THEME-1 - SVT / S.BERNARD

STEBER.SVT/1
THEME 1 – LA TERRE DANS L’UNIVERS, LA VIE ET
L’EVOLUTION DE LA VIE
ÉNERGIE ET CELLULE VIVANTE
« Tout système vivant échange de la matière et de l'énergie avec ce
qui l'entoure. Il est le siège de couplages énergétiques. »
Selon la nature des besoins et la source d’énergie utilisée, on
distingue :
 Les organismes autotrophes qui sont capables d’utiliser des éléments
inorganiques pour synthétiser leurs propres constituants organiques.
Les producteurs primaires (autotrophes) utilisent le carbone (oxydé)
du dioxyde de carbone atmosphérique pour constituer les chaînes
carbonées, base de leurs molécules organiques (carbone réduit). Ce
processus consomme le dioxyde de carbone.
 Les organismes hétérotrophes qui sont incapables d’effectuer eux-
mêmes les synthèses de leurs constituants à partir d’éléments
minéraux. Les autres producteurs (hétérotrophes) déconstruisent des
molécules organiques préexistantes pour produire leur propre matière,
constituée d'autres molécules organiques (reconstruction). Comme
seulement 10% de la matière organique est reconstruite, ce processus
restitue une quantité importante de dioxyde de carbone à
l'atmosphère.
 TD1: Après lecture et analyse du document de travail (Doc1.T)
distribué, organisez sous forme de cadres et de flèches les différentes
interactions entre les réseaux trophiques.
Les composants des organismes vivants se transforment en permanence. Ces
transformations ont des répercussions observables à différentes échelles (moléculaire,
cellulaire, physiologique et au niveau des populations). Ainsi, à l’échelle de la
biosphère, les êtres vivants interviennent dans le cycle du carbone, du dioxygène ou de
l’eau. A l’échelle des écosystèmes, la matière est transformée au sein des réseaux
trophiques. A l’échelle des organismes, les différentes fonctions sont réalisées grâce à
des processus spécifiques de la vie. Enfin, à l’échelle cellulaire se déroulent diverses
réactions métaboliques.
A l’origine de ces transformations, diverses formes d’énergie peuvent être identifiées.
Il s’agit de l’énergie lumineuse provenant du soleil et de l’énergie chimique provenant de
molécules biochimiques.
Les végétaux chlorophylliens nécessitent de l’énergie solaire pour synthétiser leur propre
matière grâce à la photosynthèse. Cette matière est utilisée par les organismes qui ne
sont pas capables d'utiliser directement l'énergie solaire. Les échanges gazeux

STEBER.SVT/2
R3
T3
Décomposeurs
R4
T4
DH
Schématisation (non à l'échelle) des transferts d'énergie à
travers la biosphère)
Producteurs
Consommateurs
1aires et 2aires
PB1
C1
R1
T2
L2
C3
L3
T1
L1
R2
C2
7 0 %
PN1
PN2
PN3
respiratoires présents chez nombre d’organismes sont un indice d’une libération
d’énergie chimique à partir de la matière. La contraction musculaire met en œuvre
une énergie mécanique. Il existe ainsi, à l’échelle de la biosphère et des écosystèmes,
un flux énergétique intimement lié aux cycles de la matière permettant de passer de
l’énergie lumineuse à l’énergie chimique et mécanique.
 Voir correction ci-dessous
BILAN : Au sein des écosystèmes les différents métabolismes (auto-
hétérotrophie) se complètent et structurent les écosystèmes. Plus les
réseaux trophiques sont complexes, plus l’écosystème sera stable.
A la base de tous les écosystèmes on trouve des autotrophes, seuls
capables d’introduire la matière organique, à partir de la matière minérale,
seuls capables de transformer l’énergie lumineuse en énergie chimique,
dans le monde vivant.

STEBER.SVT/3
NB : il existe des autotrophes qui utilisent d’autres formes d’énergie : des bactéries
exploitent les fumeurs noirs des dorsales océaniques, richement minéralisés. Cette
chimioautptrophie pourrait être une des premières formes d’autotrophie apparue sur
Terre.
CHAP 1: LA PHOTOSYNTHESE
Equation globale simplifiée et équilibrée: 6 CO2 + 6 H2O →
C6H12O6 + 6 O2
 TP1: mise en évidence de la consommation de CO2 (dioxyde de
carbone) et du rejet d'O2 (dioxygène) en phase claire puis observation
de ces phénomènes en phase sombre.
 A 22°C en pleine lumière, la suspension d'Euglène consomme du dioxyde de carbone et
produit du dioxygène.
 Par ailleurs, on s'aperçoit qu'à l'obscurité, cette même suspension consomme moins de
CO2 (on aurait pu prévoir un arrêt complet) et ne produit plus d'O2.
Que penser de tous ces résultats?
La lumière semblerait être le catalyseur pour la consommation du CO2 et la production d'O2
toutefois on s'aperçoit que le décalage observé entre l'arrêt de la production d'O2 et la baisse de
la consommation de CO2 (et non l'arrêt) indique que même à l'obscurité le végétal continue
(durant le laps de temps correspondant à l'expérience) à consommer du CO2 donc que cette
consommation de CO2 n'est pas directement dépendante de la lumière.

STEBER.SVT/4
A partir de là, on peut définir deux étapes dans la photosynthèse; Une phase dite
"photochimique" durant laquelle de l'O2, une molécule énergétique (ATP) et une molécule de
coenzyme réduit sont produits(RH2) et une phase dite "biochimique" durant laquelle le
végétale produit de la matière organique (Ribulose biphosphate C5P2  APG…acide
phosphoglycérique C3P  glucose+acides gras+acides aminés  amidon (molécule de stockage))
1.1 La phase photochimique (phase claire)
La phase photochimique (comme la phase biochimique ou non photochimique) se déroule
dans un organite cellulaire végétal: le chloroplaste. Plus précisément la phase
photochimique a lieu dans la membrane des thylakoïdes.
H2O 2H+ + 2e- + ½O2 (production d'O2)
R+ + 2H+ + 2e-  RH2 (production d'un coenzyme réduit)
ADP + Pi ATP (production d'une molécule énergétique à partir de phosphate
inorganique)

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 TP2: Extraction et chromatographie des pigments photosensibles
1.2 Phase biochimique (phase sombre)
La phase sombre correspond à la phase d’assimilation du CO2 qui utilise les
molécules énergétiques produites lors de la phase photochimique et qui est
réalisée de manière cyclique. Ce cycle est appelé cycle de Calvin et il se
déroule dans le stroma du chloroplaste.
L’assimilation du CO2 se fait en quatre étapes principales dont les trois
premières se déroulent au sein du cycle de Calvin :
 Fixation du CO2 (carboxylation).
 Réduction du carbone fixé.
 Régénération de l’accepteur de CO2.
 Synthèse des sucres.
1.2.1 fixation du CO2
Carboxylation du ribulose biphosphate (RUBP C5)
Ribulose biphosphate molécule intermédiaire instable
(1,3) biphosphodiglycérate (C6) 2*(acide phosphoglycérique: APG(C3))
*RUBISCO: Ribulose biphosphate carboxylase oxygénase
CO2 atm + *RUBISCO (enzyme)