Bioénergie

Pages: 20 (4797 mots) Publié le: 23 mars 2011
Prise de vue

La bioénergétique, qui a pour objet la transformation de l'énergie dans les structures vivantes, ne diffère pas, dans son essence, de l'énergétique physique. Il n'y est question que d'échanges et de conversions d'énergie : énergie chimique, travail, chaleur, lumière. Ces échanges, ces transformations, sont soumis au principe de conservation de l'énergie et au principe del'accroissement global de l'entropie.

La bioénergétique diffère cependant de l'énergétique classique ou thermodynamique par un ensemble de particularités. Les mécanismes vitaux se déroulent à température sensiblement constante, avec l'intervention d'une machinerie spéciale (enzymes, transporteurs d'électrons) qui ne tolère pas les fortes élévations thermiques et qui possède une activité catalytiquepuissante à la température ordinaire, c'est-à-dire peu élevée. Cette activité s'exerce en milieu aqueux et procède par paliers, en faisant subir au niveau des structures cellulaires adéquates dûment spécialisées, que sont les organites (mitochondries et chloroplastes), des modifications successives aux métabolites qu'utilise la nutrition cellulaire. On appelle métabolites les substances minérales ouorganiques que subissent les modifications caractérisant l'activité chimique, autrement dit métabolisme, des cellules.

Dès 1789, le chimiste français Antoine Laurent Lavoisier avait démontré que la respiration animale consistait en une combustion dégradant (catabolisme) des matières organiques avec dégagement de chaleur. Chez les végétaux, en revanche, c'étaient des activités de synthèseorganique (anabolisme) qui fondaient la nutrition. L'équilibre des phénomènes vitaux dans la nature avait donc, selon Lavoisier, comme principe le dualisme métabolique du vivant au sein de ce que l'on n'appellera qu'un siècle plus tard la biosphère.

En utilisant des méthodes calorimétriques, les physiciens du xixe siècle mesurèrent l'intensité ou métabolisme chez les animaux en prenant comme unité lakilocalorie puis le kilojoule (KJ). L'importance des cycles de la matière peut ainsi être évaluée, mais aussi, étant désormais quantifiable, la physiologie du métabolisme devenait l'outil scientifique permettant d'explorer la bioénergétique.
# E.U.
I - Principes fondamentaux
Les sources d'énergie pour les êtres vivants

Pour leur entretien et leur développement, et aussi pour extraire dumilieu où ils vivent les aliments dont ils se nourrissent, les êtres vivants ont besoin d'énergie. Selon leurs caractéristiques trophiques, la source d'énergie à laquelle ils puisent est différente. Les végétaux chlorophylliens utilisent la lumière ; ils élaborent, par photosynthèse, des composés carbohydrogénés – glucose, amidon – qui possèdent une énergie libre de formation élevée. Leur genèsecorrespond à la réduction du gaz carbonique par l'eau, selon une réaction globale telle que :

La formation d'une molécule-gramme de glucose au cours de ce processus correspond à une accumulation d'énergie équivalente à 2 900 kJ, dans l'air, à la pression atmosphérique.

Diverses bactéries, autotrophes également, tirent l'énergie qui leur est nécessaire de l'oxydation de substances minéralesprésentes dans le sol ou les eaux : sels ammoniacaux, nitrates, sulfures... Leur chimiosynthèse est beaucoup moins importante quantitativement que la photosynthèse, aussi la majeure partie de l'énergie externe captée par les êtres vivants provient-elle originellement de la lumière solaire.

Les organismes hétérotrophes, animaux, bactéries, champignons, oxydant des substances organiques élaborées parles autotrophes, utilisent l'énergie de liaison chimique des substances synthétisées par les précédents. Les cellules non chlorophylliennes des végétaux autotrophes font de même.

Une des caractéristiques des phénomènes bioénergétiques est qu'ils se réalisent à température sensiblement constante. Cela est exact pour nos propres cellules, bien que leur respiration s'accompagne d'une production...
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