La photosynthèse est un exemple d’énergie solaire produite naturellement. C'est le processus par lequel les plantes, les algues et certaines bactéries convertissent la lumière du soleil en énergie chimique, créant ainsi la base de la chaîne alimentaire et maintenant l'équilibre de l'oxygène et du dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
Ce processus chimique est divisé en deux phases interconnectées : la phase claire et la phase sombre. Dans cet article, nous expliquerons en détail ces deux phases critiques.
Phase lumineuse : Capter l’énergie solaire
La phase lumineuse est la première étape de la photosynthèse et se déroule dans les membranes des thylakoïdes, qui sont des structures en forme de disque situées dans les chloroplastes des cellules végétales.
Cette phase tire son nom de la lumière du soleil, essentielle à son fonctionnement.
Voici les principales étapes de la phase lumineuse :
Capture de la lumière du soleil
À ce stade, les molécules de chlorophylle et autres pigments photosynthétiques présents dans les thylacoïdes absorbent l’énergie des photons de la lumière solaire. La lumière est divisée en différentes longueurs d’onde et cette énergie absorbée est convertie en énergie chimique.
La chlorophylle et d'autres pigments photosynthétiques tels que le carotène absorbent l'énergie lumineuse et l'utilisent pour briser les molécules d'eau, libérant ainsi de l'oxygène sous forme de déchet.
Génération d'ATP
L'énergie lumineuse est utilisée pour pomper des protons à travers la membrane thylakoïde dans l'espace thylakoïde, créant ainsi un gradient de protons.
Ce gradient est utilisé pour piloter la synthèse d’adénosine triphosphate (ATP), une molécule à haute énergie essentielle à de nombreuses activités cellulaires.
Production de NADPH
En plus de l'ATP, la phase légère génère également une autre molécule cruciale appelée NADPH (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate réduit).
Le NADPH est un porteur d'électrons qui sera utilisé dans la phase sombre pour convertir le dioxyde de carbone en glucose.
Phase sombre : la synthèse du glucose
La phase sombre, malgré son nom, ne dépend pas directement de la lumière solaire, mais utilise les produits énergétiques de la phase lumineuse (ATP et NADPH) pour réaliser la synthèse du glucose et d'autres composés organiques.
Cette phase se déroule dans le stroma des chloroplastes et est constituée d'une série de réactions chimiques complexes :
Fixation du CO2
À ce stade, les molécules de dioxyde de carbone (CO2) sont attachées à un composé à cinq carbones appelé ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP) par une enzyme appelée ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygénase (RuBisCO).
Cela entraîne la formation de molécules à trois carbones appelées 3-phosphoglycérate (3-PGA).
Réduction 3-PGA
Les molécules 3-PGA sont réduites en utilisant l'énergie et les électrons fournis par le NADPH généré dans la phase lumineuse. Cela entraîne la formation de molécules de glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P), précurseurs du glucose et d’autres molécules organiques.
Régénération RuBP
Pour maintenir le cycle de la phase sombre, certaines molécules G3P sont utilisées pour régénérer le RuBP. Ce processus consomme l'ATP généré pendant la phase lumineuse.
Production de glucose et stockage d'énergie
Enfin, certaines molécules du G3P sont utilisées pour la synthèse du glucose et d’autres glucides. Ce glucose est stocké dans la plante comme source d’énergie et comme matériau de construction pour sa croissance et son développement.
Résumé
Phase lumineuse :
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On le trouve dans les thylakoïdes des chloroplastes.
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Il capte la lumière du soleil grâce à des pigments photosynthétiques tels que la chlorophylle.
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Il génère de l'énergie chimique sous forme d'ATP et de NADPH.
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Il pilote la synthèse d’ATP via un gradient de protons.
Phase sombre :
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Cela se produit dans le stroma des chloroplastes.
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Il utilise l'ATP et le NADPH générés dans la phase légère.
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Convertit le dioxyde de carbone (CO2) en glucose et autres composés organiques.
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Il comprend la fixation du CO2, la réduction du 3-PGA et la régénération du RuBP.
Ensemble, ces deux phases de la photosynthèse permettent aux plantes, aux algues et à certaines bactéries de capter l'énergie solaire et de la convertir en énergie chimique stockée sous forme de glucose, tout en libérant de l'oxygène dans l'environnement.
Ce processus est essentiel à la vie sur Terre en soutenant la chaîne alimentaire, en régulant le cycle du carbone et en fournissant de l'oxygène.