Les chloroplastes sont les transformateurs d'énergie solaire «verts» d'origine. Ces minuscules organites, que l'on ne trouve que dans les cellules des plantes et des algues, utilisent l'énergie du soleil pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en glucose et en oxygène. Dan Jenk, rédacteur scientifique pour le Biodesign Institute de l'Arizona State University, décrit le processus comme suit: "... les plantes approchent le summum de l'avarice en récupérant presque chaque photon d'énergie lumineuse disponible pour produire aliments."
Dans cet article, nous allons passer en revue le processus général de photosynthèse, comment fonctionne le chloroplaste et comment il utilise des intrants chimiques et le soleil pour fabriquer du glucose.
Énergie potentielle chimique
L'énergie stockée dans une liaison moléculaire est appelée « énergie potentielle chimique ». Lorsqu'une liaison chimique est brisé, comme lorsqu'une molécule d'amidon est mangée puis décomposée dans le système digestif d'un animal, l'énergie est publié. Tous les organismes ont besoin d'énergie pour survivre.
La principale molécule utilisée pour l'énergie dans les organismes vivants est appelée ATP. L'ATP est généré dans les cellules via le glucose et des voies métaboliques complexes. Cependant, pour obtenir du glucose, les plantes, les algues et autres autotrophes doivent convertir l'énergie solaire en glucose via un processus appelé photosynthèse.
Photosynthèse: la réaction
La photosynthèse convertit l'énergie lumineuse en énergie chimique qui est stockée dans les liaisons moléculaires du glucose. Ce processus a lieu dans les chloroplastes. Une plante utilise les molécules de glucose pour créer des glucides complexes - amidon et cellulose - et d'autres nutriments dont elle a besoin pour croître et se reproduire. La photosynthèse permet ainsi de convertir l'énergie lumineuse en une forme d'énergie utilisable pour l'alimentation, aussi bien par la plante que par les animaux qui se nourrissent de la plante.
La photosynthèse peut être représentée par l'équation simplifiée suivante :
6 CO2 (dioxyde de carbone) + 6H2O (eau) → C6H12O6 (glucose) + 6 O2 (oxygène)
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Photosynthèse et fonction chloroplastique: comment ça marche
La photosynthèse se déroule en deux étapes -- un dépendant de la lumière et un indépendant de la lumière.
le réactions lumineuses de la photosynthèse commencent lorsque la lumière du soleil frappe une cellule avec un chloroplaste, généralement dans les cellules des feuilles des plantes. La chlorophylle, le pigment vert à l'intérieur d'un chloroplaste, absorbe des particules d'énergie lumineuse appelées photons. Un photon absorbé initie une séquence de réactions chimiques qui créent deux types de composés à haute énergie, l'ATP (adénosine triphosphate) et le NADPH (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate).
Ces composés sont ensuite utilisés dans la respiration cellulaire afin de créer plus d'énergie utilisable sous forme d'ATP.
En plus de l'énergie lumineuse, les réactions lumineuses nécessitent également de l'eau. Au cours de la photosynthèse, les molécules d'eau sont divisées en ions hydrogène et oxygène. L'hydrogène est consommé par la réaction et les atomes d'oxygène restants sont libérés du chloroplaste sous forme d'oxygène gazeux (O2).
Réactions indépendantes de la lumière
le indépendant de la lumière partie de la photosynthèse est également connue sous le nom de cycle de Calvin. En utilisant les molécules produites dans les réactions dépendantes de la lumière -- ATP pour l'énergie et NADPH pour les électrons -- le Calvin cycle utilise une série cyclique de réactions biochimiques pour convertir six molécules de dioxyde de carbone en une molécule de glucose.
Chaque étape du cycle de Calvin a une enzyme qui catalyse la réaction.
Fonction chloroplastique et énergie verte
Les matières premières pour la photosynthèse se trouvent naturellement dans l'environnement. Les plantes absorbent le dioxyde de carbone de l'air, l'eau du sol et la lumière du soleil et les convertissent en oxygène et en glucides. Cela fait chloroplastes les consommateurs et producteurs d'énergie propre et renouvelable les plus efficaces au monde.
Il assure également le cycle du carbone et de l'oxygène dans l'environnement. Sans la photosynthèse des plantes et des algues, il n'y aurait aucun moyen de recycler le dioxyde de carbone en oxygène respirable.
C'est pourquoi la déforestation et changement climatique sont si dommageables pour l'environnement: sans masses d'algues, d'arbres et d'autres plantes pour créer de l'oxygène et éliminer le dioxyde de carbone, le CO2 les niveaux augmenteront. Cela augmente la température globale, perturbe les cycles d'échanges gazeux et peut généralement nuire à l'environnement.