1- La phase photochimique de la photosynthèse se déroule dans la membrane des thylakoïdes ; grâce à la collecte de photons par les pigments photosynthétiques une chaîne d'oxydoréduction permet :

• l'oxydation de l'eau et la production d'O₂.

• la production de composés intermédiaires réduits RH₂

• la synthèse d'ATP

On parle de couplage photo-chimique

La phase chimique de la photosynthèse se déroule dans le stroma ; elle permet l'incorporation et la réduction du CO₂ pour la synthèse de matière organique. Elle nécessite un accepteur de CO₂ (le ribulose 1,5 bis phosphate), de l'ATP et des composés réduits RH₂.

Cette phase ne nécessite pas directement la présence de lumière mais elle utilise les produits formés lors de la phase photochimique : RH₂ et ATP.

Pour cette raison, on dit que les 2 phases de la photosynthèse sont couplées.

2- La respiration comporte plusieurs réactions chimiques catalysées par des enzymes.

Au cours de ces réactions la matière carbonée est minéralisée sous forme de CO₂.

• Première étape dans le cytoplasme : l'oxydation du glucose en pyruvate (la glycolyse) qui s'accompagne de la production de composés réduits R'H₂ proche de ceux produits au cours de la photosynthèse.

  L'énergie libérée au cours de cette réaction permet la synthèse de 2 molécules d'ATP par molécule de glucose oxydé.

• Deuxième étape dans la matrice des mitochondries : série de décarboxylations oxydatives à partir du pyruvate qui s'accompagne de la production de composés réduits R'H2 .

  L'énergie libérée au cours de cette réaction permet la synthèse de 2 molécules d'ATP.

• Troisième étape dans les crêtes de la membrane interne des mitochondries :

  Oxydation par le dioxygène des composés réduits R'H2 produits dans les 2 étapes précédentes.

  L'énergie libérée au cours de cette réaction permet la synthèse de 32 molécules d'ATP.

3A- Avoir une vie fixée et résister aux climats défavorables et/ou aux variations saisonnières

- Résister au froid (au gel), passer la mauvaise saison :

• perdre ses feuilles, organes sensibles au gel: arbres à feuilles caduques (pommier, cerisier).

• produire des bourgeons protégés par des écailles protectrices (lilas, poirier, marronnier, vigne).

• vivre au ralenti, plus de photosynthèse (plus de feuilles, enzymes inhibées par le froid); passer l'hiver à l'état de graines résistantes au froid car déshydratées.

- Résister au manque d'eau (l'été, sous les climats arides) : la chaleur entraîne le manque d'eau :

• éviter la transpiration pour réduire la perte d'eau, en réduisant la surface foliaire.

• amplifier l'apport d'eau par un réseau racinaire très développé (importante surface d'absorption) : l'oyat.

• accumuler des réserves d'eau, stocker l'eau dans les feuilles, les tiges: plantes grasses, cactées, adaptées à l'ensoleillement, la chaleur et la sécheresse et réduire ses feuilles à ses épines.

3B- Avoir une vie fixée et se défendre face aux prédateurs: brouteurs, herbivores, phytophages, consommateurs de végétaux présents dans les milieux de vie de la plante fixée

• Des défenses physiques : les épines, dagues (effet “barbelés”): acacia, houx, chardons, ronces.

• Des défenses chimiques : grande variété de molécules chimiques dans les feuilles, tiges, fruits.

  molécules : donnant de mauvaises odeurs (cadavres, pourriture) répulsives, urticantes: orties au goût désagréable astringentes: les tanins, amères, qui rendant la plante indigeste (perte de l'appétit, troubles digestifs, vomissements) toxiques : alcaloïdes des opiacées (morphine, dérivé de l'opium extrait du pavot); troubles neurologiques, neuromusculaires: curare de la liane d'Amazonie.

• Communiquer sur la survenue du risque (l'animal) par des gaz entre arbres de la même espèce : l'acacia brouté par des gazelles émet de l'éthylène, libéré par les feuilles, qui informe les autres acacias.

• Se défendre par coopérations, symbioses avec animaux: les arbres à fourmis (acacia et fourmi; bois canon de Guyanne et fourmis guyannaises (plantes myrmécophiles).

3C- Avoir une vie fixée et se reproduire: la pollinisation et la dispersion des graines

• La reproduction sexuée des plantes à fleurs nécessite la pollinisation

Organes mâles: étamines et organe femelle: pistil (stigmate, style, ovaire avec ovules) peuvent être présents sur la même plante: hermaphrodite, fleur bisexuée.

Problème: les étamines sont en dessous du pistil ou la maturité des organes sexuels se passe à des moments différents: souvent les étamines sont matures avant le pistil. L'autofécondation est possible mais rare, d'où le besoin de transporteurs du pollen qui contient les gamètes mâles ( le pistil n'est pas transportable). La pollinisation est le transport des grains de pollen sur un stigmate du pistil. Ce transport peut se faire de différentes façons :

• Transport du pollen par le vent: arbres tels que noisetier, chêne, bouleau.

• Transport du pollen par les animaux: insectes tels que abeilles, bourdons, papillons et oiseaux (colibri)

Adaptations fonctionnelles des fleurs pour attirer les animaux pollinisateurs :

• les couleurs des pétales des fleurs (blancs, jaunes, bleus)

• les odeurs émises par les fleurs

• les glandes à nectar: en profondeur à la base des pétales: liquides sucrés

• le mimétisme morphologique et/ou chimique: orchidées produisant les phéromones de l'insecte femelle.

• La co-évolution d'une plante à fleur et de son pollinisateur

Evolution conjointe des deux êtres vivants au cours du temps (millions d'années) par l'influence de l'un sur l'autre: ex: baobab et chauve-Souris, figuier et et agaonide, orchidée de Madagascar et papillon-sphinx.

• Des adaptations fonctionnelles pour la dispersion des graines et des fruits

• Dispersion des graines par le vent: pissenlit ou clématite (effet parachute ou plume); graines ailées du tilleul, de l'érable, orme, charme (effets delta-plane ou hélicoptère).

• Dispersion par sa masse et la gravité: pommier, noyer, marronnier.

• Dispersion par l'eau, le courant: noix de coco qui flotte.

• Dispersion par les animaux consommateurs: oiseaux qui prélèvent et consomment des fruits charnus, succulents (attirés par les pales couleurs et/ou les odeurs). Ex: cerise rouge et geai, étourneau, corbeau.

• Dispersion par accrochage des graines aux mammifères ou plumes aux oiseaux.

4.1- Processus qui consomment du CO2 atmosphérique.

• L'altération continentale des silicates calciques et magnésiens

  CaAl₂Si₂O₈ +3 H₂O + 2 CO₂ --> 2 HCO₃^- + Ca²⁺ + Al₂Si₂O₅(OH)₄

  MgAl₂Si₂O₈ +3 H₂O + 2 CO₂ --> 2 HCO₃- + Mg²⁺ + Al₂Si₂O₅(OH)₄

  Plus un continent est étendu et plus la quantité de roche soumise à l'érosion est importante et donc plus il y a consommation de CO₂.

• La dissolution des carbonates

  CaCO₃ + CO₂ + H₂O --> Ca²⁺ + 2 HCO₃-

• Le piégeage de la matière organique dans les roches

  Lors de la fossilisation, le CO₂ contenu dans la matière organique ne peut plus être libéré.

4.2- Processus qui libèrent du CO₂ atmosphérique.

• La précipitation des carbonates

  Ca²⁺ + 2 HCO₃- --> CaCO₃ + CO₂ + H₂O

• Le volcanisme aérien (bref et intense)

  1. Libération d'aérosols --> diminution de l'insolation --> diminution des T° (courte durée)

  2. Libération importante de CO₂ --> augmentation des T° (durée moyenne)

  3. Altérations continentale des silicates calciques des laves --> diminution du CO₂ --> baisse des T° (longue durée)

  CaAl₂Si₂O₈ +3 H₂O + 2 CO₂ --> 2 HCO₃- + C^a2+ + Al₂Si₂O₅(OH)₄

• Le volcanisme sous marin

  Forte libération de CO₂ puis altération hydrothermale des silicates par l'eau de mer.

  CaSiO₃ + Mg²⁺ + 2 HCO₃- --> MgSiO₃ + CaCO₃ + H₂O + CO₂

5- Les différences entre un organisme autotrophe et un organisme hétérotrophe.

Un organisme autotrophe se caractérise par sa capacité à synthétiser sa propre matière organique à partir de matière minérale (CO₂) et d'énergie.

Un organisme hétérotrophe ne peut élaborer sa propre matière organique qu'à partir de matière organique préexistante.