La photosynthèse est un processus bioénergétique qui permet aux plantes, aux algues et à certaines bactéries de produire de la matière organique en utilisant l’énergie de la lumière.
Pour réaliser la photosynthèse, la plante a besoin de :
- dioxyde de carbone (CO₂) provenant de l’air
- d’eau (H₂O) et de sels minéraux provenant du sol
- d’énergie lumineuse
Les végétaux sont autotrophes pour le carbone, car ils peuvent fabriquer leurs propres molécules organiques à partir du CO₂. Ce processus libère également du dioxygène (O₂) dans l’atmosphère.
Où se déroule la photosynthèse ?
La photosynthèse se déroule dans des organites appelés chloroplastes, présents dans les cellules végétales.
À l’intérieur des chloroplastes se trouvent :
- des thylakoïdes, riches en pigments et en protéines
- le stroma, qui est le milieu liquide entourant les thylakoïdes
Les pigments comme la chlorophylle a, la chlorophylle b et les caroténoïdes absorbent l’énergie lumineus
Les deux phases de la photosynthèse
La photosynthèse comprend deux grandes phases :
1. La phase photochimique (phase claire)
Cette phase dépend de la lumière et se déroule dans les thylakoïdes.
La lumière est captée sous forme de photons par les pigments. L’énergie lumineuse est transformée en énergie chimique.
Deux phénomènes principaux se produisent :
Transport des électrons
Dans les thylakoïdes, il existe deux systèmes appelés :
- photosystème II (PSII)
- photosystème I (PSI)
Lorsqu’un pigment absorbe un photon, il passe à un état excité et libère un électron. Cet électron est transféré à travers une chaîne de transporteurs d’électrons.
Ce transport permet :
- la formation d’ATP
- la réduction du NADP⁺ en NADPH
Photolyse de l’eau
Pour remplacer les électrons perdus par le PSII, l’eau est décomposée :
H₂O → O₂ + H⁺ + électrons
Cette réaction produit :
- du dioxygène (O₂) libéré dans l’atmosphère
- des protons H⁺
- des électrons
2. La phase non photochimique (cycle de Calvin)
Cette phase se déroule dans le stroma du chloroplaste et ne dépend pas directement de la lumière.
Elle utilise :
- l’ATP
- le NADPH
produits lors de la phase claire.
Le CO₂ est fixé sur une molécule à 5 carbones appelée ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP).
Grâce à plusieurs réactions enzymatiques, cette fixation permet la formation de trioses phosphates, qui serviront à produire :
- glucose
- amidon
- saccharose
Le saccharose est la principale forme de transport des glucides dans la plante.
Schéma simplifié de la photosynthèse
Bilan global de la photosynthèse
L’équation globale de la photosynthèse est :
6 CO₂ + 12 H₂O + énergie lumineuse → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 6 H₂O
Cette réaction permet la production de glucose, qui constitue une source d’énergie et de matière pour la plante.