Bienvenue au quiz de camerecole sur la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique.
Le programme de ce quiz est celui de la terminale scientifique dont les objectifs sont :
♥ Démontrer que les plantes vertes captent l’énergie lumineuse
♥ Expliquer le mécanisme de conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique
♥ Déterminer la relation existant entre le programme génétique et le mécanisme de la photosynthèse
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Résumé
Les végétaux chlorophylliens synthétisent les substances organiques (glucides, protides, lipides) en utilisant l’énergie lumineuse captée par la chlorophylle logée dans les chloroplastes : c’est la photosynthèse. La source de carbone indispensable aux synthèses est le dioxyde de carbone que la plante chlorophyllienne éclairée puise dans le milieu. Ces synthèses s’accompagnent d’un dégagement de dioxygène dont la mesure permet d’évaluer l’importance de la photosynthèse.
Engelmann conclut d’après des expériences qui portent son nom que les radiations les plus absorbées sont celles qui sont les plus efficace pour la photosynthèse c'est-à-dire celles pour lesquelles l’intensité photosynthétique est importante. Ce sont les radiations bleue, violette et rouge essentiellement. L’intensité photosynthétique est faible dans le jaune et nulle dans le vert.
Spectres d’action et d’absorption de la chlorophylle peuvent donc se superposer.
Le spectre d’action est l’ensemble des radiations lumineuses efficaces pour la photosynthèse.
Les végétaux verts captent de l’énergie lumineuse et l’utilisent pour la synthèse de leurs matières organiques.
La carboxylase fixe une molécule de CO2 sur un sucre C5 (ribulose diphosphate ou Rudi-P) en présence de l’ATP et des transporteurs d’hydrogène réduits (TH2). (Cycle de Calvin – Benson).
L’incorporation du dioxyde de carbone dans les matières organiques ne dépend pas directement de la lumière mais plutôt de certains facteurs dont la lumière induirait la synthèse.
En présence de la lumière, on assiste à la photodissociation de l’eau (ou photolyse de l’eau) :
On a pu démontré que la photosynthèse se réalise en deux étapes successives :
Phase de conversion de l’énergie lumineuse (phase lumineuse ou claire ou photochimique) au cours de laquelle l’énergie lumineuse est captée par la chlorophylle et convertie en énergie chimique ;
Phase de synthèse glucidique (ou phase sombre ou d’assimilation ou chimique) au cours de laquelle le dioxyde de carbone est incorporé dans les molécules organiques. Les réactions chimiques de cette seconde phase utilisent les substances produites au cours de la phase lumineuse.
Les facteurs de variation de la photosynthèse.
L’intensité photosynthétique varie en fonction des facteurs internes et externes :
Les facteurs internes.
L’IP varie selon :
- l’espèce végétale : génétiquement, toutes les espèces végétales n’ont pas la même capacité photosynthétique (les champignons par exemple ne font pas de photosynthèse car ils n’ont pas de chlorophylle). La synthèse des enzymes spécifiques de la photosynthèse est programmée par les gènes du végétal ;
- le nombre et le degré d’ouverture des stomates qui sont des structures par où diffuse le CO2 atmosphérique ;
- l’âge de la feuille.
Les facteurs externes.
Il s’agit de :
- la teneur du milieu en dioxyde de carbone : pour une espèce végétale donnée, placée dans les conditions de température et d’éclairement données et maintenues constantes, l’IP varie dans le même sens que la concentration du milieu en CO2 pour des valeurs inférieures à 0.1 %. Au-delà de cette concentration, l’IP est maximale ;
- l’intensité de l’éclairement : pour une espèce végétale donnée, placée dans les conditions de température et de concentration en CO2 données et maintenues constantes, l’IP varie dans le même sens que l’éclairement. Il existe une valeur de l’éclairement pour laquelle les échanges gazeux respiratoires et photosynthétiques s’équilibrent : c’est le point de compensation (IP = IR) ;
- la température : pour une concentration en CO2 donnée et un éclairement maintenu constant, l’IP croît avec la température. Elle passe par un maximum (30 °C) suivie d’une chute brusque pour des températures élevées (supérieures à 45 – 50 °C) ; preuve que les réactions photosynthétiques sont catalysées par des protéines enzymes.
Conclusion
La photosynthèse est une conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique par les chloroplastes des cellules chlorophylliennes ; en incorporant le dioxyde de carbone dans les molécules organiques (assimilation chlorophyllienne). C’est une véritable réaction d’oxydoréduction entre l’eau et le dioxyde de carbone : la cellule est pour cela considérée comme une véritable usine de réduction du carbone.
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