La Cladophora
(aegagropila linnaei)
Les cellules chlorophylliennes des végétaux verts, dont les algues, produisent des molécules
organiques à partir de matière minérale, eau et dioxyde de carbone, avec la lumière comme source d’énergie. C’est la photosynthèse. Elle est réalisée par des organites spécialisés, les chloroplastes.
I - Mise en évidence de la photosynthèse
Les cellules chlorophylliennes, pendant leur exposition à la lumière, produisent de l’amidon, qui peut être mis en évidence avec de l’eau iodée. L’amidon est un glucide formé par association d’unités élémentaires de glucose ( ).
Formule semi-développée et géométrie dans l'espace de la molécule de glucose
L’équation-bilan de la synthèse de la molécule de glucose lors de la photosynthèse est :
6 CO2 + 6 H2O => + 6 O2
Ainsi lors de la photosynthèse, on peut observer une baisse de la concentration en dioxyde de
carbone, matière première utilisée pour la synthèse du glucose, et une augmentation de la
concentration en dioxygène, conséquence de la photosynthèse.
II - Les chloroplastes, organites de la photosynthèse
Lors de la photosynthèse, l’amidon apparaît dans de petits organites cytoplasmiques, les
chloroplastes. Ils sont de forme ovoïde, font quelques micromètres et sont plusieurs dizaines par
cellule chlorophyllienne. Leur couleur verte vient des pigments chlorophylliens.
L’intérieur de l’organite renferme un gel hydraté, le stroma, contenant des molécules dissoutes. C’est le siège des réactions chimiques de la synthèse des glucides. De plus, le chloroplaste est parcouru par un réseau de membranes formant des sacs clos, les thylakoïdes, qui contiennent les pigments chlorophylliens.
Schéma d'un chloroplaste et observation microscopique de cellules de Cladophora (les points verts foncés sont les chloroplastes)
III – Le déroulement de la photosynthèse
Elle se déroule en 2 phases principales :
- La phase photochimique se déroule dans les thylakoïdes. Elle vient de l'oxydoréduction entre l'eau et les composés R.
L'équation-bilan de cette réaction est :
2 H2O + 2 R => 2 RH2 + O2
Cette oxydoréduction demande un apport d'énergie : la lumière est donc indispensable. Le rôle des pigments chlorophylliens est de convertir cette énergie lumineuse en énergie chimique (ATP). La phase photochimique s'appelle donc aussi la phase claire.
La phase chimique se déroule dans le stroma. Le dioxyde de carbone (CO2) se fixe sur un accepteur organique, le ribulose biphosphate (Ru-BP) qui devient deux molécules d'acide phosphoglycérique (APG). L'APG est réduit en triose phosphate. Cette réaction est dépendante de la phase claire car elle demande de l'ATP et des composés RH2. Ces trioses servent à reformer l'accepteur Ru-BP, afin de recommencer la phase, et à la synthèse des molécules organiques (glucose, amidon, glucides...). C'est le cycle de Calvin ou phase sombre.
Le cycle de Calvin est tributaire de la phase photochimique car elle nécessite des composés hydrogénés (RH2), produits lors de la première phase.
IV - Le rôle de la chlorophylle
1. Les pigments chlorophylliens
La chlorophylle brute est un mélange de pigments (chlorophylles a et b et caroténoïdes).
Chromatographie sur couche mince de la chlorophylle brute
Ce sont des pigments photosynthétiques.
Spectre d'absorption de la chlorophylle brute
Spectre d'absorption des pigments chlorophylliens
2. La conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique
Les électrons intervenant dans l'oxydoréduction passent par la chlorophylle a. Sous l'effet de la lumière, ils sont portés à un niveau d'énergie supérieur et deviennent des molécules d'ATP. Cela permet la réaction de phase photochimique. Les autres pigments ne servent qu'à élargir le spectre de la lumière absorbée.
La Photosynthèse
