Exercice 1 - Deuxième proposition · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Polynésie 2021 (jour 2)

Expliquer comment, à partir de l'énergie lumineuse et de la matière minérale, une plante produit une diversité de molécules organiques qu'elle utilise à différentes échelles.

Réponse : Synthèse rédigée comprenant une introduction (définition de l'autotrophie, problématique et annonce du plan), un développement structuré en deux grandes parties et une conclusion avec schéma bilan. I. De l'énergie lumineuse et la matière minérale aux molécules organiques (la photosynthèse) - Absorption de la matière minérale et de l'énergie : Prélèvement de l'eau et des ions minéraux du sol par les poils absorbants racinaires (sève brute transportée par le xylème), captation du $\mathrm{CO_2}$ atmosphérique par les stomates foliaires, et absorption de la lumière par les pigments chlorophylliens (chlorophylle a, b, caroténoïdes). - Phase photochimique (dans les thylakoïdes des chloroplastes) : Conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique (ATP et composés réduits $\mathrm{NADPH,H^+}$) grâce à l'oxydation de l'eau (photolyse de l'eau dégageant du $\mathrm{O_2}$). - Phase chimique / cycle de Calvin (dans le stroma) : Fixation et réduction du $\mathrm{CO_2}$ grâce à la RuBisCO, à l'ATP et au $\mathrm{NADPH,H^+}$, aboutissant à la synthèse de trioses phosphates (G3P), précurseurs du glucose et d'autres glucides. II. Diversification et utilisation des molécules organiques à différentes échelles - Diversification biochimique par voies enzymatiques : À partir des sucres initiaux, les cellules végétales synthétisent d'autres glucides (amidon, saccharose, cellulose), des lipides (acides gras, triglycérides) et des protéines (acides aminés grâce à l'incorporation d'azote et de soufre minéraux), ainsi que des métabolites secondaires (tanins, anthocyanes, lignine). - Utilisation à l'échelle cellulaire et de l'organisme : - *Croissance et soutien :* La cellulose et l'hémicellulose constituent la paroi cellulaire ; la lignine rigidifie les vaisseaux conducteurs et les tissus de soutien. - *Métabolisme énergétique :* Respiration mitochondriale pour produire de l'ATP nécessaire aux activités cellulaires. - *Mise en réserve :* Stockage sous forme d'amidon (graines, tubercules), de lipides (graines oléagineuses) ou de saccharose (tiges, racines) pour assurer la survie lors des mauvaises saisons ou le développement de la descendance. - Utilisation dans les interactions avec d'autres espèces (échelle écosystémique) : - *Défense :* Tanins dissuadant les herbivores, phytoalexines contre les pathogènes. - *Reproduction et dissémination :* Pigments anthocyaniques colorant fleurs et fruits pour attirer pollinisateurs et frugivores.