La photosynthèse représente le processus biologique par lequel les plantes convertissent l'énergie lumineuse en sucre pour alimenter les cellules végétales. Composée de deux étapes, une étape convertit l'énergie lumineuse en sucre, puis la respiration cellulaire convertit le sucre en adénosine triphosphate, connue sous le nom d'ATP, le carburant de toute vie cellulaire. La conversion de la lumière solaire inutilisable rend les plantes vertes.
Alors que les mécanismes de la photosynthèse sont complexes, la réaction globale se produit comme suit: dioxyde de carbone + lumière du soleil + eau > glucose (sucre) + oxygène moléculaire. La photosynthèse se déroule en plusieurs étapes qui se déroulent en deux étapes: la phase claire et la phase sombre.
Première étape: réactions légères
Dans le processus dépendant de la lumière, qui a lieu dans le grana, la structure membranaire empilée dans les chloroplastes, le l'énergie directe de la lumière aide la plante à fabriquer des molécules qui transportent de l'énergie pour une utilisation dans la phase sombre de photosynthèse. La plante utilise l'énergie lumineuse pour générer la co-enzyme Nicotinamide adénine dinucléotide phosphate, ou NADPH et ATP, les molécules qui transportent l'énergie. Les liaisons chimiques de ces composés stockent l'énergie et sont utilisées pendant la phase d'obscurité.
Deuxième étape: Réactions sombres
La phase sombre, qui se déroule dans le stroma et dans l'obscurité lorsque les molécules porteuses d'énergie sont présentes, est également connue sous le nom de cycle de Calvin ou C3 cycle. La phase sombre utilise l'ATP et le NADPH générés dans la phase claire pour créer des liaisons covalentes C-C des glucides à partir de le dioxyde de carbone et l'eau, avec le produit chimique ribulose biphosphate ou RuBP, un produit chimique 5-C capturant le carbone dioxyde. Six molécules de dioxyde de carbone entrent dans le cycle, qui produit à son tour une molécule de glucose ou de sucre.
Comment fonctionne la photosynthèse
Un élément clé qui pilote la photosynthèse est la molécule de chlorophylle. La chlorophylle est une grosse molécule avec une structure spéciale qui lui permet de capturer l'énergie lumineuse et de la convertir en électrons de haute énergie, qui sont utilisés lors des réactions des deux phases pour finalement produire le sucre ou glucose.
Chez les bactéries photosynthétiques, la réaction a lieu dans la membrane cellulaire et à l'intérieur de la cellule, mais à l'extérieur du noyau. Chez les plantes et les protozoaires photosynthétiques - les protozoaires sont des organismes unicellulaires appartenant à l'eucaryote domaine, le même domaine de la vie qui comprend les plantes, les animaux et les champignons - la photosynthèse a lieu dans chloroplastes. Les chloroplastes sont un type d'organites ou de compartiments liés à une membrane, adaptés à des fonctions spécifiques telles que la création d'énergie pour les plantes.
Chloroplastes - Un conte évolutif
Alors que les chloroplastes existent aujourd'hui dans d'autres cellules, telles que les cellules végétales, ils ont leur propre ADN et leurs propres gènes. L'analyse de la séquence de ces gènes a révélé que les chloroplastes ont évolué à partir d'organismes photosynthétiques vivant indépendamment liés à un groupe de bactéries appelées cyanobactéries.
Un processus similaire s'est produit lorsque les ancêtres des mitochondries, les organites des cellules où se déroule la respiration oxydative, l'opposé chimique de la photosynthèse. Selon la théorie de l'endosymbiose, théorie qui a reçu un coup de pouce récemment, grâce à une nouvelle étude publiée dans la revue Nature, les deux chloroplastes et les mitochondries vivaient autrefois comme des bactéries indépendantes, mais ont été engloutis dans les ancêtres des eucaryotes, conduisant finalement à l'émergence de plantes et animaux.
