Photosynthèse, guide complet : qu’est-ce que c’est et comment est-elle produite ? Comment cela nous profite-t-il?

Qui d’autre a le moins entendu parler du concept de photosynthèse . Parce que? Car c’est l’un des principaux processus qui permettent aux êtres vivants d’exister sur la planète terre.

Les plantes , contrairement aux animaux, peuvent fabriquer leur propre nourriture.

Ils le font grâce à un processus connu sous le nom de photosynthèse , dans lequel les plantes produisent des substances organiques à partir de dioxyde de carbone et de l’ énergie de la lumière.

Ce processus leur permet également de grandir et de se développer, et de générer de l’oxygène . De cette façon, la photosynthèse est, selon toute probabilité, le processus chimique le plus pertinent sur Terre , puisque, sans elle, la vie ne serait pas possible sur notre planète .

Mais parlons plus en détail de la photosynthèse et de ce que c’est, afin que nous puissions comprendre pourquoi c’est si important .

Qu’est-ce que la photosynthèse ?

Comment les plantes réalisent-elles ce processus ?

Pour y parvenir, les plantes utilisent des organes présents dans les cellules végétales, appelés chloroplastes , qui contiennent un pigment appelé chlorophylle qui, en plus de donner aux plantes leur couleur verte caractéristique, les aide également à capter l’énergie lumineuse pour la transformer en énergie chimique .

Le pigment appelé chlorophylle est de couleur verte. Cela fait qu’en général les feuilles des plantes sont de cette couleur.

Au cours de ce processus, de l’oxygène gazeux est généré et libéré dans l’environnement.

A quoi sert la photosynthèse ?

Comme nous l’avons déjà vu, la photosynthèse sert, en principe, à pour que les plantes se nourrissent,  synthétiser la matière organique à partir de l’énergie lumineuse.

Grâce à ce procédé, les plantes fournissent de l’oxygène et renouvellent l’air en éliminant le dioxyde de carbone ou le CO2.

Comment et où est-il réalisé ?

Le processus de photosynthèse, qui permet aux plantes d’obtenir de l’énergie,  divisé en quatre étapes principales :

1. Absorption : Les racines absorbent l’eau et les minéraux du sol.
2. Circulation : Les nutriments circulent des racines aux feuilles en passant par la tige.
3. Photosynthèse : Elle s’effectue dans les feuilles, qui s’orientent vers la lumière pour la réaliser. La chlorophylle contenue dans les chloroplastes leur permet de piéger la lumière (ils captent la lumière du soleil) qui, en combinaison avec le dioxyde de carbone absorbé par les stomates de la plante , aide à transformer la sève brute en sève transformée.
4. Nourriture : au cours du processus, de l’oxygène est produit, qui est expulsé par les feuilles. L’oxygène est équivalent aux déchets post-alimentation. C’est ici qu’ont lieu le transport de la chaîne d’électrons et la fixation du dioxyde de carbone.
5. Respiration : Ce processus se produit aussi bien le jour que la nuit. Pendant la journée, avec la présence de soleil, les feuilles effectuent la photosynthèse et disposent d’oxygène. La nuit, comme il n’y a pas de lumière à absorber, les plantes respirent simplement.

 Les facteurs essentiels qui contribuent à la photosynthèse sont plusieurs. Nous allons faire une explication détaillée de chacun d’eux.

De quels composants la photosynthèse a-t-elle besoin pour se développer ?

Voici les éléments dont la photosynthèse a besoin pour être effectuée correctement :

Intensité lumineuse

Sans lumière, les plantes ne peuvent pas faire de photosynthèse , même s’il y a suffisamment d’eau et de dioxyde de carbone dans l’environnement.

Si la lumière est rare, la photosynthèse se déroule plus lentement.

Concentration de dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est un réactif nécessaire au processus.

L’eau

Au cours de la photosynthèse, la plante déploie les molécules d’eau absorbées par la terre, les divisant en hydrogène et oxygène. À la suite de cette réaction, de l’oxygène est libéré dans l’environnement, tandis que l’ hydrogène est utilisé dans d’autres processus.

Au cours de la photosynthèse, le dioxyde de carbone se combine avec l’hydrogène libéré et, ensemble, ils forment du glucose.

Les réactions chimiques qui combinent le dioxyde de carbone et l’eau pour produire du glucose sont contrôlées par des enzymes, ce qui nous amène au quatrième facteur déterminant.

La température

Toutes les réactions contrôlées par les enzymes sont affectées par la température.

À basse température, le taux de photosynthèse est limité par le nombre de collisions moléculaires entre les enzymes et les substrats.

À haute température, les enzymes sont dénaturées, ce qui signifie que leur structure et leurs fonctions sont altérées.

Quantité de chlorophylle

 La chlorophylle est essentielle pour absorber l’énergie lumineuse  qui est nécessaire pour convertir le dioxyde de carbone et l’eau en glucose.

Les feuilles qui contiennent plus de chlorophylle sont mieux à même d’absorber la lumière.

Les plantes dans de mauvaises conditions d’ éclairage synthétisent plus de chlorophylle pour absorber la quantité de lumière dont elles ont besoin .

Certaines maladies des plantes peuvent affecter la quantité de chlorophylle et donc sa capacité à faire la photosynthèse.

Minéraux et nutriments

Enfin, une photosynthèse réussie nécessite des plantes saines.

Ceci est obtenu grâce à l’intervention de certains minéraux et nutriments nécessaires à la croissance saine des plantes.

L’azote , le sulfate, le phosphate, le fer , le magnésium, le calcium et le potassium sont nécessaires en quantités substantielles pour la synthèse des acides aminés, des protéines, des coenzymes, de l’acide désoxyribonucléique (ADN) et de l’acide ribonucléique (ARN) , de la chlorophylle et d’autres pigments.

D’autres éléments tels que le manganèse, le cuivre et le chlorure sont également nécessaires à la photosynthèse. De même, certains autres oligo-éléments sont nécessaires à diverses fonctions non photosynthétiques chez les plantes.

Comment commence la photosynthèse ?

La lumière est composée de photons . Les chloroplastes captent les photons grâce à la chlorophylle qu’ils contiennent.

En même temps, la plante se nourrit par les racines. Ils absorbent l’eau et les minéraux qui remontent la tige.

De l’environnement, les plantes absorbent le dioxyde de carbone.

La lumière absorbée par les chloroplastes aide la plante à décomposer facilement les molécules d’eau.

À partir de cette division, l’ hydrogène est utilisé pour former du glucose , qui est transformé en d’autres composés organiques tels que le saccharose, l’amidon, les lipides, les protéines et la cellulose.

L’oxygène est gaspillé et c’est ce que nous finissons par respirer.

De plus, au cours du processus, une molécule fondamentale pour les organismes vivants est synthétisée : l’ ATP ou adénosine triphosphate, qui est la principale source d’énergie des êtres vivants.

Parce que c’est important?

Grâce à la photosynthèse,  nous, les humains, obtenons la plupart de notre oxygène nous avons besoin de respirer. À notre tour, nous exhalons du dioxyde de carbone dont les plantes ont besoin.

De plus, l’homme a besoin de toutes sortes de plantes pour se nourrir.

Comment l’énergie est-elle produite par la photosynthèse ?

De même, cette réaction peut être utilisée pour générer des carburants alternatifs . Cela peut être possible en tirant parti de la séparation des molécules d’eau en hydrogène et oxygène.

La combustion de l’hydrogène moléculaire , H2, avec l’oxygène produit de la chaleur et de l’eau , de la chaleur et de l’eau.

Une fois obtenu, l’hydrogène pourrait également être utilisé pour fabriquer du méthanol, un substitut viable au pétrole .

Qui a découvert la photosynthèse ? Un peu d’histoire…

La première hypothèse enregistrée sur la photosynthèse date de la Grèce antique et appartient à Aristote , qui a suggéré que, d’une certaine manière, la lumière du soleil était étroitement liée à la couleur verte des plantes. Cependant, sa théorie a fini par être oubliée.

Plus tard, Empédocle d’Agrigente , un autre philosophe grec célèbre, a proposé que les plantes se nourrissent d’air, qu’elles assimilaient par une sorte de processus interne.

Sa théorie serait réfutée, paradoxalement, par Aristote lui-même et par l’un de ses disciples, le natif d’ Ereso, Tirtamo, plus connu sous le nom de Théophraste , qui soutenait que toute nourriture végétale était reçue par la terre.

Il faudra attendre le XVIIe siècle , lorsque l’ ecclésiastique anglais, Stephen Hales , considéré par tous comme le père de la physiologie végétale, reviendra sur les deux théories dans son ouvrage publié en 1727, Statique des végétaux. Dans cette étude, Hales a capturé les premiers enregistrements du mouvement de l’eau dans les plantes et a réussi à montrer que l’air qui pénétrait dans les feuilles des plantes était utilisé par celles-ci comme source de nourriture.

Les études de Stephen Hales ont influencé un autre ecclésiastique anglais, nommé Joseph Priestley, qui est crédité de la découverte de l’oxygène et qui a affirmé, entre autres, qu’il était produit par les plantes par un processus apparemment inverse de la respiration animale .

Pour arriver à de telles conclusions, Priestley s’est appuyé sur une expérience menée avec une bougie , qu’il avait placée dans un récipient fermé et brûlé jusqu’à ce que le récipient ne puisse plus supporter la combustion . Par la suite, il a placé une branche de menthe poivrée dans le récipient et a découvert qu’après plusieurs jours, la menthe avait produit une substance qui permettait à l’ air confiné dans le récipient d’ entretenir à nouveau la combustion.

Une telle substance s’est avérée être de l’oxygène.

Des années plus tard, en 1779, le médecin néerlandais Jan Ingenhousz a développé les travaux de Priestley, montrant que la plante devait être exposée à la lumière pour produire de l’oxygène. Il a également montré que ce processus nécessitait la présence des tissus verts de la plante.

À proprement parler, c’est Ingenhousz , sur la base de toutes les études précédentes, qui a réalisé les plus grands progrès pour démontrer le processus de photosynthèse chez les plantes et c’est sur la base de ses études que les scientifiques ultérieurs seraient en mesure d’étendre ces connaissances.

Des années plus tard, le professeur allemand Ferdinand Gustav Julius von Sachs découvrira les chloroplastes et développera une équation de base pour représenter la photosynthèse.

Les plantes d’intérieur peuvent-elles faire de la photosynthèse ?

Comme nous l’avons expliqué, si les plantes ont principalement besoin de la lumière du soleil pour effectuer la photosynthèse, comment les plantes d’intérieur peuvent-elles le faire ?

C’est parce que ces types de plantes n’ont pas besoin de lumière directe du soleil. Il suffit qu’ils reçoivent quelques heures de lumière du jour (à travers une fenêtre, par exemple) pour pouvoir mener à bien ce processus.

En fait, beaucoup d’entre eux profitent de ne pas être directement exposés au soleil, surtout pendant les mois les plus chauds.

Bibliographie et références

• Livre : Le mécanisme de la photosynthèse , par Charles Percival Whittingham (1976).
• Livre : Manuel de pratiques de photosynthèse , par Rosa Rodés García, Collazo Ortega, Margarita (2006).
• Ouvrage : Biochimie des micro – organismes , Ramon Parés i Farràs, Antonio Juárez Giménez (1997).
• Ouvrage : Biologie : concepts et relations , Neil A. Campbell (2001).
• Article : Erreurs conceptuelles en biologie. Photosynthèse des plantes vertes. H Astudillo Pombo, A Gené – Enseignement des sciences, 1984 – ddd.uab.cat
• Article : Les pigments photosynthétiques, quelque chose de plus que la capture de la lumière pour la photosynthèse. EM Reol – Ecosistemas Magazine, 2003.
• Article : Photosynthèse, photoprotection, productivité et stress abiotique : quelques cas d’étude par Tambussi, Eduardo Alberto (2005).