Comment la lumière du Soleil permet-elle aux végétaux l'entrée de carbone dans la chaîne alimentaire ?
Réponse: grâce à la photosynthèse!
Plan du cours:
1-La photosynthèse, une raction en deux étapes
2-Les différentes fonctions biologiques d'une plante
1-La photosynthèse, une raction en deux étapes:
- Les réactions photochimiques: une capture de l'énergie lumineuse qui photolyse la molécule d'eau
- Les réactions du cycle de Calvin: une transformation du CO2 en glucide
Activités:
- Étudier et/ou mettre en œuvre des expériences historiques sur la photosynthèse.
- Réaliser une chromatographie de pigments végétaux.
- Réaliser et observer des coupes dans des organes végétaux pour repérer une diversité de métabolites.
La détermination d'un spectre d'absorption de la lumière par les végétaux
C'est une réprésentation visuelle de la façon dont un pigment donné absorbe les différentes longueurs d'onde de la lumière visible.
Un spectrophotomètre mesure les proportions de lumière de différentes longueurs d'onde absorbées et diffusées par une solution d'un pigment donné.
Le tube photoélectrique convertit l'énergie lumineuse en énergie électrique.
Quelles sont les longueurs d'onde les plus efficaces pour la photosynthèse?
Bacterium photometricum, bactérie aérobie, d'après Engelmann.
Mise en évidence de la photolyse de la molécule d'eau:
L'équation générale de la photosynthèse:
L'équation générale de la photosynthèse simplifiée:
L'équation générale de la photosynthèse simplifiée à l'extrème:
Avec cette formule, le dioxygène peut provenir de la molécule de CO2 ou de la molécule d'eau, et on a longtemps cru qu'il provenait du CO2.
La découverte de Van Niel,1930:
Des bactéries sulfureuses font de la chimiosynthèse : elles fixent le CO2 grâce à l'énergie contenue dans la molécule de sulfure d'hydrogène.
Il a conclu que tous les organismes photosynthétiques ont besoin d’une source d’hydrogène jouant le rôle de réducteur, mais que cette source varie :
20 ans plus tard:
Expérience 1, on propose de l'eau lourde, c'est-à-dire avec de l'oxygène 18 et du CO2 avec de l'oxygène 16.
Expérience 2, on propose de l'eau normale, c'est-à-dire avec de l'oxygène 16 et du CO2 avec de l'oxygène 18.
La photosynthèse, une réaction d'oxydo-réduction:
Les réactions du cycle de Calvin: une transformation de la molécule de CO2 en molécule glucidique
Comment le cycle de Calvin convertit-il une molécule de CO2 en molécule organique?
- Les parties aériennes de la plante sont les lieux de production de matière organique (=molécule organisée autour de l'atome de Carbone) par photosynthèse.
- Captée par les pigments chlorophylliens au niveau du chloroplaste, l’énergie lumineuse est convertie en énergie chimique par la photolyse de l’eau, avec libération d’O2 et réduction du CO2 aboutissant à la production de glucose et d’autres sucres solubles.
Les animaux se nourissent des végétaux, autrement dit, ils récupèrent les molécules fabriquées par les plantes pour satisfaire leurs propres besoins. Et chez les plantes, à quoi peuvent bien servir les glucides ainsi produits ?
1-La photosynthèse, une raction en deux étapes:
2-Les différentes fonctions biologiques d'une plante:
Activités:
- Mettre en évidence expérimentalement la présence d’amidon dans les chloroplastes et les amyloplastes de réserve dans des organes spécialisés (graine, fruit, tubercules...).
- Mettre en œuvre une coloration afin d’identifier la lignine et la cellulose et d’analyser leur distribution.
- Extraire, organiser et exploiter des informations sur les effets antiphytophages, antibactériens ou antioxydants des tanins.
Noix La noix est le fruit du noyer (Juglans regia de la famille des Juglandacées). C'est une drupe dont on commercialise essentiellement le noyau et dont on consomme l'amande qui présente une structure très particulière. Structure et développement Quand elle est immature la noix est bien une drupe formée d'une paroi du fruit verte et charnue contenant un noyau.
La croissance d'une autre plante sous un noyer est difficile: trouvez pourquoi à l'aide de lien.
Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Juglon Identification Nom UICPA 5-hydroxy-1,4-naphtoquinone Synonymes C.I. 75500C.I.
A retenir:
- la croissance et le port de la plante par la production de molécules typiquement végétales que sont la cellulose et la lignine à l'origine du bois;
- le stockage de la matière organique, saccharose, amidon, protéines, lipides, sous forme de réserves dans différents organes, qui permet notamment de résister aux conditions défavorables ou d’assurer la reproduction ;
- les interactions mutualistes ou compétitives avec d’autres espèces par la production de molécules répulsives, anthocyanes et tanins par exemple.
Conclusion:
Grâce à la photosynthèse, le carbone peut entrer dans la chaine alimentaire. Les feuilles sont comme des panneaux solaires capables de convertir l'énergie lumineuse en énergie chimique.
Cette énergie chimique est utilisée par la plante pour son développement, sa reproduction et sa défense conntre la concurrence végétale et animale.
Notions fondamentales :
Chloroplaste, pigments chlorophylliens, photolyse de l’eau, réduction du CO2, sève brute et sève élaborée, diversité chimique dans la plante.
Objectifs :
On s’intéresse ici avant tout au bilan et aux produits de la photosynthèse, à leur diversité et à leur fonction dans les plantes.
Les mécanismes moléculaires de la photosynthèse ne sont pas étudiés, pas plus que le détail des formules biochimiques.
