Biologie pour les majeures I (Français)

Identifier les composants et les étapes de base de la photosynthèse

Les processus de tous les organismes – des bactéries aux humains – nécessitent de lénergie. Pour obtenir cette énergie, de nombreux organismes accèdent à lénergie stockée en mangeant, cest-à-dire en ingérant dautres organismes. Mais doù provient lénergie stockée dans les aliments? Toute cette énergie peut être attribuée à la photosynthèse.

La photosynthèse est essentielle à toute vie sur terre; les plantes et les animaux en dépendent. Cest le seul processus biologique capable de capter lénergie provenant de lespace extra-atmosphérique (lumière du soleil) et de la convertir en composés chimiques (glucides) que chaque organisme utilise pour alimenter son métabolisme. En bref, lénergie de la lumière du soleil est capturée et utilisée pour dynamiser les électrons, qui sont ensuite stockés dans les liaisons covalentes des molécules de sucre. Quelle est la durée et la stabilité de ces liaisons covalentes? Lénergie extraite aujourdhui par la combustion du charbon et des produits pétroliers représente lénergie solaire captée et stockée par la photosynthèse il y a environ 300 millions dannées.

Les plantes, les algues et un groupe de bactéries appelé cyanobactéries sont les seuls organismes capables de effectuer la photosynthèse (Figure 1). Parce quils utilisent la lumière pour fabriquer leur propre nourriture, ils sont appelés photoautotrophes (littéralement, «auto-alimenteurs utilisant la lumière»). Dautres organismes, tels que les animaux, les champignons et la plupart des autres bactéries, sont appelés hétérotrophes («autres mangeoires»), car ils doivent compter sur les sucres produits par les organismes photosynthétiques pour leurs besoins énergétiques. Un troisième groupe très intéressant de bactéries synthétise les sucres, non pas en utilisant l’énergie du soleil, mais en extrayant l’énergie de composés chimiques inorganiques; par conséquent, ils sont appelés chimioautotrophes.

Figure 2. Photoautotrophes comprenant (a) des plantes, (b) les algues et (c) les cyanobactéries synthétisent leurs composés organiques par photosynthèse en utilisant la lumière du soleil comme source dénergie. Les cyanobactéries et les algues planctoniques peuvent se développer sur dénormes zones dans leau, couvrant parfois complètement la surface. Dans un évent en haute mer (d), les chimioautotrophes, comme ces bactéries (e) thermophiles, captent lénergie des composés inorganiques pour produire des composés organiques. Lécosystème entourant les évents a un large éventail danimaux, tels que les vers tubicoles, les crustacés et les poulpes qui tirent leur énergie des bactéries. (crédit a: modification du travail par Steve Hillebrand, US Fish and Wildlife Service; crédit b: modification du travail par « eutrophication & hypoxie » / Flickr; crédit c: modification du travail par NASA; crédit d: Université de Washington, NOAA; crédit e: modification des travaux de Mark Amend, West Coast and Polar Regions Undersea Research Center, UAF, NOAA)

Figure 2. Lénergie stockée dans les molécules de glucides à partir de la photosynthèse passe par la chaîne alimentaire. Le prédateur qui mange ces cerfs reçoit une partie de lénergie qui en est issue dans la végétation photosynthétique consommée par le cerf (crédit: modification du travail de Steve VanRiper, US Fish and Wildlife Service)

Limportance de la photosynthèse nest pas seulement de capter lénergie du soleil. Un lézard qui prend le soleil par une journée froide peut utiliser lénergie du soleil pour se réchauffer. La photosynthèse est vitale car elle a évolué comme un moyen de stocker lénergie du rayonnement solaire (la partie «photo») sous forme délectrons de haute énergie dans les liaisons carbone-carbone des molécules de glucides (la partie «synthèse»). Ces glucides sont la source dénergie que les hétérotrophes utilisent pour alimenter la synthèse dATP via la respiration. Par conséquent, la photosynthèse alimente 99% des écosystèmes de la Terre. Lorsquun prédateur de premier plan, comme un loup, sattaque à un cerf (Figure 2), le loup est au bout dun chemin énergétique qui est passé des réactions nucléaires à la surface du soleil, à la lumière, à la photosynthèse, à la végétation, au cerf, et enfin au loup.

Ce que vous apprendrez à faire

• Identifiez les réactifs et les produits de la photosynthèse
• Décrivez le visible et spectres électromagnétiques de lumière tels quils sappliquent à la photosynthèse
• Décrire les réactions dépendant de la lumière qui ont lieu pendant la photosynthèse
• Identifier les réactions indépendantes de la lumière dans la photosynthèse

Activités dapprentissage

Les activités dapprentissage de cette section sont les suivantes:

• Un aperçu de la photosynthèse
• Spectres de lumière
• Réactions dépendantes de la lumière
• Réactions indépendantes de la lumière
• Photosynthèse
• Auto-vérification: photosynthèse

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