La photosynthèse

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La photosynthèse

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Définition : Ce terme vient du grec, « photo » voulant dire lumière et « synthèse ». En résumé, il s’agit d’un processus de création par la lumière. Création de quoi ? Comment ?

Quelques explications.

La photosynthèse est l’ensemble des réactions biophysiques et biochimiques qui permettent aux plantes vertes, qui contiennent de la chlorophylle, de synthétiser des molécules en utilisant l’énergie lumineuse du Soleil, dans les conditions
naturelles. Au cours de ce processus, les feuilles vertes captent le gaz carbonique et rejettent de l’oxygène.

Elle est la principale voie de transformation du carbone minéral en carbone organique. En tout, les organismes photosynthétiques assimilent environ 100 milliards de tonnes de carbone en biomasse, chaque année.

La photosynthèse se déroule dans les membranes des thylakoïdes (ensemble de membranes présent chez les cyanobactéries et dans les chloroplastes où se déroule la phase photochimique (ou claire) de la photosynthèse), chez les plantes, les algues et les cyanobactéries, ou dans la membrane plasmique chez les bactéries photosynthétiques.

Une conséquence importante est la libération de molécules de dioxygène.

Le savais-tu : On pense que c’est à l’apparition de la première plante photosynthétique (probablement une algue) que la Terre s’est entourée d’une couche d’oxygène permettant la colonisation des milieux extraaquatiques.
Elles contribuent à ce qu’il y ait en permanence 21% d’oxygène dans
l’atmosphère, ce qui nous permet de respirer !
Merci les plantes !

Le processus de photosynthèse.

Les plantes vertes utilisent l’eau du sol, l’énergie solaire et le gaz carbonique (CO2) de l’air pour fabriquer des glucides (sucres). Ces glucides leur permettront comme à nous de manger, de grandir.

Ci- dessus, tu peux vois un bilan de la réaction.

La photosynthèse : étape par étape

Le processus requiert de la lumière, de l’eau et du gaz carbonique (CO2).
La première phase de la réaction a lieu durant le jour. Elle consiste à transformer l’énergie lumineuse du soleil en une énergie chimique. Cette phase
s’appelle la phase claire, car elle ne se produit qu’à la lumière.

La sève brute, constituée d’eau et de sels minéraux contenus dans le sol, est transportée des racines vers les feuilles. Cette sève brute monte au travers de vaisseaux que l’on appelle « le xylème ».

En parallèle, le dioxyde de carbone (CO2) contenu dans l’air entre dans la feuille par de petites ouvertures : les
stomates.

Regardons d’un peu plus près : La photosynthèse se déroule dans les chloroplastes, qui contiennent des pigments essentiels comme la chlorophylle. Lors de la phase claire, les particules lumineuses, ou photons, sont captées par ces pigments, contenus dans les membranes des chloroplastes (ou thylakoïdes).

Le savais-tu ? Les stomates sont des ouvertures dans les feuilles, et parfois les tiges des plantes. Elles permettent les échanges gazeux dans l’organisme, mais aussi la régulation de l’évaporation de l’eau. Ils sont généralement
fermés quand il fait chaud et sec, ouverts quand il fait nuit, frais et humide.
Lorsque l’on arrose les plantes, les stomates s’ouvrent. C’est pour ça qu’on évite d’arroser les plantes en pleine journée, car elles perdraient beaucoup
d’eau et se dessècheraient plus vite.

Grâce à un grand nombre de ces pigments, la plante absorbe petit à petit
l’énergie du Soleil. A gauche, une représentation schématique du chloroplaste.
Ci-dessous, une représentation plus réaliste :

Les pigments photosynthétiques agissent comme de véritables panneaux solaires, mais tandis que les panneaux solaires captent l’énergie solaire et la transforment en énergie électrique, les feuilles des plantes captent l’énergie
lumineuse et la transforment en énergie chimique, sous forme de molécules d’ATP et de NADPH. Ces « panneaux solaires » s’appellent les photosystèmes.

ATP et NADPH
Des molécules essentielles possédant une grande énergie chimique !

Cette phase dite claire est en fait constituée d’une multitude de réactions.
En absorbant les photons, la chlorophylle contenue dans le photosystème va perdre un électron. Pour compenser, elle va casser une molécule d’eau. Cela
entraîne la production de dioxygène.
Lors de la seconde phase, ou phase sombre, qui ne nécessite pas d’énergie
lumineuse, le CO2 est incorporé dans la plante et transformé dans une suite de
réaction que l’on appelle « Le cycle de Calvin ». Pour effectuer ces transformations, la plante utilise l’ATP et le NADPH produit lors de la phase claire. Le gaz carbonique est dit « fixé » ou « capté » par la plante. Après
transformation, on obtient toutes sortes de sucres, qui vont être utilisés pour d’autres réactions ou stockés sous forme d’amidon.

Bilan : La plante peut se nourrir à partir d’eau et de lumière. C’est un organisme dit autotrophe. Nous autres animaux ne pouvons pas produire notre propre matière organique, nous sommes des organismes hétérotrophes.

L’équation chimique correspondant à la photosynthèse ressemble à ça :
6CO2 + 12H2O + lumière → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O.

Cela veut dire que la plante a besoin de 6 molécules de dioxyde de carbone, 12 molécules d’eau et un peu de lumière pour faire une molécule de glucose, 6 molécules de dioxygène et rejeter 6 molécules d’eau.

Petites expériences :
Pour mettre en évidence la photosynthèse, tu peux réaliser ces quelques expériences :

1) La production d’oxygène

Essaye-de trouver des algues et met les dans un saladier transparent, rempli d’eau. Pose un entonnoir retourné pardessus, ainsi qu’un tube à essai plein d’eau, comme illustré ci-après.

Tu verras des bulles remonter et s’accumuler au fil du temps dans le tube : c’est le dioxygène produit par la plante.

2) L’importance de la lumière pour la production d’oxygène.

Il te suffit d’une lampe, d’une bougie, d’une plante et d’une cloche en verre.
La bougie, qui a besoin de dioxygène pour bruler, reste allumée plus longtemps avec une source de lumière dirigée vers la plante, qu’avec une lumière éteinte.

3) La production de sucre à la lumière.

Prends une plante vivante, choisit quelques feuilles et recouvre-les de papier noir. Après quelques heures à la lumière, arraches-en plusieurs qui ont été recouvertes, et d’autres qui n’ont pas été recouvertes. Colore les avec du
lugol : tu constates que celles qui ont été éclairées sont brun noir, et contiennent donc de l’amidon. Les autres ayant été cachées restent blanches.

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