Photosynthèse

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1. Tout au long de sa vie une plante fabrique du glucose par photosynthèse et rejette de l'oxygène dans l'atmosphère. La nuit, la plante respire le glucose et consomme donc l'oxygène qu'elle avait produit par photosynthèse. Ce que la plante n'utilise pas pour sa respiration est converti en tissus végétaux qui peuvent servir à la respiration des animaux ou des bactéries. Puisque presque tout l'oxygène de l'air vient des plantes, pourquoi y a-t-il alors autant d'oxygène dans l'air ? La production d'oxygène par photosynthèse ne devrait-elle pas être compensée par sa consommation par respiration ?
2. Certains prétendent que les grandes forêts tropicales sont les poumons de la planète. Évidemment, on imagine la grande quantité d'oxygène qu'une pareille masse de végétaux doit produire tous les jours. Pourtant, les forêts tropicales ne sont pas vraiment les poumons de la planète. En une journée, elles consomment autant d'oxygène qu'elles en produisent. Quels phénomènes expliquent cette consommation d'oxygène ?
3. La vie sur terre pourrait-elle exister s'il n'y avait pas d'animaux (que des végétaux, des mycètes et des bactéries)?

4. Découverte en 1940, une des grottes préhistoriques les plus célèbres dans le monde, Lascaux en Périgord, a dû être fermée au public en 1963, car, à la suite des visites trop nombreuses, les peintures murales se dégradaient rapidement. On cherche à déterminer quelles causes liées à la visite des grottes, peuvent être à l'origine de ces dégradations. Plusieurs processus d'altération ont été constatés :

  • L'effritement progressif de la paroi calcaire de la grotte.
    On sait qu'en présence d'eau et de dioxyde de carbone, le calcaire insoluble donne un corps soluble.
  • La prolifération de certains végétaux chlorophylliens (algues unicellulaires et lichens), sur les peintures.

Pourquoi les peintures qui s'étaient conservées des milliers d'années se sont-elles rapidement dégradées à partir du moment où la grotte a été ouverte au public ?

5. Si on enrichit artificiellement l'atmosphère en CO2d'une serre, la production d'oxygène des plantes augmente. Pourtant le CO2intervient dans le cycle de Calvin alors que l'oxygène est produit dans la phase photochimique. Comment peut-on expliquer que l'augmentation du taux de CO2entraîne l'augmentation de la production d'oxygène ?
6. Les plantes de type C4semblent mieux adaptées que les plantes de type C3puisqu'elles échappent à la photorespiration. Pourtant il n'y a que 5% des 260,000 espèces de plantes connues qui sont de type C4. Pourquoi les plantes C4n'ont-elles pas dominer les C3au cours de l'évolution?

7. La chlorophylle n'absorbe que les longueurs d'onde de la lumière correspondant au rouge et au bleu. D'autres pigments de la plante peuvent absorber d'autres longueurs d'onde et transférer une petite partie de cette énergie la chlorophylle, ce qui étend le spectre lumineux efficace pour la photosynthèse. Par contre,chez les plantes terrestres, il n'y a pas de pigments pouvant absorber la lumière vert-jaune-orangée (550 à 600 nm). Cette portion du spectre lumineux n'est d'aucune utilité à la plante.

Il n'en est pas de même chez de nombreuses algues. Certaines peuvent pousser à plus de 100 m de profondeur, profondeur à laquelle la lumière n'est plus que 1% de ce qu'elle est en surface. Ces algues possèdent des pigments pouvant absorber presque toutes les couleurs du spectre et transférer de façon efficace l'énergie ainsi captée à la chlorophylle, c'est pourquoi elles apparaissent noires.

Pourquoi n'observent-on pas cette adaptation chez les plantes terrestres? Pourquoi l'évolution n'a-t-elle pas favorisée chez les plantes terrestres l'apparition de pigments pouvant absorber toutes les longueurs d'onde? Comment se fait-il que les plantes les plus évoluées ont le moins efficace système d'absorption de la lumière? Pourquoi le monde végétal de la surface est-il vert et non noir?

 

8. Quelle expérience simple pourriez-vous faire, en utilisant seulement le matériel sommaire (très sommaire!) qu'on retrouve dans un laboratoire de cégep, pour déterminer si une plante possède un métabolisme CAM?

Et pour savoir si c'est une plante en C4?
 
9. On passe des feuilles d'épinard au "blender". On obtient ainsi une bouillie qu'on dilue avec un peu d'eau. On éclaire le tout avec une lampe. Va-t-il se dégager de l'oxygène?
 
10. À elle seule, l'enzyme rubisco (ribulose diphosphate carboxylase / oxygénase) constitue plus de 50% des protéines du chloroplaste. Pourtant cette enzyme n'est qu'une des nombreuses enzymes nécessaires à la photosynthèse. Pourquoi cette enzyme paticulière est-elle si abondante ?