La photosynthèse est un processus de conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique réalisé par les plantes, les algues et les cyanobactéries
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Le mot photosynthèse signifie synthèse par la lumière et fait référence à l'un des processus biologiques les plus importants sur Terre. En libérant de l'oxygène et en consommant du dioxyde de carbone, la photosynthèse a transformé le monde en un environnement habitable que nous connaissons aujourd'hui. De plus, le processus est la principale source d'énergie pour tous les êtres vivants.
Le physicien néerlandais Jan Ingenhousz a été le premier à découvrir que les plantes produisaient de l'oxygène en présence de la lumière du soleil, en 1779, et était considéré comme le découvreur de la photosynthèse. En 1782, Jean Senebier ajoutait qu'en plus de la lumière du soleil, la photosynthèse utilise du dioxyde de carbone. En 1818, Maria Pelletier et Joseph Caventou ont inventé le terme «chlorophylle» pour désigner le pigment vert et doté d'enzymes photoréceptrices qui rendent la photosynthèse possible.
Qu'est-ce que la photosynthèse
La photosynthèse peut être définie comme un processus de conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique. Il est réalisé par des plantes, des algues et des cyanobactéries, qui sont classés comme organismes autotrophes et photosynthétiques car ils sont capables de produire leur propre nourriture à partir de la lumière.
L'importance de la photosynthèse
L'oxygène produit par les organismes photosynthétiques est fondamental pour le maintien de la vie sur la planète telle que nous la connaissons. De plus, les produits issus de la photosynthèse ont façonné l'histoire matérielle de l'humanité, car ils ont donné naissance à des ressources telles que le pétrole, le gaz naturel, la cellulose, le charbon et le bois de chauffage. Ces ressources existent en raison de la transformation de la lumière du soleil en réserves d'énergie (photosynthèse), suivie par d'autres processus géologiques et technologiques.
Équation de la photosynthèse
La photosynthèse est un processus long et complexe qui peut être résumé, en général, par l'équation suivante:
- 6CO2 + 12H2O + lumière → C6 H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Où se produit la photosynthèse
Chez les plantes et les algues, la photosynthèse se produit à l'intérieur des chloroplastes. Chez les cyanobactéries, elle est réalisée à côté des lamelles membraneuses présentes dans la partie liquide du cytoplasme.
Le chloroplaste est un organite qui a une membrane externe et une membrane interne. Son intérieur a des lamelles membraneuses, reliées à de petites poches appelées thylacoïdes. L'espace interne est rempli par le stroma, un fluide visqueux qui contient de l'ADN, des ribosomes et des enzymes qui aident au processus de photosynthèse. C'est dans ces thylacoïdes et lamelles que se trouve la chlorophylle.
Étapes de la photosynthèse
La photosynthèse peut être divisée en deux phases: la phase photochimique et la phase chimique.
La phase photochimique ne se produit qu'en présence de lumière et se produit dans les thylacoïdes et les lamelles membraneuses. Sa fonction principale est de convertir l'énergie lumineuse en énergie chimique. Il se compose de deux processus majeurs: la photolyse de l'eau et la photophosphorylation.
La phase chimique ne dépend pas de la lumière et s'effectue dans une autre partie du chloroplaste, le stroma. Dans celui-ci, les produits de la phase précédente, la photochimie, rejoignent le CO2 atmosphérique pour produire du glucose, de l'eau et de l'amidon, dans le soi-disant cycle de Calvin-Benson.
Phase photochimique
Photolyse de l'eau
La photolyse de l'eau est la première étape de la photosynthèse et c'est le moment où l'énergie lumineuse reçue favorise la dégradation des molécules d'eau, générant de l'oxygène gazeux, des électrons et du H +. L'oxygène gazeux est libéré dans l'atmosphère, tandis que les molécules d'hydrogène libre (H +) sont attirées vers un composé appelé NADP +, donnant naissance au NADPH, qui sera utilisé dans la phase chimique pour la construction de molécules de glucose.
Cette étape est représentée par les formules:- H2O ⇾ 2H + + 2 électrons + ½ O2
- NADP + + H + ⇾ NADPH
Photophosphorylation
C'est en photophosphorylation que se produit la formation d'ATP, à partir de l'ajout d'un phosphate inorganique (Pi) à une molécule d'ADP (adénosine diphosphate), en utilisant l'énergie lumineuse. Les molécules d'ATP sont la principale forme d'énergie chimique synthétisée par les êtres vivants. Cette étape de photophosphorylation se produit en parallèle avec la photolyse de l'eau et chacun d'eux génère des produits qui seront utilisés dans la phase suivante de la photosynthèse.
Cette étape est représentée par la formule: ADP + Pi ⇾ ATP
Phase chimique
Dernière phase de la photosynthèse, c'est dans la phase chimique que le dioxyde de carbone de l'environnement ou de la respiration cellulaire de la plante est utilisé et que deux composés générés lors de la phase précédente sont utilisés: l'ATP et le NADPH. C'est à ce stade que se produit le soi-disant cycle de Calvin-Benson, une séquence de réactions qui génère du glucose, de l'eau et de l'amidon.
Conclusion
La photosynthèse est le résultat de la jonction des deux phases décrites ci-dessus, la phase photochimique et la phase chimique. Toutes les formes de vie sur Terre dépendent en quelque sorte des produits générés par la photosynthèse: l'oxygène et le glucose. De plus, la photosynthèse est essentielle pour l'équilibre de la composition atmosphérique.
