Tous les êtres vivants ont besoin d’énergie pour vivre. Ils tirent cette énergie de la nourriture. Mais avez-vous déjà vu des plantes manger de la nourriture ? Alors, comment obtiennent-ils leur énergie ? Les plantes obtiennent leur énergie grâce à un processus appelé photosynthèse qui leur permet de fabriquer leur nourriture. Lisez la suite pour en savoir plus sur ce sujet intéressant.
Objectifs d'apprentissage
Dans cette leçon, nous apprendrons les éléments suivants
- Définition de la photosynthèse
- Réactions chimiques qui se produisent pendant la photosynthèse
- Étapes du processus de photosynthèse qui permettent aux phototrophes de fabriquer leur nourriture
- Deux étapes principales de la photosynthèse : la réaction à la lumière et la réaction à l'obscurité
- Quatre types différents de pigments impliqués dans la photosynthèse
La photosynthèse est un processus par lequel les phototrophes convertissent l’énergie lumineuse en énergie chimique, utilisée pour alimenter les activités cellulaires. Il absorbe les chloroplastes grâce à des pigments tels que la chlorophylle a, la chlorophylle b, le carotène et la xanthophylle.
Toutes les plantes vertes et quelques autres organismes autotrophes dépendent de la photosynthèse pour utiliser le dioxyde de carbone, l'eau et la lumière du soleil pour synthétiser les nutriments. L'oxygène est un sous-produit de la photosynthèse.
Tout comme les plantes vertes, certains autres organismes réalisent également la photosynthèse. Ceux-ci incluent des procaryotes comme les bactéries violettes, les cyanobactéries et les bactéries soufrées vertes.
La réaction de photosynthèse peut être représentée par :
Dioxyde de carbone + Eau ========= Glucose + Oxygène
(Lumière du soleil)
Importance de la photosynthèse
La photosynthèse est essentielle à l’existence de toute vie sur Terre. Il joue un rôle important dans la chaîne alimentaire. Il permet aux plantes de créer ainsi leur nourriture, ce qui en fait des producteurs primaires.
La photosynthèse libère également de l'oxygène dans l'atmosphère. La plupart des organismes ont besoin d'oxygène pour survivre.
Site de photosynthèse
La photosynthèse a lieu dans les chloroplastes des plantes et des algues bleu-vert. Toutes les parties vertes d'une plante, y compris les tiges vertes, les feuilles vertes et les sépales, contiennent des chloroplastes.
Les chloroplastes ne sont présents que dans les cellules végétales et sont situés dans les cellules mésophylles des feuilles.
Équation de photosynthèse
Lors de la photosynthèse, le dioxyde de carbone et l’eau réagissent pour former deux produits, à savoir l’oxygène et le glucose. Il s'agit d'une réaction endothermique.
6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Contrairement aux plantes, toutes les bactéries ne produisent pas d’oxygène comme sous-produit de la photosynthèse. Les bactéries qui ne produisent pas d’oxygène comme sous-produit de la photosynthèse sont appelées bactéries photosynthétiques anoxygéniques. Les bactéries qui produisent de l’oxygène comme sous-produit de la photosynthèse sont appelées bactéries photosynthétiques oxygénées.
Pigments photosynthétiques
Il existe quatre types différents de pigments présents dans les feuilles :
- Chlorophylle a
- Chlorophylle b
- Xanthophylles
- Caroténoïdes
Étapes du processus
Au niveau cellulaire, le processus de photosynthèse se déroule dans des organites cellulaires appelés chloroplastes. Ces organites contiennent un pigment de couleur verte appelé chlorophylle, responsable de la coloration verte caractéristique des feuilles.
Structurellement, une feuille comprend un pétiole, un épiderme et un limbe. Le limbe est utilisé pour l'absorption de la lumière solaire et du dioxyde de carbone pendant la photosynthèse.
- Au cours du processus de photosynthèse, le dioxyde de carbone pénètre par les stomates, l'eau est absorbée par les poils absorbants du sol et est transportée vers les feuilles par les vaisseaux du xylème. La chlorophylle absorbe l'énergie lumineuse du soleil pour diviser les molécules d'eau en hydrogène et oxygène.
- L'hydrogène des molécules d'eau et le dioxyde de carbone absorbés dans l'air sont utilisés dans la production de glucose. De plus, l’oxygène est libéré dans l’atmosphère par les feuilles en tant que déchet.
- Le glucose est une source de nourriture pour les plantes qui fournit de l'énergie pour leur croissance et leur développement, tandis que le reste est stocké dans les racines, les feuilles et les fruits pour leur utilisation ultérieure.
- Les pigments sont d’autres composants cellulaires fondamentaux de la photosynthèse. Ce sont les molécules qui confèrent la couleur et absorbent la lumière à une longueur d’onde spécifique et réfléchissent la lumière non absorbée. Toutes les plantes vertes contiennent principalement de la chlorophylle a, de la chlorophylle b et des caroténoïdes présents dans les thylakoïdes des chloroplastes. Il est principalement utilisé pour capter l’énergie lumineuse. La chlorophylle-a est le pigment principal.
Deux étapes de la photosynthèse
Le processus de photosynthèse se déroule en deux étapes :
- Réaction dépendante de la lumière ou réaction lumineuse
- Réaction indépendante de la lumière ou réaction sombre
Réaction lumineuse de la photosynthèse ou réaction dépendante de la lumière
- La photosynthèse commence par la réaction lumineuse. Elle est réalisée uniquement de jour en présence de soleil. Chez les plantes, la réaction lumineuse a lieu dans les membranes thylakoïdes des chloroplastes.
- À l’intérieur des membranes thylakoïdes se trouvent des structures en forme de sac appelées Grana qui recueillent la lumière.
- L'énergie lumineuse est convertie en ATP et NADPH qui sont utilisés dans la deuxième phase de la photosynthèse. L'eau est utilisée et l'oxygène est produit.
L’équation chimique de la réaction lumineuse de la photosynthèse peut être réduite à :
2H 2 O + 2NADP + 3ADP + 3Pi = O 2 + 2NADPH + 3ATP
Réaction sombre de la photosynthèse ou réaction indépendante de la lumière
- C'est ce qu'on appelle également une réaction de fixation du carbone.
- Il s'agit d'un processus indépendant de la lumière dans lequel des molécules de sucre sont formées à partir de molécules d'eau et de dioxyde de carbone.
- La réaction sombre se produit dans le stroma du chloroplaste où ils utilisent les produits NADPH et ATP de la réaction lumineuse.
- Les plantes capturent le dioxyde de carbone de l'atmosphère à travers les stomates et passent au cycle de Calvin.
- Dans le cycle de Calvin, l'ATP et le NADPH formés lors de la réaction lumineuse conduisent la réaction et convertissent six molécules de dioxyde de carbone en une molécule de sucre ou glucose.
L'équation chimique de la réaction sombre est
3CO 2 + 6NADPH + 5H 2 O + 9ATP = G3P + 2H + 6NADP + 9ADP +8Pi
(Où G3P est le glycéraldéhyde-3-phosphate)
