PhotosynthèSe

Nous expliquons ce qu’est la photosynthèse, ses caractéristiques, son équation et ses phases. Aussi, pourquoi est-ce important pour les écosystèmes mondiaux.

Qu’est-ce que la photosynthèse ?

La photosynthèse est le processus biochimique par lequel les plantes , les algues et les bactéries photosynthétiques convertissent la matière inorganique (dioxyde de carbone et eau) en matière organique (sucres) , exploitant l’énergie de la lumière solaire . C’est le principal mécanisme de nutrition de tous les organismes autotrophes qui possèdent de la chlorophylle, qui est le pigment essentiel pour le processus photosynthétique.

La photosynthèse est l’un des mécanismes biochimiques les plus importants de la planète puisqu’elle implique la fabrication de nutriments organiques qui stockent l’énergie lumineuse du Soleil dans différentes molécules utiles (glucides). En fait, le nom de ce procédé vient des mots grecs foto , « lumière », et synthèse , « composition ».

Après la photosynthèse, les molécules organiques synthétisées peuvent être utilisées comme source d’ énergie chimique pour entretenir des processus vitaux, comme la respiration cellulaire et d’autres réactions faisant partie du métabolisme des êtres vivants .

Pour réaliser la photosynthèse, la présence de chlorophylle est nécessaire , un pigment sensible à la lumière du soleil, qui donne aux plantes et aux algues leur couleur verte caractéristique. Ce pigment se trouve dans les chloroplastes, des organites cellulaires de différentes tailles typiques des cellules végétales , en particulier des cellules foliaires (des feuilles). Les chloroplastes contiennent un ensemble de protéines et d’ enzymes qui permettent le développement de réactions complexes faisant partie du processus photosynthétique.

Le processus de photosynthèse est essentiel pour l’ écosystème et pour la vie telle que nous la connaissons, puisqu’il permet la création et la circulation de la matière organique et la fixation de la matière inorganique. De plus, lors de la photosynthèse oxygénique, l’oxygène dont la plupart des êtres vivants ont besoin pour leur respiration est produit .

Voir aussi: Organismes producteurs

types de photosynthèse

Deux types de photosynthèse peuvent être distingués, selon les substances utilisées par l’organisme pour réaliser la réaction :

• Photosynthèse oxygénée . Elle se caractérise par l’utilisation d’ eau (H ₂ O) pour réduire le dioxyde de carbone (CO ₂ ) consommé. Dans ce type de photosynthèse, non seulement des sucres utiles sont produits pour l’organisme, mais de l’oxygène (O ₂ ) est également obtenu comme produit de la réaction. Les plantes, les algues et les cyanobactéries réalisent la photosynthèse oxygénée.
• Photosynthèse anoxygénique . L’organisme n’utilise pas l’eau pour la réduction du dioxyde de carbone (CO ₂ ), mais profite plutôt de la lumière du soleil pour décomposer les molécules de sulfure d’hydrogène (H ₂ S) ou d’hydrogène gazeux (H ₂ ). Ce type de photosynthèse ne produit pas d’oxygène (O ₂ ) et libère plutôt du soufre comme produit de réaction. La photosynthèse anoxygénique est réalisée par les bactéries soufrées dites vertes et violettes, qui contiennent des pigments photosynthétiques regroupés sous le nom de bactériochlorophylles, qui sont différentes de la chlorophylle des plantes.

Caractéristiques de la photosynthèse

D’une manière générale, la photosynthèse se caractérise par les éléments suivants :

• C’est un processus biochimique qui utilise la lumière du soleil pour obtenir des composés organiques, c’est-à-dire la synthèse de nutriments à partir d’éléments inorganiques tels que l’eau (H ₂ O) et le dioxyde de carbone (CO ₂ ).
• Elle peut être réalisée par divers organismes autotrophes , à condition qu’ils possèdent des pigments photosynthétiques (le plus important étant la chlorophylle). C’est le processus de nutrition des plantes (terrestres et aquatiques), des algues, du phytoplancton , des bactéries photosynthétiques. Quelques animaux sont capables de photosynthèse, dont la limace de mer Elysia chlorotica et la salamandre tachetée Ambystoma maculatum (cette dernière le fait par symbiose avec une algue).
• Chez les plantes et les algues, la photosynthèse a lieu dans des organites spécialisés appelés chloroplastes, dans lesquels se trouve la chlorophylle. Les bactéries photosynthétiques possèdent également de la chlorophylle (ou d’autres pigments analogues), mais n’ont pas de chloroplastes.
• Il existe deux types de photosynthèse, selon la substance utilisée pour fixer le carbone à partir du dioxyde de carbone (CO ₂ ). La photosynthèse oxygénée utilise de l’eau (H ₂ O) et produit de l’oxygène (O ₂ ), qui est rejeté dans le milieu environnant. La photosynthèse anoxygénique utilise du sulfure d’hydrogène (H ₂ S) ou de l’hydrogène gazeux (H ₂ ), et ne produit pas d’oxygène mais libère du soufre.
• Depuis la Grèce antique, la relation entre la lumière du soleil et les plantes était déjà postulée. Cependant, les progrès dans l’étude et la compréhension de la photosynthèse ont commencé à prendre de l’importance grâce aux contributions d’un groupe successif de scientifiques des XVIIIe, XIXe et XXe siècles. Par exemple, le premier à démontrer la génération d’oxygène dans les plantes fut le pasteur anglais Joseph Priestley (1732-1804), et le premier à formuler l’équation de base de la photosynthèse fut le botaniste allemand Ferdinand Sachs (1832-1897). Plus tard, le biochimiste nord-américain Melvin Calvin (1911-1997), a apporté une autre contribution énorme, clarifiant le cycle de Calvin (une des phases de la photosynthèse), qui lui a valu le prix Nobel de chimie en 1961.

équation de la photosynthèse

L’équation générale de la photosynthèse oxygénée est la suivante :

La manière correcte de formuler chimiquement cette équation, c’est-à-dire l’équation équilibrée de cette réaction, est la suivante :

phases de la photosynthèse

La photosynthèse en tant que processus chimique se déroule en deux étapes différentes : l’étape claire (ou claire) et l’étape sombre , ainsi nommée car seule la première intervient directement en présence de la lumière solaire (ce qui ne veut pas dire que la seconde se produit nécessairement dans l’obscurité ) . ).

• Stade lumineux ou photochimique . Au cours de cette phase, des réactions dépendantes de la lumière se produisent à l’intérieur de la plante, c’est-à-dire que la plante capte l’énergie solaire à travers la chlorophylle et l’utilise pour produire de l’ATP et du NADPH. Tout commence lorsque la molécule de chlorophylle entre en contact avec le rayonnement solaire et que les électrons de ses couches externes sont excités, ce qui génère une chaîne de transport d’électrons (semblable à l’électricité ), qui sert à la synthèse d’ ATP.(adénosine triphosphate) et NADPH (nicotine adénine dinucléotide phosphate). La cassure d’une molécule d’eau dans un processus appelé « photolyse » permet à une molécule de chlorophylle de récupérer l’électron qu’elle a perdu lorsqu’elle a été excitée (l’excitation de plusieurs molécules de chlorophylle est nécessaire pour réaliser la phase légère). À la suite de la photolyse de deux molécules d’eau, une molécule d’oxygène est produite qui est libérée dans l’ atmosphère en tant que sous-produit de cette phase de la photosynthèse.
• Stade sombre ou synthétique . Au cours de cette phase, qui se déroule dans la matrice ou le stroma des chloroplastes, la plante utilise du dioxyde de carbone et profite des molécules générées lors de l’étape précédente (énergie chimique) pour synthétiser des substances organiques par un circuit de réactions chimiques très complexes appelées comme le cycle de Calvin-Benson . Au cours de ce cycle, et grâce à l’intervention de différentes enzymes, ATP et NADPH préalablement formées, le glucose est synthétisé à partir du dioxyde de carbone que la plante prélève dans l’atmosphère. L’incorporation de dioxyde de carbone dans des composés organiques est connue sous le nom de fixation du carbone.

Importance de la photosynthèse

La photosynthèse est un processus vital et central dans la biosphère pour de multiples raisons. Le premier et le plus évident est qu’il produit de l’oxygène (O ₂ ) , un gaz essentiel pour respirer à la fois dans l’eau et dans l’air . Sans plantes, la plupart des êtres vivants (y compris les humains ) ne pourraient tout simplement pas survivre.

D’autre part, en l’absorbant du milieu environnant, les plantes fixent le dioxyde de carbone (CO ₂ ) en le convertissant en matière organique . Ce gaz, que nous expirons en respirant, est potentiellement toxique s’il n’est pas maintenu dans certaines limites.

Parce que les plantes utilisent le dioxyde de carbone pour fabriquer leur propre nourriture , la diminution de la vie végétale sur la planète affecte l’augmentation de ce gaz dans l’atmosphère, où il agit comme un agent de réchauffement global . Par exemple, le CO ₂ agit comme un gaz à effet de serre , empêchant l’excès de chaleur qui atteint la Terre d’être rayonné hors de l’atmosphère. On estime que chaque année les organismes photosynthétiques fixent environ 100 000 millions de tonnes de carbone sous forme de substances organiques.

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