Les organismes autotrophes

Les organismes autotrophes produisent leurs propres molécules organiques à partir de molécules minérales présentes dans leur environnement et d'une source d'énergie (par exemple, la lumière).

I L’autotrophie

Repère
Mots clés

• Molécule organique : molécule contenant simultanément au moins un atome de carbone et un atome d’hydrogène (par exemple : lipides, glucides, protides, acides nucléiques).

• Molécule minérale : molécule ne possédant pas d’atome de carbone et d’hydrogène simultanément.

Les organismes autotrophes possèdent des cellules dont le métabolisme permet la production de molécules organiques, riches en énergie, à partir de molécules minérales.

L’autotrophie d’une cellule est principalement permise par un ensemble de réactions réunies sous le terme de photosynthèse.

II La photosynthèse

Repère
Mot clé

Organite : compartiment de la cellule délimité par une ou plusieurs membranes, qui assure une fonction spécifique.

La photosynthèse est une voie métabolique qui a principalement lieu dans les cellules des végétaux chlorophylliens (ainsi que chez certaines bactéries). Chez les végétaux eucaryotes, elle se déroule dans les cellules des organes aériens, à l’intérieur d’organites spécifiques : les chloroplastes.

Les substrats utilisés lors de la photosynthèse sont l’eau et le dioxyde de carbone ; les produits finaux sont les glucides, riches en énergie, et le dioxygène.

Dans les chloroplastes, des enzymes et des macromolécules spécifiques comme la chlorophylle contrôlent les réactions de cette voie métabolique. Certains sels minéraux sont également indispensables à ces réactions.

Lors de la photosynthèse, l’énergie de la lumière est captée par la chlorophylle, puis convertie en énergie chimique et concentrée dans les glucides.

Doc Photosynthèse au sein d’une cellule végétale

Méthode Identifier une condition nécessaire au métabolisme photosynthétique

À l’aide de sondes, on mesure les échanges gazeux d’une suspension de cellules chlorophylliennes dans différentes conditions d’éclairement.

Utiliser les variations des échanges gazeux pour identifier une condition nécessaire à la réalisation de la photosynthèse.

Doc Concentration en CO2 et en O2 d’une suspension de cellules chlorophylliennes en fonction de l’éclairement

Repère
Conseils

Étape 1 Commenter les évolutions des concentrations de gaz au cours du temps en fonction de l’éclairement. Quantifier ces observations.

Étape 2 Faire appel à ses connaissances (gaz absorbés/rejetés durant la photosynthèse) pour expliquer ces variations.

Étape 3 Les interpréter pour identifier un élément nécessaire à la photosynthèse.

Solution
À noter

Évitez les descriptions du type « la courbe augmente/diminue ». Citez plutôt les paramètres qui varient, par exemple : « Le taux de CO2 augmente/diminue ».

Étape 1 À l’obscurité, pendant 3 minutes, il y a une faible augmentation de CO2 (de 54 à 57,5 μmol/L) et une faible diminution d’O2 (de 208 à 200 μmol/L). À la lumière, pendant 4 minutes et demi, il y a une forte augmentation d’O2 (de 200 à 270 μmol/L) et une forte diminution de CO2 (de 57,5 à 30 μmol/L).

Étape 2La photosynthèse correspond à une consommation de CO2 et une production d’O2 par les cellules.

Étape 3À l’obscurité, la diminution de l’O2 est due à sa consommation par les cellules et l’augmentation du CO2 est due à son rejet par les mêmes cellules. À la lumière, le phénomène est inverse. La lumière est donc l’élément nécessaire à la photosynthèse.