La photosynthèse, le processus par lequel un organisme convertit l'énergie lumineuse et le dioxyde de carbone en glucides et en oxygène, se produit dans toutes les plantes vertes ainsi que dans certains champignons et organismes unicellulaires. La majorité des étapes de la photosynthèse se déroulent dans des pigments appelés chlorophylle. La photosynthèse utilise l'énergie du soleil, ainsi que le dioxyde de carbone et l'eau de l'environnement de la plante, pour produire du glucose.
La photosynthèse produit également de l'oxygène comme sous-produit. Presque tout l'oxygène atmosphérique est le résultat de la photosynthèse effectuée par le phytoplancton dans l'océan. La photosynthèse se compose de deux étapes principales: les réactions dépendantes de la lumière de la photosynthèse et les réactions indépendantes de la lumière.
Origine du chloroplaste
Le chloroplaste est l'organite où la photosynthèse a lieu dans toutes les plantes. On pense qu'au début de la vie, les chloroplastes existaient en tant que leur propre entité. Ils ont ensuite été engloutis par des cellules plus grosses et sont devenus ce que nous appelons un organite. C'est ce qu'on appelle la théorie endosymbiotique.
En savoir plus sur la structure et la fonction du chloroplaste.
Étapes résumées de la photosynthèse
Les étapes de la photosynthèse peuvent être résumées par l'équation suivante :
6 CO2 (dioxyde de carbone) + 6 H2O (eau) + Énergie = C6H12O6 (glucose) + 6 O2 (oxygène).
Le carbone du dioxyde de carbone se combine avec l'hydrogène et l'oxygène de l'eau pour former du glucose, avec de l'oxygène et de l'eau comme sous-produits. Le processus implique plusieurs étapes intermédiaires et nécessite diverses machines cellulaires pour se réaliser. Cela montre également l'ordre général de la photosynthèse.
Acquisition de matières premières
Le dioxyde de carbone doit passer de l'atmosphère dans les chloroplastes des plantes vertes où se produit la photosynthèse. Le dioxyde de carbone et l'eau pénètrent dans les organismes unicellulaires et les plantes aquatiques par simple diffusion. Les plantes terrestres ont des structures spécialisées appelées stomates qui fonctionnent comme de minuscules valves pour permettre aux gaz d'entrer et de sortir de la plante.
L'eau est déplacée du sol vers les plantes terrestres via les racines et est transportée par les tissus vasculaires. La lumière est captée principalement par les feuilles des plantes, dont la forme a évolué pour capter l'énergie solaire avec un maximum d'efficacité dans l'environnement distinct de chaque espèce.
Réactions dépendantes de la lumière de la photosynthèse
Viennent ensuite les réactions dépendantes de la lumière dans l'ordre de la photosynthèse. Au cours des réactions dépendantes de la lumière de la photosynthèse, l'énergie lumineuse est convertie en énergie chimique. La lumière alimente la division des molécules d'eau en hydrogène, oxygène et électrons libres.
Les électrons libres sont utilisés pour charger des molécules porteuses d'énergie telles que l'adénosine triphosphate, également appelée ATP, et le nicotinamide adénine dinucléotide phosphate, également appelé NADP. Il existe plusieurs voies moléculaires par lesquelles l'énergie lumineuse est convertie en énergie chimique, notamment la photophosphorylation cyclique et la photophosphorylation non cyclique.
En savoir plus sur les réactions dépendantes de la lumière.
Réaction indépendante de la lumière
Viennent ensuite les réactions indépendantes de la lumière dans l'ordre de la photosynthèse. Au cours de ces réactions, les produits de la réaction légère sont utilisés pour former des glucides. Le dioxyde de carbone de l'atmosphère est capté et lié au composant hydrogène de l'eau les molécules se séparent au cours de la réaction lumineuse, et un glucide est formé par un processus appelé le Calvin Cycle. Cette partie de la photosynthèse est également connue sous le nom de fixation du carbone, un facteur important pour maintenir les niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique stables.
Transport et stockage du glucose
Le glucose est soluble dans l'eau et se dissout dans les fluides internes de la plante. Le glucose est évacué des feuilles et distribué au reste de la plante par diffusion dans les plantes simples et à travers les tissus vasculaires dans les plantes plus complexes. Le glucose peut alors être utilisé immédiatement ou stocké.
Les plantes conservent un peu d'oxygène dans leurs tissus pour une utilisation ultérieure lors de la métabolisation du glucose stocké par un processus chimique similaire à la respiration animale. Les plantes doivent donc photosynthétiser plus qu'elles ne respirent. L'oxygène excédentaire est libéré de la même manière que le dioxyde de carbone est absorbé, par simple diffusion ou à travers les stomates de la plante.
