L’énergie de la lumière solaire, l’eau absorbée par les racines et le dioxyde de carbone de l’atmosphère produisent du glucose et de l’oxygène par photosynthèse
La photosynthèse est le processus par lequel les plantes et certains micro-organismes fabriquent des substances comme les glucides. C’est un processus chimique endothermique (qui absorbe de la chaleur) qui utilise la lumière du soleil pour transformer le dioxyde de carbone en sucres. Les sucres sont utilisés par la cellule comme énergie, et pour construire d’autres types de molécules.
La photosynthèse est très importante pour la vie sur Terre. Les plantes vertes se construisent grâce à la photosynthèse. Les algues, les protistes et certaines bactéries l’utilisent également. Certaines exceptions sont les organismes qui tirent directement leur énergie de réactions chimiques ; ces organismes sont appelés chimioautotrophes.
La photosynthèse peut se produire de différentes manières, mais certaines parties sont communes.
6 CO2(g) + 6 H2O + photons → C6H12O6(aq) + 6 O2(g) dioxyde de carbone + eau + énergie lumineuse → glucose + oxygène Le dioxyde de carbone entre dans la feuille par les stomates par Diffusion à partir de l’atmosphère. L’eau est absorbée du sol par les cellules du chevelu racinaire, qui ont une surface accrue pour une absorption accrue de l’eau.
La photosynthèse se produit dans les chloroplastes des feuilles (ou d’autres tissus verts). Ils contiennent de la chlorophylle, le pigment vert qui absorbe l’énergie lumineuse. Dans les feuilles, les cellules palissadiques possèdent des chloroplastes pour capter la lumière.
L’oxygène est un déchet de la photosynthèse : il sort de la plante lors de la respiration. Tout l’oxygène de l’atmosphère a pour origine les plantes (y compris les micro-organismes qui font de la photosynthèse)
Le glucose est utilisé dans la respiration (pour libérer de l’énergie dans les cellules). Il est stocké sous forme d’amidon (qui est reconverti en glucose pour la respiration dans l’obscurité). Le glucose peut également être converti en d’autres composés pour la croissance et la reproduction, par exemple la cellulose, le nectar, le fructose, les acides aminés et les graisses.
Réactions du processus
Diagramme d’un chloroplaste
La photosynthèse comporte deux ensembles principaux de réactions. Les réactions dépendantes de la lumière, qui ont besoin de lumière pour effectuer un travail ; et les réactions indépendantes de la lumière, qui n’ont pas besoin de lumière pour effectuer un travail.
Réactions dépendantes de la lumière
Page principale : Réaction dépendant de la lumière
L’énergie lumineuse du soleil est utilisée pour scinder les molécules d’eau (photolyse). La lumière du soleil frappe les chloroplastes de la plante. Cela provoque la scission de l’eau par une enzyme. L’eau, une fois divisée, donne de l’oxygène, de l’hydrogène et des électrons.
L’hydrogène, ainsi que les électrons énergisés par la lumière, convertissent le NADP en NADPH qui est ensuite utilisé dans les réactions indépendantes de la lumière. L’oxygène gazeux diffuse hors de la plante comme un déchet de la photosynthèse, et l’ATP est synthétisé à partir de l’ADP et du phosphate inorganique. Tout cela se passe dans le grana des chloroplastes.
Réaction obscure
Page principale : Réaction indépendante de la lumière
Pendant cette réaction, les sucres sont construits en utilisant le dioxyde de carbone et les produits des réactions dépendantes de la lumière (ATP et NADPH) et divers autres produits chimiques trouvés dans la plante dans le cycle de Calvin. Par conséquent, la réaction indépendante de la lumière ne peut se produire sans la réaction dépendante de la lumière. Le dioxyde de carbone diffuse dans la plante et avec les produits chimiques dans le chloroplaste, l’ATP et le NADPH, le glucose est fabriqué et finalement, transporté autour de la plante par translocation.
Facteurs influençant la photosynthèse
La chronologie de la vie
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Reproduction sexuelle la plus précoce
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Échelle de l’axe : millions d’années.
Etiquettes orange : périodes glaciaires connues.
Voir aussi : Chronologie humaine et Chronologie de la nature
Il existe trois facteurs principaux affectant la photosynthèse :
- Intensité lumineuse
- Concentration de dioxyde de carbone
- Température
Intensité lumineuse
Si une plante reçoit peu de lumière, les réactions dépendant de la lumière ne fonctionneront pas efficacement. Cela signifie que la photolyse (décomposition de l’eau par la lumière) ne se produira pas rapidement, et donc que peu de NADPH et d’ATP seront fabriqués. Ce manque de NADPH et d’ATP conduira à ce que les réactions indépendantes de la lumière ne fonctionnent pas, car le NADPH et l’ATP sont nécessaires pour que les réactions indépendantes de la lumière fonctionnent.
L’intensité lumineuse nécessaire est facilement étudiée dans une plante aquatique comme le potamot. Les bulles d’oxygène dégagées peuvent être comptées ou leur volume mesuré. En modifiant la distance entre la lumière et la plante, on fait varier l’intensité lumineuse. La variation de l’intensité lumineuse aura une incidence sur la variation du taux de photosynthèse. Un éclairage artificiel peut être utilisé dans l’obscurité pour maximiser le taux de photosynthèse.
Niveaux de dioxyde de carbone
Le dioxyde de carbone est utilisé dans les réactions indépendantes de la lumière. Il se combine avec le NADPH et l’ATP et divers autres produits chimiques (comme le Ribulose Bisphosphate) pour former du glucose. Par conséquent, s’il n’y a pas assez de dioxyde de carbone, alors il y aura une accumulation de NADPH et d’ATP et pas assez de glucose sera formé.
Température
Il y a beaucoup d’enzymes qui travaillent dans les réactions photosynthétiques – comme l’enzyme de la photolyse. Toutes les enzymes fonctionnent mieux à leur température optimale. Toutes les réactions dépendantes et indépendantes de la lumière se produisent normalement à des températures moyennes ou optimales. Les plantes tropicales ont une température optimale plus élevée que les plantes adaptées aux climats tempérés.
Lorsque les températures sont trop basses, il y a peu d’énergie cinétique, donc la vitesse de réaction diminue. Si les températures sont trop élevées, les enzymes se dénaturent et la catalyse de la réaction de photosynthèse s’arrête.
Les serres doivent maintenir une température optimale pour le fonctionnement normal des plantes.
L’évolution précoce
Les premiers organismes photosynthétiques ont probablement évolué tôt dans l’histoire de la vie. Ils ont pu utiliser des agents réducteurs comme l’hydrogène ou le sulfure d’hydrogène comme sources d’électrons, plutôt que l’eau. Les cyanobactéries sont apparues plus tard, et l’excès d’oxygène qu’elles ont produit a contribué à la catastrophe de l’oxygène. Cela a rendu possible l’évolution de la vie complexe.
Efficacité
Aujourd’hui, le taux moyen de capture d’énergie par photosynthèse à l’échelle mondiale est d’environ 130 térawatts, ce qui est environ six fois plus important que la puissance actuelle utilisée par la civilisation humaine. Les organismes photosynthétiques convertissent également environ 100 à 115 mille millions de tonnes métriques de carbone en biomasse par an.
Pages connexes
- Cycle de Calvin
- Respiration cellulaire
- Physiologie végétale
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