute : Fluide végétal qui apporte surtout eau et éléments minéraux aux tissus, via des voies distinctes de la sève élaborée.
• Sève élaborée : Fluide végétal issu de la photosynthèse, transporté par le phloème pour alimenter les fonctions cellulaires et le stockage.
• Glycémie : Concentration de glucose dans le sang, régulée pour assurer un approvisionnement variable des cellules.
• Insuline : Hormone qui participe à la régulation de la glycémie en ajustant la disponibilité du glucose.

📝 Points essentiels

• Chez les plantes, la sève brute (eau + minéraux) circule sous contrôle des stomates, tandis que la sève élaborée passe par le phloème et n’est pas en contact direct avec la sève brute.
• Le phloème distribue des photosynthétats aux cellules pour la photosynthèse, mais aussi pour des fonctions comme stockage, traduction et synthèse de protéines.
• Chez les mammifères, le système cardiovasculaire est fermé et la distribution de la matière organique se fait par le sang.
• Le sang transporte la matière organique notamment sous forme de glucose, dont la concentration est régulée par la glycémie.
• La régulation de la glycémie implique au moins deux hormones : l’insuline et le glucagon.
• Le cœur, avec ses 4 cavités (2 oreillettes + 2 ventricules), pilote la circulation entre circulation pulmonaire et circulation systémique.

💡 Astuce mémo

Plantes = phloème pour les photosynthétats ; Mammifères = sang pour le glucose (glycémie) piloté par le cœur.

📅 Repères chronologiques

📊 Tableaux de synthèse

Autotrophie vs hétérotrophie (approvisionnement en matière organique)

Chloroplaste vs Nitrobacter (chaîne de transport d’électrons)

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre autotrophe et hétérotrophe : l’hétérotrophe fabrique sa MO à partir de MO produite par d’autres, tandis que l’autotrophe part de matière minérale.
2. Croire que la photosynthèse est spontanée : le cours insiste sur l’endergonie (AG’>0) et donc sur la nécessité d’énergie lumineuse.
3. Mélanger phase claire et phase obscure : la phase claire produit ATP et NADPH,H+, la phase biochimique/obscure réduit le CO2 via le cycle de Calvin.
4. Penser que l’obscurité produit de l’O2 : les expériences (eau iodée/amidon, Hill/oxalate ferrique, Gaffron) montrent que sans lumière il n’y a pas de production d’O2.
5. Inverser le sens des électrons : le cours indique un transfert spontané vers des potentiels redox croissants (du réducteur vers l’oxydant).
6. Confondre photorespiration et respiration mitochondriale classique : la photorespiration n’utilise pas la chaîne respiratoire mitochondriale.
7. Oublier le rôle de la RubisCO : elle fixe CO2 mais peut aussi oxygéner RuBP quand O2 est plus abondant, ce qui diminue le rendement net.

✅ Checklist Examen

1. Définir métabolisme, anabolisme/catabolisme, et expliquer comment les enzymes et l’expression génétique orientent les réactions.
2. Comparer hétérotrophie et autotrophie : source de carbone et source d’énergie (photoautotrophie/chimioautotrophie).
3. Énoncer les deux phases de la photosynthèse (photochimique puis biochimique/obscure) et préciser ce qui est produit entre elles (ATP et NADPH,H+).
4. Expliquer le rôle des photosystèmes et du centre réactionnel dans le transfert d’électrons, et relier lumière/oxydation de l’eau à la production d’O2.
5. Interpréter les spectres d’absorption vs spectre d’action : pourquoi le spectre d’action reflète la photosynthèse via la quantité d’O2 libéré.
6. Décrire la chaîne photosynthétique (P680→phéophytine→PQ→b6f→plasto-cyanine→P700→ferredoxine→NADP+), et les compartiments (lumen/stroma).
7. Relier photolyse de l’eau et gradient de protons : pH lumen ~4 vs stroma ~8, membrane imperméable aux protons, et rôle de b6f/ATP-synthase.
8. Présenter le cycle de Calvin-Benson : lieu (stroma), rôle de RubisCO (carboxylation), étapes (fixation, réduction, régénération) et bilan énergétique (9 ATP + 6 NADPH,H+ pour 1 PGAL).
9. Expliquer la photorespiration : compétition CO2/O2 sur RuBP, conditions (milieu chaud/sec, stomates), coopération organites, et bilan annoncé (1 O2 fixé, CO2 rejeté, 1 ATP consommé).
10. Décrire l’approvisionnement des hétérotrophes : oxydation de la matière organique, respiration cellulaire (bilan glucose + O2) et fermentation (ex : lactique/alcoolique) selon le cours.
11. Expliquer l’approvisionnement chez les pluricellulaires : digestion/absorption (idées générales) puis transport par phloème (plantes) ou sang (mammifères), avec glycémie régulée par insuline et glucagon.
12. Comparer chloroplaste et Nitrobacter sur la chaîne de transport d’électrons : donneur initial (H2O vs NO2−), accepteur final (NADP+ vs O2), localisation membranaire et couplages (chimioosmotique/osmochimique, chaîne de “