La photosynthèse

Pages: 15 (3523 mots) Publié le: 23 octobre 2012
1. Définition théorique de la photosynthèse 

1.1 Comment se déroule la photosynthèse?
Le terme photosynthèse signifie: synthèse réalisée à l’aide de l’énergie lumineuse. L’eau nécessaire à la photosynthèse provient du sol où se trouve la plante, le gaz carbonique (CO2) est prélevé dans l’air ambiant par les stomates1 et la lumière utilisée est celle du soleil. La photosynthèse a donc lieu lejour.

Figure 1: coupe transversale d’une feuille
1.2 Où se déroule la photosynthèse?
La photosynthèse a lieu dans les chloroplastes, organes situés dans le cytoplasme des cellules photosynthétiques. Ces chloroplastes possèdent des pigments photorécepteurs2, par exemple les chlorophylles ou les caroténoïdes. Toutes les parties vertes d’une plante contiennent deschloroplastes, il y en a même dans les fruits qui ne sont pas encore mûrs. C’est dans les feuilles qu’ils y en a le plus (~ 500’000/mm2). Ces chloroplastes contiennent des protéines nommées photosystème qui renferment de la chlorophylle. Figure 2: coupe d’un chloroplaste

1Stomates : pores microscopiques où les échangesgazeux ont lieu.
2 Pigments : substance colorée, naturelle ou artificielle, d'origine minérale ou organique.
1.3 Les deux phases de la photosynthèse :
Ce processus est divisé en deux phases, la phase photochimique (ou réactions claires) et la phase biochimique (ou cycle de Calvin).
- Phase photochimique :
La phase photochimique permet de capter l’énergie solaire afin de la transformer enénergie chimique, elle se déroule dans les thylakoïdes (ensemble de membranes situées dans les chloroplastes). Plus précisément, lorsqu’un pigment capte un photon1 correspondant à sa capacité d’absorption, alors un de ses électrons passe à l’état excité2. Par résonnance, l’énergie captée par les pigments est transmise à un centre réactionnel (il se situe dans les photosystèmes, c’est la partie danslaquelle se produit la réaction de séparation de charge d'une chlorophylle excitée). Un photosystème est un ensemble de protéines et de pigments (dont la chlorophylle), il se trouve dans les membranes thylakoïdales d’une plante et sert à absorber les photons de la lumière. Ils en existent deux, qui sont complémentaires et permettent la production de NADPH3 et d’ATP4. Ces molécules énergétiques sontindispensables pour la phase biochimique.
- Phase biochimique :
Cette phase a lieu en même temps que la phase photochimique, mais ne nécessite pas d’énergie lumineuse. La phase biochimique permet de fixer le carbone contenu dans le CO2 atmosphérique et le lie aux atomes d’Hydrogène des molécules d’eau. L’enzyme Rubisco est la principale enzyme permettant la fixation du carbone dans la matièreorganique. Le carbone fixé est ensuite transformé en saccharose (sucre) dans le cytoplasme. Le sucre fabriqué descend dans les racines de la plante et est stocké dans les vacuoles des cellules.
La majorité des végétaux fonctionnent avec ce mécanisme appelé C3. Pour certaines plantes tropicales ou de zones arides qui doivent limiter leurs pertes d’eau, le mécanisme se nomme C4, car il y a un atomede carbone supplémentaire afin d’éviter la photorespiration.

1 Photon : particule de lumière qui a un potentiel énergétique différent selon sa longueur d’onde.
2 Etat excité : état d'un atome ou d'une molécule, dont l'énergie est plus élevée qu’à l'état fondamental.
3 NADPH : forme réduite est le NADP (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate).
4 ATP : adénosinetriphosphate 

La réduction du CO2 par l’eau est un processus qui demande beaucoup d’énergie. Les photons sont convertis en énergie chimique, il en faut au moins huit photons pour permettre la réduction d’une molécule de gaz carbonique par l’eau. Les deux phases y participent.
Figure 3 : les deux phases de la photosynthèse

1.4 Les principaux pigments :
Il y a trois principaux pigments...
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