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La photosynthèse

La photosynthèse

La photosynthèse est un processus chimique qui convertit le dioxyde de carbone en composés organiques, en particulier en utilisant l'énergie du rayonnement solaire.

La photosynthèse se produit chez les plantes, les algues et certains groupes de bactéries, mais pas chez les archées. Les organismes photosynthétiques sont appelés "photoautotrophes", mais pas tous les organismes qui utilisent la lumière comme source d'énergie pour la photosynthèse, car les "photohétérotrophes" utilisent des composés organiques, et non du dioxyde de carbone, comme source de carbone. Dans les plantes, les algues et les cyanobactéries, la photosynthèse utilise le dioxyde de carbone et l'eau, libérant de l'oxygène en tant que déchet. la photosynthèse est cruciale pour la vie sur Terre, car en plus de maintenir le niveau normal d'oxygène dans l'atmosphère, presque toutes les formes de vie dépendent directement comme source d'énergie ou indirectement comme source ultime d'énergie dans leurs aliments. .

La quantité d'énergie captée par la photosynthèse est immense, d'environ 100 térawatts: c'est environ six fois l'énergie consommée annuellement par la civilisation humaine. Au total, les organismes photosynthétiques convertissent environ 100 milliards de tonnes de carbone en biomasse chaque année.

On ne sait pas quand les premiers organismes capables de réaliser la photosynthèse sont apparus sur la terre, mais la présence de formations striées dans certaines roches en raison de la présence d'oxyde suggère que les cycles saisonniers de l'oxygène dans l'atmosphère, un symptôme de la photosynthèse, ils sont apparus il y a environ trois mille cinq cent millions d'années dans Archeano.

Réaction chimique de la photosynthèse

Au cours de la photosynthèse, avec la médiation de la chlorophylle, le rayonnement solaire convertira six molécules de CO2 et six molécules d'H2O en une molécule de glucose (C6H12O6), un sucre fondamental pour la vie de la plante. En tant que sous-produit de la réaction, six molécules d'oxygène sont produites, que la plante libère dans l'atmosphère par les stomates présents dans la feuille.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

La photosynthèse de la chlorophylle est le principal processus de production de composés organiques de substances inorganiques clairement dominantes sur Terre. De plus, la photosynthèse est le seul processus biologiquement important capable de collecter l'énergie solaire, dont dépend essentiellement la vie sur Terre.

Phases de la photosynthèse

La photosynthèse de la chlorophylle, également appelée photosynthèse de l'oxygène due à la production d'oxygène sous forme moléculaire, est réalisée par étapes en deux phases:

  • La phase dépend de la lumière (ou phase lumineuse), dépendante de la lumière;
  • L'étape de carbone de fixation qui fait partie du cycle de Calvin.

La deuxième phase de la photosynthèse aussi appelée phase dans l'obscurité; Le terme, cependant, peut être trompeur car il ne se réfère pas à l'absence de lumière étant donné que certaines enzymes impliquées dans cette étape sont activés directement par sa propre lumière, de sorte que la phase légère prend simultanément et non la nuit. En effet, en l'absence de lumière ne manque pas d'ATP et de NADPH, qui sont formés au cours de la période de lumière et les stomates sont fermés, alors il n'y a pas d'accès au CO2; même inactivité de certaines enzymes qui dépendent de la lumière (Rubisco, la phosphatase déshydrogénase 3-PGA et kinase ribulose 1,5-bis-phosphate) est également produite.

Le processus de photosynthèse a lieu à l'intérieur des chloroplastes. De ceux-ci il y a un système de membranes formant des piles de sacs aplatis (thylakoïdes), ledit bourrelet (singulier latin Granum '), et des billes de la connexion de lames (lamelles de intergraniche). Au sein de ces membranes, on trouve des molécules de chlorophylle, ajoutées pour former les soi-disant photosystèmes. Le photosystème I et le photosystème II peuvent être distingués. Les photosystèmes sont un ensemble de molécules de pigments disposées pour entourer une molécule "piège" spéciale de la chlorophylle. L'énergie du photon passe de la molécule à la molécule jusqu'à atteindre la chlorophylle spéciale. Photosystème I, la molécule de piégeage est excité par une longueur d'onde de 700 nm, en photosystème II de 680 nm.

Photosystème I est formé par un LHC (complexe qui capte la lumière), il se compose d'environ 70 molécules de chlorophylle a et b, et 13 différents types de chaînes de polypeptides, et un centre de réaction qui comprend environ 130 molécules de chlorophylle à ladite P 700, un type particulier de chlorophylle qui présente une absorption maximale de la lumière à 700 nm.

Photosystème II comprend également un LHC, constitué d'environ 200 molécules de chlorophylle b, et les différentes chaînes de polypeptide, et un centre de réaction qui est formé à partir d'environ 50 molécules de chlorophylle dans ledit P 680, qui a l'absorption maximale de la lumière du soleil à 680 nm.

Toutes ces molécules sont capables de capter l'énergie du rayonnement solaire, mais seules celles de la chlorophylle sont capables de passer à un état excité qui active la réaction photosynthétique. Les molécules qui ont uniquement la fonction d'absorption sont appelées molécules d'antenne; ceux qui activent le processus photosynthétique sont appelés centres de réaction. La « phase légère » est dominée par la chlorophylle, les molécules absorbent sélectivement la lumière dans le rouge et le bleu-violet dans les parties du spectre visible, à travers un certain nombre d'autres pigments d'adjuvants. L'énergie captée par les molécules de chlorophylle permet la promotion des électrons des orbitales atomiques de moindre énergie vers les orbitales à plus haute énergie. Ceux-ci sont immédiatement remplacés par clivage de molécules d'eau (qui, H2O, est divisé en deux protons, deux électrons et un atome d'oxygène par photolyse, actionnés par la photosynthèse oxygéné OEC associée à photosystème II).

Les électrons libérés par la photosynthèse de la chlorophylle II alimentent une chaîne de transport constituée du cytochrome B6f, au cours de laquelle ils perdent de l'énergie et se déplacent à un niveau d'énergie inférieur. L'énergie perdue est utilisée pour pomper des protons du stroma dans l'espace thylakoïde, créant un gradient de protons. Finalement, les électrons atteignent le photosystème I, qui à son tour, à cause de la lumière, a perdu d'autres électrons. Les électrons perdus par le photosystème I sont transférés à la ferredoxine, ce qui réduit le NADP + en NADPH. Grâce à la protéine de membrane à l'ATP synthase situé dans la membrane des thylakoïdes (couches de membrane interne chloroplaste ou, dans le cas des bactéries autotrophes, distribué dans le cytoplasme), les ions H + libérés par le passage de l'hydrolyse de l'eau à partir de l'espace aux stroma thylakoïdes, c'est-à-dire en gradient, synthétise l'ATP à partir de groupes libres de phosphate et d'ADP. Une molécule d'ATP peut être formée tous les deux électrons perdus par les photosystèmes.

Plusieurs études ont montré que la plante pousse davantage avec le rayonnement solaire diffus qu'avec la lumière directe, avec la même puissance de lumière entrante. Une étude souligne toutefois la pertinence d'autres conditions qui modifient la croissance des plantes qui varient avec la lumière, telles que l'humidité et la température; en effet, la lumière directe entraîne une augmentation de la température qui provoque l'évaporation de plus d'eau dans l'usine.

La phase de fixation du carbone ou le cycle de Calvin (également appelé phase en phase sombre ou indépendante de la lumière) implique l'organisation du CO2, à savoir son incorporation dans des composés organiques et la réduction du composé obtenue grâce à l'ATP. dérivé de la phase légère.

Dans ce cycle, il y a un composé organique fixe, ribulose-bisphosphate, ou RuBP, transformée au cours de la réaction jusqu'à ce qu'il revienne à son état initial. 12 molécules ribulose biphosphate présentes dans le cycle de Calvin réagissent avec l'eau et le dioxyde de carbone subit une série de transformations ribulose biphosphate carboxylase enzyme, ou Rubisco. A la fin du processus, en plus des nouvellement synthétisés RuBP 12, deux molécules de glycéraldéhyde 3-phosphate, qui sont expulsés du cycle comme étant le produit de la fixation nette se posent.

Pour être activé, le cycle de Calvin nécessite de l'énergie chimique et de soutien par l'hydrolyse de l'ATP et de l'oxydation enADP 18 12 NADPH en NADP + et des ions hydrogène libres H + (protons) qui sont. ATP et NADPH consommée pendant le cycle de Calvin sont tirées de celles produites au cours de la phase légère et oxydent une fois, faire partie du groupe est disponible pour la réduction. En général, dans le cycle de Calvin, nous sommes consumés 6 molécules de CO2, eau 6, 18 ATP et NADPH 12 pour former deux glycéraldéhyde 3-phosphate (G3P en abrégé), 18 groupes phosphate libres, 18 ADP, 12 protons, 12 NADP +.

Les deux molécules de glycéraldéhyde 3-phosphate formé au cours du cycle de Calvin sont utilisés pour synthétiser le glucose, dans un procédé de glycolyse parfaitement inverse ou pour la formation de lipides tels que des acides gras ou des acides aminés (addition d'un groupe amino dans la structure). Les produits finaux de la photosynthèse jouent donc un rôle critique dans les processus anaboliques des organismes autotrophes.

En plus d'un cycle photosynthétique synthétique (uniquement pendant la journée et pendant la saison de croissance) et des polysaccharides dérivés de glucose, les plantes aussi un cycle d'oxydation opposé (respiration cellulaire) (jour et nuit tout au long de l'année) produits photosynthétiques utilisés précisément la nourriture des plantes elles-mêmes.

Le bilan global des flux d'oxygène et de CO 2Toutefois et de l'environnement extérieur est pour la photosynthèse ou la plante se comporte comme un (absorbant) « accumulation puits de carbone » plutôt que comme une « source » ( émetteur) à l'environnement extérieur et inversement, une «source» de carbone d'oxygène au lieu d'un «puits» d'oxygène. En effet, une partie du carbone absorbé et non utilisée par le cycle d'oxydation de la plante reste fixe comme la cellulose et les parois cellulaires ligninaen cellules « mortes » qui comprennent le bois intérieur de la plante. La phase d'oxydation des plantes est ce qui fait de la plante un être vivant comme les autres. Le même cycle d'oxydation fait que la température interne de la plante, à son tour thermorégulée par des processus physiologiques, est généralement différente de celle de l'environnement externe.

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Dernier examen: 24 août 2018

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