S.V.T. 1ère A - Biologie - Production primaire au niveau des plantes vertes

L'équation globale de la photosynthèse

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La Photosynthèse

03 - L'équation globale de la photosynthèse

L'équation globale de la photosynthèse est bien connue mais on peut en démontrer les différents éléments à l'aide de quelques expériences successives.

1 - Production d'O2 et utilisation de CO2

2 - Production de glucides


Il est difficile de caractériser les glucides simples produits par la photosynthèse dans des expériences utilisant du matériel simple. Il est possible par contre de caractériser l'amidon (un polymère de glucose mis en réserve lorsque la photosynthèse est très active). Cette caractérisation se réalise avec le lugol, un réactif spécifique de l'amidon.

Des feuilles de pélargonium partiellement recouvertes d'un cache noir, sont éclairées de manière intense pendant plusieurs heures.

Une feuille est prélevée, décolorée par de l'alcool bouillant puis colorée par le lugol. De l'amidon a été formé uniquement dans les zones éclairées.

La même expérience est réalisée avec des élodées du Canada chez lesquelles on peut observer les cellules au microscope.

Cette feuille d'élodée placée dans une eau enrichie en hydrogénocarbonate a été éclairée plusieurs heures.

Après traitement par le lugol on observe des grains d'amidon dans les chloroplastes.

La même expérience réalisée dans de l'eau distillée ne montre aucune synthèse d'amidon. Il en est de même si l'élodée était cultivée à l'obscurité.

On peut déduire de ces deux expériences qu'une plante éclairée fabrique des glucides C(H2O) dans ses chloroplastes à partir du CO2 du milieu.

Les équations (1) et (2) incomplètes peuvent être rassemblées. H2O est ajouté de manière à équilibrer la réaction mais les expériences précédentes n'ont pas permis de démontrer son utilisation réelle.

 

3 - Mais d'où vient l'O2?

Pour que cette réaction soit bien démontrée, il faut comprendre l'origine des corps formés. Le carbone (C) des glucides provient forcément du carbone du CO2, mais d'où vient le dioxygène formé? On pouvait penser qu'il provenait de l'oxygène du CO2 mais ce n'est pas le cas.

Ruben et Kamen ont utilisé un isotope lourd de l'oxygène (18O) à la place de l'oxygène habituel (16O) et ils ont marqué ainsi diverses molécules (H2O, CO2). Lorsque de l'eau est marquée par le 18O (H218O), le dioxygène produit par la photosynthèse est marqué. Ils en déduisent que c'est l'eau (H2O) qui est à l'origine du dioxygène produit. Pour former une molécule de dioxygène, il faut donc 2 molécules d'eau.

Ces résultats montrent que l'on peut décomposer la réaction photosynthétique en deux groupes de réactions :

Si l'on considère ces deux réactions comme un couple RedOx, capable d'interagir on peut écrire :

Chaque couple étant caractérisé par son potentiel standard d'oxydo-réduction (E'0), on constate que le transfert des électrons ne peut se faire spontanément, que dans le sens des potentiels croissants. Cette réaction est rendue possible grâce à l’énergie de la lumière.
Dans le chloroplaste, les transferts d'électrons font intervenir une série complexe de transporteurs et d'intermédiaires redox.

La réaction globale de la photosynthèse devient donc :

Cette dernière équation prend en compte non seulement l'origine du carbone des glucides mais également l'origine de l'oxygène produit.

 

François Moreau et Roger Prat

 


Last modified: Friday, 8 January 2016, 7:47 AM
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