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8.5 : La photosynthèse et l'importance de la lumière - Biologie


Objectifs d'apprentissage

  • Décrire la fonction et l'emplacement des pigments photosynthétiques chez les eucaryotes et les procaryotes
  • Décrire les principaux produits des réactions dépendantes et indépendantes de la lumière
  • Décrire les réactions qui produisent du glucose dans une cellule photosynthétique
  • Comparer et contraster la photophosphorylation cyclique et non cyclique

Les organismes hétérotrophes allant de E. coli pour l'homme reposent sur l'énergie chimique trouvée principalement dans les molécules de glucides. Beaucoup de ces glucides sont produits par photosynthèse, le processus biochimique par lequel les organismes phototrophes convertissent l'énergie solaire (lumière du soleil) en énergie chimique. Bien que la photosynthèse soit le plus souvent associée aux plantes, la photosynthèse microbienne est également un important fournisseur d'énergie chimique, alimentant de nombreux écosystèmes divers. Dans cette section, nous nous concentrerons sur la photosynthèse microbienne.

La photosynthèse se déroule en deux étapes séquentielles : les réactions dépendantes de la lumière et les réactions indépendantes de la lumière (Figure (PageIndex{1})). Dans la réaction dépendante de la lumières, l'énergie de la lumière solaire est absorbée par les molécules de pigment dans les membranes photosynthétiques et convertie en énergie chimique stockée. Dans la réaction indépendante de la lumières, l'énergie chimique produite par les réactions dépendantes de la lumière est utilisée pour conduire l'assemblage de molécules de sucre à l'aide de CO2; cependant, ces réactions sont toujours dépendantes de la lumière car les produits des réactions dépendantes de la lumière nécessaires pour les conduire sont de courte durée. Les réactions dépendantes de la lumière produisent de l'ATP et du NADPH ou du NADH pour stocker temporairement de l'énergie. Ces vecteurs énergétiques sont utilisés dans les réactions indépendantes de la lumière pour entraîner le processus énergétiquement défavorable de « fixation » du CO inorganique.2 sous forme organique, le sucre.

Structures photosynthétiques chez les eucaryotes et les procaryotes

Chez tous les eucaryotes phototrophes, la photosynthèse a lieu à l'intérieur d'un chloroplaste, un organite apparu chez les eucaryotes par endosymbiose d'une bactérie photosynthétique (voir Caractéristiques uniques des cellules eucaryotes). Ces chloroplastes sont entourés d'une double membrane avec des couches interne et externe. Dans le chloroplaste se trouve une troisième membrane qui forme des structures photosynthétiques empilées en forme de disque appelées thylakoïdes (Figure (PageIndex{2})). Une pile de thylakoïdes s'appelle un granum, et l'espace entourant le granum dans le chloroplaste s'appelle stroma.

Les membranes photosynthétiques chez les procaryotes, en revanche, ne sont pas organisées en organites distinctes à membrane fermée; ce sont plutôt des régions repliées de la membrane plasmique. Chez les cyanobactéries, par exemple, ces régions repliées sont également appelées thylakoïdes. Dans les deux cas, incrustées dans les membranes thylakoïdes ou d'autres membranes bactériennes photosynthétiques, se trouvent des molécules de pigment photosynthétiques organisées en un ou plusieurs photosystèmes, où l'énergie lumineuse est en fait convertie en énergie chimique.

Les pigments photosynthétiques au sein des membranes photosynthétiques sont organisés en photosystèmes, dont chacun est composé d'un complexe de récolte de lumière (antennes) et d'un centre de réaction. Le complexe de récolte de lumière se compose de plusieurs protéines et pigments associés qui peuvent chacun absorber l'énergie lumineuse et, ainsi, devenir excités. Cette énergie est transférée d'une molécule de pigment à une autre jusqu'à ce qu'elle soit finalement (après environ un millionième de seconde) délivrée au centre de réaction. Jusqu'à présent, seule l'énergie, et non les électrons, a été transférée entre les molécules. Le centre de réaction contient une molécule de pigment qui peut subir une oxydation lors d'une excitation, cédant en fait un électron. C'est à cette étape de la photosynthèse que l'énergie lumineuse est convertie en un électron excité.

Différents types de pigments collecteurs de lumière absorbent des modèles uniques de longueurs d'onde (couleurs) de la lumière visible. Les pigments réfléchissent ou transmettent les longueurs d'onde qu'ils ne peuvent pas absorber, leur faisant apparaître la couleur correspondante. Des exemples de pigments photosynthétiques (molécules utilisées pour absorber l'énergie solaire) sont les bactériochlorophylles (vert, violet ou rouge), les caroténoïdes (orange, rouge ou jaune), les chlorophylles (vert), les phycocyanines (bleu) et les phycoérythrines (rouge). En ayant des mélanges de pigments, un organisme peut absorber l'énergie de plusieurs longueurs d'onde. Parce que les bactéries photosynthétiques se développent généralement en compétition pour la lumière du soleil, chaque type de bactéries photosynthétiques est optimisé pour récolter les longueurs d'onde de la lumière auxquelles il est couramment exposé, conduisant à la stratification des communautés microbiennes dans les écosystèmes aquatiques et du sol par la qualité de la lumière et la pénétration.

Une fois que le complexe de collecte de lumière transfère l'énergie au centre de réaction, le centre de réaction livre ses électrons à haute énergie, un par un, à un porteur d'électrons dans un système de transport d'électrons, et le transfert d'électrons à travers l'ETS est initié. L'ETS est similaire à celui utilisé dans la respiration cellulaire et est intégré dans la membrane photosynthétique. En fin de compte, l'électron est utilisé pour produire du NADH ou du NADPH. Le gradient électrochimique qui se forme à travers la membrane photosynthétique est utilisé pour générer de l'ATP par chimiosmose via le processus de photophosphorylation, un autre exemple de phosphorylation oxydative (Figure (PageIndex{3})).

Exercice (PageIndex{1})

Chez un eucaryote phototrophe, où se déroule la photosynthèse ?

Photosynthèse oxygénique et anoxygénique

Pour que la photosynthèse se poursuive, l'électron perdu du pigment du centre de réaction doit être remplacé. La source de cet électron (H2A) différencie la photosynthèse oxygénée des plantes et des cyanobactéries de la photosynthèse anoxygénique réalisée par d'autres types de phototrophes bactériens (Figure (PageIndex{4})). Dans la photosynthèse oxygénée, H2O est divisé et fournit l'électron au centre de réaction. Étant donné que l'oxygène est généré en tant que sous-produit et est libéré, ce type de photosynthèse est appelé photosynthèse oxygénée. Cependant, lorsque d'autres composés réduits servent de donneur d'électrons, l'oxygène n'est pas généré ; ces types de photosynthèse sont appelés photosynthèse anoxygénique. Sulfure d'hydrogène (H2S) ou le thiosulfate (S2O2-3)(S2O32-) peuvent servir de donneur d'électrons, générant ainsi des ions élémentaires de soufre et de sulfate (SO2-4)(SO42-), respectivement.

Les photosystèmes ont été classés en deux types : photosystème I (PSI) et photosystème II (PSII) (Figure (PageIndex{5})). Les cyanobactéries et les chloroplastes végétaux ont les deux photosystèmes, tandis que les bactéries photosynthétiques anoxygéniques n'utilisent qu'un seul des photosystèmes. Les deux photosystèmes sont excités par l'énergie lumineuse simultanément. Si la cellule nécessite à la fois de l'ATP et du NADPH pour la biosynthèse, elle effectuera alors une photophosphorylation non cyclique. Lors du passage de l'électron du centre de réaction PSII à l'ETS qui relie PSII et PSI, l'électron perdu du centre de réaction PSII est remplacé par la division de l'eau. L'électron excité du centre de réaction du PSI est utilisé pour réduire le NADP+ au NADPH et est remplacé par l'électron sortant de l'ETS. Le flux d'électrons de cette manière est appelé le schéma Z.

Si le besoin d'une cellule en ATP est nettement supérieur à son besoin en NADPH, elle peut contourner la production de puissance réductrice par photophosphorylation cyclique. Seul le PSI est utilisé pendant la photophosphorylation cyclique ; l'électron à haute énergie du centre de réaction du PSI est transmis à un support ETS puis retourne finalement au pigment oxydé du centre de réaction du PSI, le réduisant ainsi.

Exercice (PageIndex{2})

Pourquoi une bactérie photosynthétique aurait-elle des pigments différents ?

Réactions indépendantes de la lumière

Une fois que l'énergie du soleil est convertie en énergie chimique et stockée temporairement dans les molécules d'ATP et de NADPH (ayant des durées de vie de millionièmes de seconde), les photoautotrophes ont le carburant nécessaire pour construire des molécules de glucides multicarbones, qui peuvent survivre pendant des centaines de millions d'années, pour le stockage d'énergie à long terme. Le carbone vient du CO2, le gaz qui est un déchet de la respiration cellulaire.

Le cycle de Calvin-Benson (du nom de Melvin Calvin [1911-1997] et Andrew Benson [1917-2015]), la voie biochimique utilisée pour la fixation du CO2, est situé dans le cytoplasme des bactéries photosynthétiques et dans le stroma des chloroplastes eucaryotes. Les réactions indépendantes de la lumière du cycle de Calvin peuvent être organisées en trois étapes de base : fixation, réduction et régénération (voir l'annexe C pour une illustration détaillée du cycle de Calvin).

  • Fixation: L'enzyme ribulose bisphosphate carboxylase (RuBisCO) catalyse l'addition d'un CO2 au ribulose bisphosphate (RuBP). Il en résulte la production de 3-phosphoglycérate (3-PGA).
  • Réduction: Six molécules d'ATP et de NADPH (provenant des réactions dépendantes de la lumière) sont utilisées pour convertir le 3-PGA en glycéraldéhyde 3-phosphate (G3P). Une partie du G3P est ensuite utilisée pour fabriquer du glucose.
  • Régénération: Le G3P restant non utilisé pour synthétiser le glucose est utilisé pour régénérer RuBP, permettant au système de continuer à CO2 fixation. Trois autres molécules d'ATP sont utilisées dans ces réactions de régénération.

Le cycle de Calvin est largement utilisé par les plantes et les bactéries photoautotrophes, et l'enzyme RuBisCO serait l'enzyme la plus abondante sur terre, composant 30 à 50 % de la protéine soluble totale dans les chloroplastes végétaux.1 Cependant, outre son utilisation répandue dans les photoautotrophes, le cycle de Calvin est également utilisé par de nombreux chimioautotrophes non photosynthétiques pour fixer le CO2. De plus, d'autres bactéries et archées utilisent des systèmes alternatifs pour le CO2 fixation. Bien que la plupart des bactéries utilisant des alternatives au cycle de Calvin soient chimioautotrophes, il a également été démontré que certaines bactéries photoautotrophes au soufre vert utilisent une alternative au CO.2 voie de fixation.

Exercice (PageIndex{3})

Décrivez les trois étapes du cycle de Calvin.

Concepts clés et résumé

  • Les hétérotrophes dépendent des glucides produits par les autotrophes, dont beaucoup sont photosynthétiques, convertissant l'énergie solaire en énergie chimique.
  • Différents organismes photosynthétiques utilisent différents mélanges de pigments photosynthétiques, qui augmentent la gamme des longueurs d'onde de la lumière qu'un organisme peut absorber.
  • Photosystèmes (PSI et PSII) contiennent chacun un complexe de récolte de lumière, composé de multiples protéines et pigments associés qui absorbent l'énergie lumineuse. Les réactions dépendantes de la lumière de la photosynthèse convertissent l'énergie solaire en énergie chimique, produisant de l'ATP et du NADPH ou du NADH pour stocker temporairement cette énergie.
  • Dans photosynthèse oxygénée, H2O sert de donneur d'électrons pour remplacer l'électron du centre de réaction et l'oxygène est formé comme sous-produit. Dans photosynthèse anoxygénique, d'autres molécules réduites comme H2S ou thiosulfate peut être utilisé comme donneur d'électrons; en tant que tel, l'oxygène n'est pas formé en tant que sous-produit.
  • Photophosphorylation non cyclique est utilisé dans la photosynthèse oxygénée lorsqu'il existe un besoin de production d'ATP et de NADPH. Si les besoins d'une cellule en ATP l'emportent sur ses besoins en NADPH, elle peut alors effectuer photophosphorylation cyclique au lieu de cela, ne produisant que de l'ATP.
  • Les réactions indépendantes de la lumière de la photosynthèse utilisent l'ATP et le NADPH issus des réactions dépendantes de la lumière pour fixer le CO2 en molécules de sucre organique.

Choix multiple

Lors des réactions dépendantes de la lumière, quelle molécule perd un électron ?

A. une molécule de pigment captant la lumière
B. une molécule de pigment du centre de réaction
C. NADPH
D. 3-phosphoglycérate

B

Chez les procaryotes, dans quelle direction les ions hydrogène sont-ils pompés par le système de transport d'électrons des membranes photosynthétiques ?

A. à l'extérieur de la membrane plasmique
B. à l'intérieur (cytoplasme) de la cellule
C. au stroma
D. à l'espace intermembranaire du chloroplaste

UNE

Lequel des éléments suivants ne se produit pas pendant la photophosphorylation cyclique chez les cyanobactéries ?

A. transport d'électrons à travers un ETS
B. photosystème que j'utilise
C. Synthèse d'ATP
D. Formation NADPH

Quels sont les deux produits des réactions dépendantes de la lumière sont ________.

A. glucose et NADPH
B. NADPH et ATP
C. glycéraldéhyde 3-phosphate et CO2
D. glucose et oxygène

B

Vrai faux

La photosynthèse entraîne toujours la formation d'oxygène.

Faux

Remplir les trous

L'enzyme responsable du CO2 la fixation au cours du cycle de Calvin est appelée ________.

ribulose bisphosphate carboxylase (RuBisCO)

Les types de molécules pigmentaires présentes dans les plantes, les algues et les cyanobactéries sont ________ et ________.

chlorophylles et caroténoïdes

Réponse courte

Pourquoi un organisme effectuerait-il une phosphorylation cyclique au lieu d'une phosphorylation non cyclique ?

Quelle est la fonction des pigments photosynthétiques dans le complexe photorécepteur ?

Esprit critique

La vie dépend-elle de la fixation du carbone qui se produit lors des réactions indépendantes de la lumière de la photosynthèse ? Expliquer.

Notes de bas de page

  1. 1 A. Dhingra et al. « Traduction améliorée d'un chloroplaste exprimé RBCLe gène S restaure les niveaux de petites sous-unités et la photosynthèse dans le nucléaire RBCS plantes antisens. Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique 101 non. 16 (2004) : 6315-6320.

Effet de la couleur de la lumière sur le taux de photosynthèse : explication du laboratoire

La photosynthèse est le processus par lequel les plantes passent pour produire de l'énergie sous forme de glucose nécessaire à leur survie. C'est une réaction chimique qui implique l'utilisation de dioxyde de carbone, d'eau et de lumière. Ce processus de photosynthèse a lieu dans les chloroplastes qui se trouvent dans les feuilles de la plante.

Les chloroplastes sont de petites structures qui contiennent un pigment vert appelé chlorophylle. Selon BBCbitesize.com, le processus implique que le dioxyde de carbone pénètre dans la feuille par les stomates, situés sur sa face inférieure. L'eau est absorbée par les cellules racinaires de la plante et transportée vers le reste de la plante grâce à l'utilisation de vaisseaux du xylème.

En plus de ces deux composants, une plante a besoin de la lumière du soleil pour subir le processus de photosynthèse. Avec ces trois ingrédients, la photosynthèse se produit, libérant de l'oxygène en tant que déchet et créant le glucose nécessaire à la plante pour se nourrir.

Nous allons mener une expérience pour déterminer comment le changement de fréquence de la lumière qu'une plante utilise affecte le taux de sa photosynthèse en plaçant des disques de la plante dans une solution de savon bicarbonate sous des lumières de différentes fréquences et en enregistrant le nombre de disques qui flottent. après un certain temps.

Les disques foliaires flotteront à cause de l'oxygène qu'ils émettent en tant que déchet de la photosynthèse, ce qui nous aidera à déterminer le taux de photosynthèse en fonction de la quantité d'oxygène libérée par les disques et du temps qu'il leur faut pour flotter vers le surface.

Question de recherche:

Comment le réglage d'une source lumineuse de 100 watts à différentes fréquences (430-480 THz, 510-540 THz, 540-580THz, 610-670 THz, lumière claire) affecte-t-il le nombre de disques foliaires flottant sur 12 dans une solution de bicarbonate de sodium quand le temps de 10 minutes reste le même ?

Mon hypothèse est que si une source lumineuse de 100 watts au-dessus des disques végétaux est changée en différentes fréquences de lumière rouge (430-480 THz), lumière bleue (610-670 THz), lumière jaune (510-540 THz), verte Light (540-580THz) et Clear Light, le nombre de disques foliaires sur 12 flottant dans la solution de bicarbonate au fil du temps sera différent.

Je prédis que puisque, selon Edriaan Koening sur sciencing.com, les pigments dans une plante [1] – la chlorophylle une, chlorophylle b, et le β-carotène – absorbent tous le plus les longueurs d'onde des couleurs bleu et rouge, le taux de photosynthèse augmentera dans les disques de la plante sous les lumières rouges et bleues, faisant flotter plus d'entre eux après la période de 10 minutes par rapport à d'autres couleurs de lumière. Je suppose que oui, le réglage de la source lumineuse sur une fréquence lumineuse différente affectera le nombre de disques flottant après une période de temps.

Variable indépendante (IV) :

La variable indépendante dans cette expérience est la fréquence de la lumière qui sera utilisée sur les disques végétaux. Nous atteindrons différentes fréquences (Hz) de lumière en utilisant différents filtres lumineux sur une source lumineuse de 100 watts au-dessus de la plante. Nous utiliserons la lumière rouge (430 à 480 THz), la lumière bleue (610 à 670 THz), la lumière verte (540 à 580 THz), la lumière jaune (510 à 540 THz) et la lumière claire. Nous allons créer ces fréquences en plaçant des filtres de cellophane de chacune des couleurs contre la source lumineuse.

Variable dépendante (VD) :

En changeant la variable indépendante, dans ce cas, est la fréquence de la lumière rouge (430 à 480 THz), de la lumière bleue (610 à 670 THz), de la lumière verte (540 à 580 THz), de la lumière jaune (510 à 540 THz) et Clear Light, le nombre de disques qui flottent sur 12 changera sur une période de 10 minutes. Cela sera mesuré en comptant le nombre de disques flottants sous des lumières de différentes couleurs après un certain temps qui sera mesuré à l'aide d'une minuterie. Nous effectuerons 2 essais pour observer le flottement des disques végétaux pour chacun des filtres cellophane colorés, et nous calculerons la moyenne des données enregistrées pour le temps qu'il a fallu aux disques végétaux pour flotter à la surface.


Expérimentez pour prouver que la lumière est essentielle pour la photosynthèse (avec des images)

Montrer expérimentalement que la lumière est indispensable à la photosynthèse.

Appareillage et matériel requis :

Une plante en pot saine, une boîte de Pétri, un bécher contenant de l'eau, une pince, un bain-marie, un morceau de toile métallique, un trépied, un brûleur, une boîte d'allumettes, de l'alcool une bande de papier noir, une solution d'iode et des pinces.

Théorie:

La photosynthèse est un processus biochimique par lequel les plantes vertes synthétisent du sucre simple en présence de la lumière du soleil en utilisant le dioxyde de carbone de l'atmosphère et l'eau du sol. Ce sucre simple (glucose) est ensuite transformé en amidon.

Le facteur le plus important pour la photosynthèse est la lumière. Le taux de photosynthèse dépend de la quantité et de la qualité de la lumière. La molécule de chlorophylle dans les feuilles vertes absorbe la lumière, s'excite et émet des électrons. Les électrons émis sont utilisés dans la production d'adénosine triphosphate (ATP). Enfin l'énergie solaire est convertie en énergie chimique et stockée dans le glucose produit.

Le taux de photosynthèse est maximum en présence de lumières rouges et bleues, tandis qu'en lumière verte le taux est minimum car la lumière verte est réfléchie par les molécules de chlorophylle.

Procédure:

1. Prenez la plante en pot et gardez-la dans un endroit sombre pendant 2-3 jours afin que les feuilles se désamidonnent.

2. Recouvrez une partie d'une de ses feuilles avec la bande de papier noir. Assurez-vous de couvrir les deux côtés de la feuille.

3. Placez maintenant cette plante au soleil pendant 3 à 4 heures.

4. Arrachez la feuille couverte sélectionnée et retirez le papier noir qui la recouvre.

5.Placez cette feuille dans le bécher contenant de l'eau et faites bouillir pendant environ 10 minutes.

6. Retirez la feuille et faites-la bouillir dans de l'alcool au bain-marie pendant 10 minutes. Cela élimine la chlorophylle.

7. Retirez la feuille et lavez-la sous l'eau courante.

8. Placer cette feuille dans la boîte de Pétri et y déposer quelques gouttes de solution d'iode. Observez maintenant le changement de couleur.

Observations:

La feuille devient bleu-noir sauf dans la région couverte. Comme cette région couverte n'a pas reçu de lumière, la photosynthèse n'a pas eu lieu. Par conséquent, aucun amidon ne s'y est formé. La région découverte a reçu de la lumière et de l'amidon s'y est formé en raison de la photosynthèse.

Résultat:

La lumière est essentielle à la photosynthèse.

Précautions:

1. Avant de commencer l'expérience, la feuille doit être distraite.

2. La feuille doit être recouverte de papier noir correctement pour empêcher l'entrée de la lumière.


Pourquoi la lumière est-elle nécessaire pour la photosynthèse ?

La lumière est essentielle à la photosynthèse car les plantes en ont besoin pour créer du glucose, qu'elles stockent pour une utilisation ultérieure comme source d'énergie pour les cellules. Les plantes et plusieurs autres organismes photosynthétiques utilisent l'énergie lumineuse pour transformer l'eau, le dioxyde de carbone et les minéraux en oxygène et en composés organiques remplis d'énergie.

La lumière joue un rôle clé dans la phase lumineuse de la photosynthèse, au cours de laquelle la plante absorbe l'énergie lumineuse et déclenche les transferts d'électrons. Cela se produit dans la membrane thylakoïde de la plante, dans laquelle l'énergie lumineuse est transformée en énergie chimique. La chlorophylle, le bêta-carotène et d'autres pigments se regroupent dans la membrane et absorbent différentes couleurs de lumière. Ils envoient l'énergie lumineuse à la molécule primaire de chlorophylle appelée anneau de porphyrine.

La photosynthèse se produit dans les chloroplastes des feuilles des plantes et utilise le pigment vert appelé chlorophylle. Les plantes aspirent et expulsent les gaz à travers les stomates, qui sont des ouvertures dans l'épiderme inférieur. La chlorophylle absorbe principalement la lumière rouge et bleue, ce qui lui donne la couleur verte.

Le processus d'élimination des électrons d'une molécule est appelé oxydation, tandis que le processus d'obtention d'électrons par une molécule est appelé réduction. Les plantes utilisent l'énergie lumineuse pour propulser l'oxydation de l'eau en générant de l'oxygène gazeux, des ions hydrogène et des électrons.


Photosynthèse

photosysntèse moyen de conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique.

Explication:

La photosynthèse est nécessaire pour la conversion de l'énergie lumineuse par une réaction lumineuse ou une réaction de Hill suivie d'une réaction sombre. la photosynthèse fournit les agents nécessaires à la formation de l'unité énergétique, c'est-à-dire le glucose ou d'autres sucres. c'est comme la réponse précédente l'a mentionné, c'est le chloroplaste qui stocke la nourriture pour une utilisation ultérieure.

cette nourriture stockée est également transportée vers la plante à l'aide de phloème. (transport de phloème)

Tout le monde est le bienvenu pour me corriger
Bravo !

Parce que c'est la partie où le glucose est produit. La partie dépendante de la lumière a pour fonction de fixer l'énergie lumineuse du soleil sous forme de molécule d'ATP. Cet ATP sera utilisé dans la partie indépendante de la lumière pour établir les liaisons à haute énergie dans la molécule de glucose.

La lumière fournit de l'énergie pour la synthèse du glucose à partir du dioxyde de carbone et de l'eau pendant la photosynthèse.

La photosynthèse est une réaction photochimique impliquant 2 étapes principales, à savoir la réaction à la lumière ou la réaction de Hill et la réaction à l'obscurité ou la réaction de Blackmann.

La réaction lumineuse se produit en présence de lumière. Une réaction sombre peut se produire en l'absence de lumière mais dépend du produit final de la réaction lumineuse. Ainsi, la réaction claire doit précéder la réaction sombre.

Au cours de la réaction lumineuse, la chlorophylle emprisonne la lumière et l'énergie solaire est convertie en énergie chimique sous forme de molécules d'ATP. Cela peut se produire parce que l'énergie lumineuse est utilisée pour diviser l'eau. Les produits de cette réaction sont l'oxygène (oui pour nous les hétérotrophes !) et les ions hydrogène. Les ions hydrogène sont utilisés pour fabriquer l'ATP mentionné précédemment.

Voici une vidéo montrant la formation d'oxygène dans la réaction lumineuse.

Vidéo de : Noel Pauller

Les molécules d'ATP fournissent de l'énergie pour les réactions synthétiques lors de la réaction sombre de la photosynthèse et sont converties en molécules d'ADP.

Les molécules d'ADP, ainsi formées lors de la réaction à l'obscurité, sont reconverties en molécules d'ATP lors de la réaction à la lumière.

La lumière est donc nécessaire au processus de photosynthèse pour fournir de l'énergie aux réactions de synthèse.

La synthèse de molécules d'ATP en présence de lumière est appelée photo-phosphorylation.



8.5 : La photosynthèse et l'importance de la lumière - Biologie

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Sous-index pour cette page

Vert p les lants et les algues sont des producteurs basés sur la chimie de la photosynthèse et le début de la plupart des chaînes alimentaires et la base des réseaux trophiques ultérieurs.

Nous dépendons fortement des cultures, que ce soit pour manger directement, des aliments transformés ou des aliments pour animaux - donc, nous ne sommes peut-être pas «verts», mais nous dépendons en fin de compte pour une grande partie de notre nourriture de la photosynthèse !

ET, ce n'est pas seulement la vie sur terre, toute la vie aquatique, par ex. les poissons, dépendent aussi, dans un premier temps, de la photosynthèse du plancton ou des algues.

Une chaîne alimentaire est un moyen de transférer l'énergie de la photosynthèse dans la biomasse pour soutenir de nombreuses formes de vie, y compris nous !

Même la viande que nous mangeons, riche en protéines et en matières grasses, dépendait à un moment donné de la photosynthèse, il n'y a donc pas moyen d'échapper à la photosynthèse !

HAUT DE PAGE pour le SOUS-INDICE

Quel est le processus de PHOTOSYNTHESE ? Une version simplifiée de la biochimie de la photosynthèse

Les plantes absorbent l'eau par leurs racines et gaz carbonique à travers leurs feuilles et les transformer en molécules d'hydrates de carbone, initialement sous la forme de glucose, le déchet est oxygène! pratique pour nous !

Le dioxyde de carbone dans l'air se diffuse dans les feuilles à travers le stomates, l'eau monte du racines via les tubes du xylème, l'oxygène se diffuse et les sucres sont transportés autour de la plante par le tubes de phloème.

Pour en savoir plus sur la structure et la fonction des plantes, y compris les échanges gazeux et les adaptations des feuilles voir ci-dessous et aussi .

Le dioxyde de carbone dans les feuilles et l'oxygène hors des feuilles sont un exemple de système d'échange de gaz à la surface des pores (stomates) des feuilles.

Le processus biochimique de la photosynthèse se déroule dans le chloroplastes de cellules végétales dans les feuilles vertes et les tiges à l'aide de molécules vertes appelées chlorophylle.

C'est le pigment vert chlorophylle qui absorbe l'énergie lumineuse pour alimenter la photosynthèse.

La photosynthèse est résumée par le équation:

dioxyde de carbone + eau == lumière + chlorophylle ==> glucose + oxygène

C'est globalement un réaction chimique endothermique, l'énergie est absorbée, c'est-à-dire la lumière du soleil l'énergie est absorbée dans le processus de photosynthèse.

La photosynthèse est le processus par lequel les plantes fabriquent nourriture, initialement sous forme de glucose, pour eux-mêmes, et pour la plupart de la vie animale, y compris nous aussi via les chaînes alimentaires !

La plante va utiliser une partie du glucose immédiatement pour alimenter tout le nécessaire processus de maintien de la vie.

Les la plante convertit une partie du glucose en amidon - une réserve alimentaire d'énergie potentielle chimique pour les plantes et les animaux comme nous aussi !

La photosynthèse utilise l'énergie solaire pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en glucose (base de la nourriture) et en oxygène.

La majeure partie de l'oxygène est un sous-produit de gaz résiduaire pour les plantes, mais vital pour la respiration pour nous et les autres animaux !

Les le pigment vert chlorophylle se trouve dans les structures subcellulaires appelées chloroplastes, où la photosynthèse a lieu dans les cellules végétales vertes.

Toute la chimie photosynthétique facilitée par enzymes (catalyseurs biologiques).

La chimie de la photosynthèse est très compliquée mais elle se déroule en deux étapes principales.

1. La chlorophylle absorbe un photon d'énergie lumineuse. Cette énergie solaire (lumière visible photons) divise l'eau (H2O) en ions hydrogène (H+ ) et l'oxygène (O2).

Du point de vue des plantes, l'oxygène gazeux est rejeté en tant que déchet.

2. Les ions hydrogène se combinent avec le dioxyde de carbone (CO2) pour former des molécules de glucose (C6H12O6).

Le dioxyde de carbone se diffuse à travers les stomates des cellules de garde - effectivement des pores qui peuvent s'ouvrir et se fermer, c'est-à-dire le CO2 dans, et l'oxygène O2 dehors dans la journée et O2 dans la nuit.

En plein jour, le taux de photosynthèse dépassera le taux de respiration.

La nuit, le taux de respiration dépassera celui de la photosynthèse.

Les deux processus sont nécessaires pour maintenir la plante en vie.

Au cours de la photosynthèse, l'énergie lumineuse est absorbée par le chlorophylle verte, qui se trouve dans les chloroplastes de certaines cellules végétales et algues.

La chlorophylle semble verte car elle absorbe dans les régions violet-bleu et orange-rouge de la lumière visible, de sorte que les plantes peuvent absorber l'énergie du rayonnement électromagnétique visible.

Structure végétale et photosynthèse - des adaptations de la structure des feuilles qui aident !

Photosynthèse dans le contexte des organes végétaux, y compris les tiges, les racines et les feuilles.

L'eau et les minéraux sont absorbés du sol par les racines et remonté à travers la plante par transpiration.

Partout où se trouve une plante vert, la photosynthèse a lieu, du moins à la lumière du jour !

Un essentiel molécule verte pour la photosynthèse est chlorophylle.

Les larges feuilles vertes de plantes exposés à la lumière fournissent une grande surface pour les sites absorbant la lumière de la photosynthèse - plus que la tige plus mince.

Les feuilles sont minces, de sorte que le dioxyde de carbone absorbé n'a qu'une courte distance pour se diffuser vers les cellules photosynthétiques.

Les feuilles ont des nervures (faisceaux vasculaires) qui soutiennent la feuille et transportent l'eau et les minéraux vers la feuille et le glucose loin de la feuille.

Tissus épidermiques sont les couches externes qui recouvrent toute la plante.

Les mésophylle, entre deux couches d'épiderme, est l'endroit où la plupart de la photosynthèse se produit dans le chloroplastes - tout semble vert en raison des molécules de chlorophylle verte nécessaires à la photosynthèse (elles n'absorbent pas la lumière verte).

Les cellules palissadiques du mésophylle contiennent beaucoup de chloroplastes contenant de la chlorophylle - les cellules palissades sont donc bien adaptées à la photosynthèse.

Les alvéoles de la palissade sont près du sommet de la feuille et sont les plus exposées à la lumière.

« Note de physique » : les plantes ont l'air vertes parce que la chlorophylle absorbe les longueurs d'onde bleue et rouge de la lumière visible, mais pas le vert. La lumière verte est soit réfléchie, soit transmise, de sorte que le tissu végétal semble vert quel que soit l'angle sous lequel vous le regardez.

La face supérieure d'une feuille est plus lisse et plus verte - plus riche en chloroplastes pour capter la lumière du soleil Le dessous d'une feuille est plus rugueux - plus « poreux » pour un échange gazeux efficace et les veines plus proéminentes

Réseaux de cellules du xylème et du phloème, transportant des substances autour de la plante, par ex. les sucres comme le saccharose et le glucose issus de la photosynthèse, et à travers les racines, les minéraux (par exemple le magnésium) et l'eau pour la photosynthèse.

Les tissus des feuilles sont adaptés aux échanges gazeux.

L'épiderme inférieur contient beaucoup de stomates (pluriel de stomie, pores) qui laisse le dioxyde de carbone diffuse directement dans la feuille pour la photosynthèse et l'oxygène à diffuser des feuilles - le système d'échange de gaz.

Le tissu spongieux du mésophylle contient également des espaces d'air qui aident à augmenter le taux de diffusion des gaz à l'intérieur et à l'extérieur des feuilles.

Dans la couche externe de l'épiderme, les cellules de garde sont adaptées pour ouvrir et fermer les pores des stomates (pores des stomates), ce qui permet les échanges gazeux et l'évaporation de l'eau, par exemple pour la photosynthèse du dioxyde de carbone et l'évacuation de l'oxygène.

Cela aide à réguler la transpiration et la respiration et tout cela est lié à la photosynthèse. Voir le transport dans les plantes

Les tissus épidermiques sont recouverts d'un cuticule cireuse ce qui permet de réduire la perte d'eau par évaporation.

Toutes les structures mentionnées ci-dessus doivent être « connectées » pour que le « système fonctionne » dans une plante saine.

Il convient de mentionner qu'un grand pourcentage de la photosynthèse de la Terre se produit dans les océans dans le phytoplancton.

Pour en savoir plus sur la structure et la fonction des plantes, y compris les échanges gazeux et les adaptations foliaires, voir également .

Structure foliaire, diffusion et photosynthèse

Le dioxyde de carbone se diffuse dans les feuilles par les stomates et s'épuise par photosynthèse.

Par conséquent, au fur et à mesure que la photosynthèse progresse, la concentration interne de dioxyde de carbone dans la feuille est beaucoup plus faible que dans l'air ambiant, de sorte que le dioxyde de carbone se diffusera dans la feuille en suivant ce gradient de concentration.

La vitesse de diffusion du dioxyde de carbone (et de tout autre gaz) est augmentée de :

Augmenter la surface de la feuille - toujours la partie la plus large de toute plante.

Plus la distance que les molécules doivent parcourir lors de leur diffusion est petite - des feuilles minces avec une couche de mésophylle encore plus fine.

Que fait la plante du glucose produit par la photosynthèse à l'aide de l'énergie solaire ?

Glucose fournit de l'énergie et peut être converti en, et aider à synthétiser, une large gamme de molécules dans la chimie des cellules végétales (biochimie végétale). Cela signifie que les plantes fabriquent leur propre nourriture!

Les le glucose produit lors de la photosynthèse peut être converti en amidon insoluble pour être stocké dans les feuilles, les racines et les tiges.

La nature insoluble de l'amidon en fait une réserve d'énergie chimique concentrée très utile - s'il était soluble, il se dissoudrait et se diffuserait partout.

L'amidon est un polymère naturel fabriqué à partir de la liaison de nombreuses molécules de glucose entre elles et constitue la principale réserve d'énergie chimique d'une plante.

Une plante ne peut pas faire de photosynthèse la nuit, elle a donc besoin d'énergie pour rester en vie la nuit !

Si nécessaire, l'amidon est hydrolysé (décomposé) en glucose de sucre utile, de sorte que le processus de formation de l'amidon est inversé.

Le sucre de glucose est soluble et facilement transportable autour d'une usine et des carburants respiration dans les mitochondries des cellules végétales - qui à son tour fournit l'énergie pour tous les processus cellulaires nécessaires à une plante.

Si une plante tentait de stocker le glucose soluble, les cellules absorberaient l'eau par osmose, gonfleraient et éclateraient !

Les plantes ont besoin de l'énergie des sucres (provenant de la photosynthèse) pour alimenter leurs propres systèmes de soutien à la vie, tout comme nous.

Les cellules végétales utilisent une partie du glucose produit pendant la photosynthèse pour respiration - libération d'énergie pour alimenter les fonctions cellulaires et particulièrement la nuit quand aucune lumière ne peut éclairer les feuilles.

La respiration des plantes est en principe l'inverse de la photosynthèse.

glucose + oxygène ==> produits + énergie chimique (pour alimenter la chimie des cellules végétales)

L'énergie libérée permet à la plante de convertir le glucose et d'autres éléments/ions comme l'azote/le nitrate en d'autres substances chimiques utiles essentielles - certaines sont énumérées ci-dessous.

La nuit, il y a une perte nette de glucose/amidon dans la respiration, mais à la lumière du jour, le taux de photosynthèse dépassera celui de la respiration dans une plante en croissance, de sorte que l'excès de glucose peut être converti en amidon pour le stockage.

. notant que l'amidon et le glucose sont réserves d'énergie chimique.

Le glucose est consommé dans respiration des plantes, par exemple. dans la respiration aérobie, les plantes utilisent de l'oxygène pour oxyder le glucose en dioxyde de carbone et en eau.

L'énergie chimique libérée pour alimenter toute la chimie cellulaire, y compris la conversion du glucose en amidon et la fabrication de protéines.

N'oublie pas ça les plantes respirent tout le temps, comme nous !

Le glucose peut être converti en amidon qui peut être stocké dans les racines (par exemple la pomme de terre), les tiges et les feuilles, cela fournit de l'énergie la nuit et en hiver.

L'amidon a l'avantage d'être insoluble dans l'eau, il ne se dissoudra donc pas inutilement des zones vitales de stockage des réserves d'énergie.

Il peut être utilisé lorsque la lumière du soleil est faible, par ex. l'hiver, et bien sûr la nuit lorsque la photosynthèse s'arrête complètement.

De plus, en étant insoluble, il n'affectera pas la concentration en eau dans les cellules par osmose.

Une cellule avec une concentration élevée de glucose gonflerait par absorption d'eau interférant avec sa fonction.

L'énergie chimique du glucose est nécessaire pour construire des molécules plus grosses et plus complexes.

Grâce à la croissance et à l'accumulation de ces molécules plus grosses biomasse se forme dans les plantes et les algues.

La biomasse désigne la masse de matière vivante.

L'énergie accumulée dans la biomasse d'une plante ou d'une algue pénètre dans la chaîne alimentaire afin que les animaux puissent désormais s'en nourrir (herbivores) et se nourrir eux-mêmes par d'autres animaux (carnivores).

C'est pourquoi au début de cette page il a été souligné que les organismes photosynthétiques sont les principaux producteurs de nourriture pour la majeure partie de la vie sur Terre.

Exemples de molécules plus grosses dans la biomasse des plantes et des algues

Le glucose est utilisé pour produire graisses ou huiles (lipides) pour le stockage - fournit des sources d'énergie via la respiration aérobie, les graines contiennent des réserves alimentaires à base d'huiles et de graisses (pensez à l'huile de cuisson des olives ou de l'huile de tournesol pour la margarine) et des cires.

Le glucose est utilisé pour fabriquer cellulose, qui constitue et renforce les parois cellulaires, par exemple du xylème et du phloème et est particulièrement nécessaire en plus grande quantité dans les plantes à croissance rapide.

Les acides aminés sont d'abord synthétisés à partir des ions glucose et nitrate (absorbés du sol par les racines) et d'autres minéraux avant d'être convertis en protéines pour la croissance et la réparation des cellules tissulaires.

A noter que pour produire des protéines, les plantes utilisent également des ions nitrates qui sont absorbés par le sol.

W Quels facteurs affectent le taux de photosynthèse ?

Le taux de photosynthèse est généralement limité par trois conditions environnementales principales - les facteurs :

(je) Manque de lumière (généralement le manque de lumière du soleil) ralentit la photosynthèse - puisque plus l'intensité lumineuse est élevée, plus le taux de photosynthèse est élevé.

(ii) Basse température, ralentit le taux de photosynthèse - une règle générale pour toutes les réactions chimiques

Une combinaison de (i) et (ii) entraînera des taux très différents entre la photosynthèse en hiver (moins de temps d'ensoleillement, lumière moins intense, plus lente) par rapport à l'été (plus de temps d'ensoleillement, lumière plus intense, plus rapide).

La nuit, la lumière est le facteur limitant, en hiver c'est généralement la température en plein jour.

Si la température devient trop élevée, la photosynthèse ralentira en raison des dommages enzymatiques.

(iii) Un pénurie de dioxyde de carbone ralentira également le taux de photosynthèse mais vous pouvez l'augmenter artificiellement en pompant du CO2 dans une structure de serre.

S'il y a suffisamment de lumière et que la température n'est pas trop basse, la concentration ambiante de dioxyde de carbone devient le facteur limitant.

Donc, trois facteurs affectant le taux de photosynthèse qui peut être étudié en laboratoire - voir 7 graphiques plus loin !

Les graphiques plus bas dans la page, séparément, traitent d'un seul facteur limitant, c'est-à-dire (i) à (iii) mentionné ci-dessus.

(iv) Cependant, dans certaines circonstances, le pigment vert essentiel la chlorophylle pourrait être le facteur limitant aussi.

Manque de chlorophylle/chloroplastes dans les cellules végétales réduisent la capacité de photosynthèse de la plante.

Les plantes stressées ou endommagées peuvent devenir jaune pâle ou développer des taches causées par un champignon, une bactérie ou un virus.

Les plantes peuvent être affectées par des maladies telles que la brûlure du halo, le virus de la mosaïque du tabac, une mauvaise nutrition - le manque de minéraux vitaux.

De plus (v) le manque d'eau dénature les cellules et les plantes s'affaissent, réduisant la photosynthèse et finissent par mourir.

N'importe lequel de ces facteurs peut endommager les chloroplastes ou la cellule ne peut pas produire suffisamment de chlorophylle.

Par conséquent, la capacité des cellules végétales à absorber la lumière du soleil est réduite, ce qui affaiblit la croissance et le développement des plantes.

(v) Strictement parlant, manque d'eau est un autre facteur, mais cela affecte la plante entière.

L'intensité lumineuse, la température et la disponibilité du dioxyde de carbone interagissent et, en pratique, n'importe lequel d'entre eux peut être le facteur qui limite la vitesse (taux) de la photosynthèse.

Vous pouvez relier le principe des facteurs limitants à l'économie de l'amélioration des conditions suivantes dans les serres.

Vous pouvez effectuer des expériences de laboratoire pour mesurer le taux de photosynthèse dans diverses conditions, c'est-à-dire changer l'un des trois facteurs et garder les deux autres facteurs constants.

Ces expériences et l'analyse des données graphiques sont discutées en détail plus bas dans la page.

Facteurs contrôlant le taux de photosynthèse - discussion détaillée des graphiques de données typiques

Le facteur limitant est celui qui contrôle la vitesse maximale possible des réactions de photosynthèse pour un ensemble donné de conditions.

Graphique 1. Limitation de l'intensité lumineuse

L'énergie lumineuse est nécessaire pour la photosynthèse, donc à mesure que l'intensité lumineuse augmente, le taux de réactions chimiques de photosynthèse augmente régulièrement de manière linéaire - la première partie du graphique est «limitant la lumière».

Plus de lumière, plus de molécules « énergisées » pour réagir.

MAIS, au point où le graphe devient horizontal, la lumière n'est plus le facteur limitant.

Cependant, finalement, le taux se stabilise devenir constant en raison de limitation de la concentration en dioxyde de carbone (trop faible) ou de la température (trop faible) et toute augmentation de l'intensité lumineuse n'a plus d'effet sur le taux de photosynthèse pour la croissance des plantes.

Deux points à garder à l'esprit lors de l'étude de l'un des graphiques traitant de la photosynthèse.

Depuis que la ligne du graphique est devenue horizontal (aplati, taux constant), cela signifie également que l'intensité lumineuse n'est plus le facteur limitant - vous devez augmenter la concentration en dioxyde de carbone ou la température pour augmenter le taux de photosynthèse - en d'autres termes, vous avez besoin augmenter un autre facteur.

N'oubliez pas : chaque fois que la ligne du graphique sur un graphique de photosynthèse devient horizontale, un facteur limitant entre en jeu.

L'intensité lumineuse tombe à

zéro la nuit et il y a beaucoup moins de lumière en hiver, ce qui limite la photosynthèse.

Les plantes se sont adaptées pour vivre dans des zones ombragées en ayant des feuilles plus grandes et plus fines pour augmenter le nombre de molécules de chlorophylle pour absorber la lumière (voir graphique 8 ).

Conception/exploitation des serres et intensité lumineuse.

Beaucoup de vitres pour laisser entrer la lumière.

Placez la serre dans un endroit non ombragé.

La nuit, la lumière artificielle peut être fournie.

Cependant, le niveau de lumière a sa limite (soit la lumière du soleil, soit la lumière artificielle la nuit), donc pour un effet maximal, vous aurez peut-être encore besoin d'une température chaude et d'un nouvel apport de dioxyde de carbone.

Graphique 2. Limitation de température

Les réactions chimiques de photosynthèse ne peuvent pas se produire sans l'aide d'enzymes.

L'augmentation de la température donne aux molécules plus d'énergie cinétique, donc plus d'entre elles réagissent en cas de collision, et au départ, vous obtenez l'augmentation (exponentielle) attendue de la vitesse de la réaction de photosynthèse - initialement une courbe d'accélération vers le haut (non linéaire) avec une augmentation de la température augmenter la croissance des plantes..

Cependant, une température trop élevée est tout aussi mauvaise qu'une température trop basse (ce qui serait trop lent).

À des températures supérieures à 40 °C, les enzymes impliquées dans le processus sont de plus en plus détruites, de sorte que la photosynthèse ralentit et finit par s'arrêter parce que les enzymes de photosynthèse sont détruites.

La dénaturation de la structure protéique causée par les températures plus élevées affecte les sites actifs sur les enzymes (clé de référence x et mécanisme de verrouillage) et ils ne peuvent plus catalyser les réactions de photosynthèse.

Un graphique du taux de photosynthèse en fonction de la température augmente d'abord (taux habituel du facteur de réaction chimique), passe par un maximum (température optimale) puis chute à mesure que les enzymes se dénaturent de plus en plus et finissent par cesser de fonctionner.

La forme finale du graphique est due à la combinaison des deux tendances graphiques de l'augmentation de la vitesse de réaction par rapport à l'augmentation de la dénaturation, les deux coïncidant avec l'augmentation de la température.

Conception/exploitation des serres et température

Idéalement, dans les serres, vous voudriez la température optimale, un apport constant et adéquat de dioxyde de carbone et beaucoup de lumière - d'où l'utilisation de verre transparent !

Une serre se réchauffe en piégeant le rayonnement thermique du soleil - "l'effet de serre".

MAIS veillez à ce que la serre ne devienne pas trop chaude, par exemple en ouvrant des systèmes de ventilation ou en installant des stores.

Par temps froid, les appareils de chauffage peuvent être utilisés dans une serre car la température peut être trop basse pour une photosynthèse efficace pour la croissance des plantes - mais les appareils de chauffage augmentent le coût de production.

Si les appareils de chauffage ne sont pas électriques et brûlent un combustible comme la paraffine, alors beaucoup de dioxyde de carbone est produit - très pratique, deux facteurs pris en compte en même temps !

3. CONCENTRATION DE DIOXYDE DE CARBONE

Graphique 3. Limitation du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est nécessaire pour la photosynthèse, donc à mesure que la concentration en dioxyde de carbone augmente, le taux de réactions chimiques de photosynthèse augmente régulièrement de manière linéaire - au départ, le taux de réaction de la photosynthèse est directement proportionnel au CO2 concentration (peut être dans l'air ou dans l'eau).

Cependant, le taux finit par se stabiliser en raison de la limitation de l'intensité lumineuse (trop faible) ou de la température (peut être trop faible ou trop élevée) quelle que soit l'augmentation du CO2 concentration.

Étant donné que la ligne du graphique est devenue horizontale (aplatie), cela signifie également que la concentration en dioxyde de carbone n'est plus le facteur limitant - vous devez augmenter l'intensité lumineuse ou la température pour augmenter le taux de photosynthèse.

Notez que la concentration de dioxyde de carbone dans l'air n'est que

0,04%, et est souvent le facteur limitant, en particulier les jours chauds et ensoleillés ..

MAIS, les courtes journées d'hiver ternes (faible intensité lumineuse) et les basses températures (ralentissent les réactions chimiques) peuvent également être des facteurs limitants.

Conception/exploitation des serres et concentration en dioxyde de carbone

Si la température ambiante est chaude et les plantes/serres en plein soleil, le facteur limitant pourrait être la concentration de dioxyde de carbone dans l'air.

Vous avez besoin d'une certaine ventilation ou le niveau de dioxyde de carbone diminuera si l'air n'est pas réapprovisionné car le dioxyde de carbone est utilisé par les plantes.

MAIS, pour un effet maximal, vous avez besoin d'une température chaude, de beaucoup de lumière et d'un supplément de CO2 si vous pouvez le fournir !

Pour en savoir plus sur les graphiques de photosynthèse, voir:

Comment réussir l'exploitation d'une entreprise serre!

Donc 3 trois facteurs peuvent être manipulés pour augmenter le taux de photosynthèse et donc augmenter la croissance des plantes.

Résumé à ce jour pour aider à augmenter les rendements des cultures

Conception/exploitation des serres et facteur d'intensité lumineuse de la photosynthèse

Beaucoup de vitres pour laisser entrer la lumière.

Placez la serre dans un endroit non ombragé.

La nuit, la lumière artificielle peut être fournie.

Cependant, le niveau de lumière a sa limite (soit la lumière du soleil, soit la lumière artificielle la nuit), donc pour un effet maximal, vous aurez peut-être encore besoin d'une température chaude et d'un nouvel apport de dioxyde de carbone.

Conception/exploitation des serres et facteur de température de la photosynthèse

Idéalement, dans les serres, vous voudriez la température optimale, un apport constant et adéquat de dioxyde de carbone et beaucoup de lumière - d'où l'utilisation de verre transparent !

Une serre se réchauffe en piégeant le rayonnement thermique du soleil - "l'effet de serre".

MAIS veillez à ce que la serre ne devienne pas trop chaude, par exemple en ouvrant des systèmes de ventilation ou en installant des stores.

Par temps froid, les appareils de chauffage peuvent être utilisés dans une serre car la température peut être trop basse pour une photosynthèse efficace pour la croissance des plantes - mais les appareils de chauffage augmentent le coût de production.

Si les appareils de chauffage ne sont pas électriques et brûlent un combustible comme la paraffine, alors beaucoup de dioxyde de carbone est produit - très pratique, deux facteurs pris en compte en même temps !

Conception/exploitation des serres et facteur de niveau de dioxyde de carbone de la photosynthèse

Si la température ambiante est chaude et les plantes/serres en plein soleil, le facteur limitant pourrait être la concentration de dioxyde de carbone dans l'air.

Vous avez besoin d'une certaine ventilation ou le niveau de dioxyde de carbone diminuera si l'air n'est pas réapprovisionné car le dioxyde de carbone est utilisé par les plantes.

MAIS, pour un effet maximal, vous avez besoin d'une température chaude, de beaucoup de lumière et d'un supplément de CO2 si vous pouvez le fournir !

Vue d'ensemble de l'exploitation d'une serre réussie - cultivateur professionnel ou amateur !

Une serre utilisée est de créer artificiellement le meilleur environnement pour la croissance des plantes et augmenter l'efficacité de la photosynthèse.

ventilation - besoin de garder l'air frais et de s'assurer que le niveau de dioxyde de carbone ne descend pas en dessous de celui de l'air extérieur.

panneaux en verre (ou en plastique transparent) - permet la transmission de la lumière visible pour la photosynthèse et le rayonnement infrarouge pour être absorbé et élever la température.

approvisionnement en dioxyde de carbone - peut augmenter artificiellement le CO2 disponibles pour les plantes pour augmenter le taux de photosynthèse.

approvisionnement en eau - les plantes ont besoin d'un approvisionnement constant en eau, le sol ou le compost peuvent sécher pour une croissance optimale des plantes et les températures plus élevées dans une serre augmentent le taux de transpiration.

chauffe-eau - électrique pour augmenter la température les jours plus froids, de préférence de source renouvelable, si paraffine, la combustion produit du CO2 ce qui contribue à augmenter le taux de photosynthèse.

lumière artificielle - permet à la photosynthèse d'être continue 24h/24 et 7j/7 et indépendamment de la météo, MAIS il faut des périodes d'obscurité (utilisez une minuterie) pour permettre à la plante de transporter et de stocker le glucose sous forme d'amidon.

humidificateur - si l'atmosphère devient trop sèche, le taux de transpiration augmente et les plantes peuvent s'affaisser par manque d'eau

stores - peuvent être utilisés pour contrôler la lumière si nécessaire.

thermostat - vous ne savez pas s'il est utilisé dans les serres ?

La culture en serre peut augmenter considérablement le rendement des cultures pour une zone donnée.

Horticulture en serre (culture agricole de fleurs, fruits et légumes) est une l'agriculture intensive méthode utilisant divers développements technologiques - cela s'applique particulièrement à la culture hydroponique (décrite sur ma page de production alimentaire).

idéalement les agriculteurs-horticulteurs veulent des rendements optimaux des cultures sans production excessive de feuilles ou de racines.

Une serre piège les énergie solaire augmenter la température interne pour la rendre moins contraignante, mais le chauffage peut être nécessaire en hiver.

Cependant, le coûts supplémentaires de chauffage, d'éclairage artificiel ou d'ajout de CO2 à l'air, doit être compensé par la vente d'un produit de qualité acceptable à un prix de marché durable que le consommateur est prêt à payer !

Vous pouvez augmenter la température et les niveaux de dioxyde de carbone en même temps en utilisant un appareil de chauffage à la paraffine - l'une des meilleures utilisations d'un combustible fossile lorsqu'il est brûlé pour former du dioxyde de carbone !

En été, il peut arriver trop chaud donc de l'ombre et une ventilation supplémentaires peuvent être nécessaires pour créer des conditions plus fraîches.

L'utilisation de la lumière artificielle prolonge la période de croissance au-delà des heures normales de lumière du jour - mais un coût supplémentaire.

Notez également que les plantes enfermées dans une serre sont moins sensibles aux ravageurs et aux maladies.

Les engrais peuvent être ajoutés au sol pour fournir les minéraux dont la plante a besoin et absorbés du sol par le système racinaire.

L'utilisation des serres permet aux maraîchers de produire plus de bonnes récoltes par an et si vous pouvez contrôler les conditions et produire efficacement une récolte de qualité raisonnable, alors votre entreprise peut réussir sur le plan commercial.

Complexes de serres à grande échelle s'avèrent efficaces dans l'utilisation de conditions de croissance artificielles et utilisent des contrôles de la lumière et de la chaleur.

Des graphiques plus complexes démontrant plus d'un facteur limitant contrôlant le taux de photosynthèse

Rappel : Le facteur limitant est celui qui contrôle la vitesse maximale possible des réactions de photosynthèse pour un ensemble donné de conditions.

Pour ces expériences, un Température doit être choisi et conservé constant! (par exemple, temp. de labo de

Graphique 8 La chlorophylle comme facteur limitant

Graphique 8 montre le taux de photosynthèse pour deux plantes A et B.

Nous avons examiné la manière dont la lumière, la température ou le dioxyde de carbone peuvent être des facteurs limitants.

UNE manque de chlorophylle peut également être le 4ème facteur limitant.

Supposons que le graphique pour plante A est typique de la plupart des plantes qui ne sont pas adaptées pour vivre dans des zones ombragées et reçoivent un échantillon de lumière solaire, c'est-à-dire qui ne vivent pas dans une zone très ombragée.

Dans ce cas, le taux de photosynthèse est limité par la température ou la concentration de dioxyde de carbone dans l'air.

Certaines plantes, comme plante B, vivent à l'ombre continue, c'est-à-dire avec une faible intensité lumineuse.

Ces plantes ont adapté à ces conditions en évoluant pour développer un rapport feuilles/racines plus élevé que les autres plantes.

Les feuilles sont plus grandes et plus minces avec une plus grande surface donc plus de chlorophylle dans les chloroplastes est disponible pour absorber la lumière, augmentant ainsi l'efficacité de la photosynthèse de la plante.

Le graphique de B montre un taux initial de photosynthèse plus rapide en raison de la concentration plus élevée de chlorophylle, mais le taux de photosynthèse se stabilise avant que celui de la plante A en tant que facteur limitant n'entre en jeu.

Le facteur limitant pourrait être une température basse dans une zone ombragée,

ou le niveau de dioxyde de carbone s'il n'y a pas de mouvement d'air.

Travaux pratiques possibles que vous avez pu rencontrer - méthodes de mesure du taux de photosynthèse

Vous pouvez étudier le besoin de chlorophylle pour la photosynthèse avec des feuilles panachées

Prendre de fines tranches de pomme de terre et de pomme et ajouter de l'iode pour observer au microscope - tester l'amidon.

Étudier les effets de la lumière, de la température et des niveaux de dioxyde de carbone (à l'aide de potamot canadien, de Cabomba, de boules d'algues ou de disques de feuilles de crucifères) sur le taux de photosynthèse.

Vous pouvez utiliser des simulations informatiques pour modéliser le taux de photosynthèse dans différentes conditions

Vous pouvez utiliser des capteurs pour étudier l'effet du dioxyde de carbone et des niveaux de lumière sur le taux de photosynthèse et la libération d'oxygène.

Vous avez peut-être fait/vu des expériences sur le taux de photosynthèse dans lesquelles le volume d'oxygène formé est mesuré avec une seringue à gaz reliée à un flacon de solution d'hydrogénocarbonate de sodium (pour fournir le dioxyde de carbone) et du potamot canadien immergé dedans.

Toutes les méthodes expérimentales dépendent de la mesure du taux de production d'oxygène comme mesure du taux de photosynthèse.

Plus la production d'oxygène est rapide, plus la photosynthèse est rapide.

On suppose que le taux de production d'oxygène est proportionnel au taux de photosynthèse.

Donc, comment mesurer le taux de photosynthèse ?

Ensuite, les méthodes de mesure du taux de photosynthèse

Mesurer le r ate de photosynthèse - méthode expérimentale 1 mesurant le volume d'oxygène produit avec une seringue à gaz

Vous pouvez utiliser ce système de seringue à gaz pour mesurer les effets des changements de température, d'intensité lumineuse et de niveau de dioxyde de carbone (via une solution d'hydrogénocarbonate de sodium).

Méthode 1. Système de seringue à gaz

Une lampe et un bain-marie thermostaté ne sont pas représentés sur ce schéma, mais ils le sont dans le schéma de l'appareil pour la méthode 2 .

Il existe plusieurs plantes aquatiques que vous pouvez utiliser, la plus populaire semble être le potamot canadien (elodea canadensis), mais cela est considéré comme une espèce envahissante, alors peut-être qu'une autre plante aquatique oxygénée devrait être utilisée !

Dans cette « configuration », vous mesurez le taux de photosynthèse en mesurer le taux de production d'oxygène lorsque le gaz est collecté dans la seringue à gaz.

À partir du graphique du volume d'oxygène en fonction du temps, vous mesurez le gradient initial pour calculer le taux de production d'oxygène en tant que mesure du taux de photosynthèse.

Le graphique doit être raisonnablement linéaire au début, par ex. taux de photosynthèse en cm 3 /min .

Vous pouvez utiliser de l'hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3) comme source de dioxyde de carbone et faire varier son concentration faire varier la concentration en dioxyde de carbone. Vous pouvez utiliser de 0,1% à 5% de NaHCO3 soit 0,1g à 5g pour 100 cm 3 d'eau.

Avec une concentration croissante, vous devriez voir une augmentation du taux de bulles d'oxygène (par exemple cm 3 /min), mais vous devez maintenir la température constante, par exemple en laboratoire. temp. 20-25 o C, et l'intensité lumineuse constante en maintenant la lampe (non représentée sur le schéma) à la même distance du flacon.

La lumière du laboratoire lui-même contribuera, mais la lumière totale doit être constante.

Vous devez utiliser le même quantité et lot de potamot (ou autre plante aquatique oxygénante).

Vous utilisez le même volume de solution eau/hydrogénocarbonate de sodium.

En utilisant la configuration décrite dans le schéma, à température constante, intensité lumineuse constante - en utilisant la même lampe à la même distance du ballon, vous pouvez étudier l'effet de la concentration de carbonate/dioxyde de carbone sur le taux de photosynthèse.

Faire varier Température vous devez plonger la fiole conique dans un bain d'eau (non représenté) de températures constantes différentes, mais soigneusement contrôlées.

Vous devez être en mesure de démontrer un maximum

35-40 o C, c'est-à-dire que le taux devrait être nettement inférieur à

La concentration de NaHCO3 et l'intensité lumineuse doit être à la fois maintenue constante.

Varier le intensité lumineuse est assez difficile, vous devez positionner une lampe à différentes distances mesurées du flacon, mais pour des résultats précis, vous devez prendre une lecture du posemètre par le flacon dans la direction de la lampe - mais vous pouvez toujours utiliser la configuration de base de l'appareil décrit dans la méthode 1. ci-dessus.

Une lampe en position est montrée dans la méthode 2. et voir la discussion sur la loi du carré inverse plus bas dans la page.

Cette simple expérience peut facilement montrer en principe l'effet du changement des trois facteurs de contrôle du taux de photosynthèse.

Problèmes et erreurs avec la méthode

Idéalement, les expériences devraient être faites dans l'obscurité, avec la lampe comme seule source de lumière, ce qui n'est pas très pratique dans une situation de classe mais c'est particulièrement important lors de la variation de l'intensité lumineuse - je ne vois pas comment vous pouvez obtenir des résultats précis pour la lumière l'intensité, bien que l'utilisation d'un luxmètre puisse convenir ?

Faites-vous tourbillonner le flacon pour que le NaHCO3 la concentration reste raisonnablement constante ?, mais la même surface foliaire sera-t-elle exposée à la lumière en direction de la lampe ?

En faisant varier la température, il n'est pas facile de maintenir une température constante - si elle baisse un peu, vous pouvez utiliser la température moyenne, pas aussi précise, mais mieux que rien ! Un bain-marie thermostaté serait l'idéal.

L'appareil ci-dessus est typique de celui utilisé dans les expériences de vitesse de réaction en chimie.

Vous pouvez utiliser d'autres modèles d'expérience pour examiner plus facilement et, espérons-le, plus précisément les trois facteurs qui influencent le taux de photosynthèse..

Mesurer le r ate de photosynthèse - méthode expérimentale 2 - chronométrage du mouvement d'une bulle de gaz

Vous pouvez utiliser ce système de seringue à gaz pour mesurer les effets des changements de température, d'intensité lumineuse et de niveau de dioxyde de carbone (via une solution d'hydrogénocarbonate de sodium).

À la fin de la méthode 2, le carré inverse de l'intensité lumineuse est expliqué.

Méthode2.

Méthode 2. Suivi du dégagement gazeux d'une bulle de gaz dans un tube capillaire

J'ai vu ce genre de montage dans des manuels et sur internet et cela semble correct en principe, mais j'ai des doutes sur son utilisation en pratique ?

Dans celui-ci, le potamot canadien (élodée) est enfermé dans un tube bouillant et placé dans un grand bécher d'eau qui agit comme un simple bain thermostaté pour maintenir la température constante. Encore une fois, un bain-marie thermostaté serait idéal.

Une lampe est positionnée à des distances appropriées avec une règle.

Les bulles d'oxygène sont canalisées dans un tube capillaire.

A partir du taux de mouvement des bulles, vous obtenez une estimation du taux de production d'oxygène en tant que mesure du taux de photosynthèse.

Il peut suffire de mesurer la vitesse d'une bulle dans le tube capillaire, MAIS que se passe-t-il si elle se remplit d'oxygène gazeux - vous ne verrez aucun mouvement.

Les points généraux sur l'étude des trois variables ont été décrits dans la méthode 1. Il ne devrait pas être nécessaire de les répéter.

Comment mesurer le taux ?

Vous pouvez mesurer la vitesse d'une bulle d'air par l'échelle,

Si vous utilisiez une seringue à gaz ici, vous obtiendriez un mélange de gaz et de liquide dans la seringue - pas très satisfaisant, le liquide dans la seringue peut rendre le mouvement assez rigide et difficile de mesurer un volume précis d'oxygène gazeux formé.

Autres réflexions sur les méthodes expérimentales décrites dans les méthodes 1 et 2 ci-dessus pour déterminer le taux de photosynthèse dans l'expérience canadienne sur le potamot.

La mise en place' probablement le meilleur système que je puisse concevoir assis à la maison devant l'écran de l'ordinateur !

Dans la méthode 2, le tube de potamot pourrait être enfermé dans un grand bécher d'eau qui agit comme un simple bain thermostaté pour maintenir la température constante - idéalement un bain-marie thermostaté.

Le tube de potamot est immergé dans NaHCO3 solution est soumise à une lampe émettant une lumière blanche brillante à une distance spécifique du tube de potamot.

Vous pouvez à nouveau utiliser de l'hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3) comme source de dioxyde de carbone et faire varier son concentration faire varier la concentration en dioxyde de carbone.

Vous pouvez utiliser de 0,1% à 5% de NaHCO3 soit 0,1g à 5g pour 100 cm 3 d'eau.

(i) Les bulles d'oxygène sont toujours canalisées dans un tube capillaire mais les gaz et les liquides peuvent sortir librement du tube capillaire - aucun problème avec le liquide dans la seringue qui peut de toute façon être assez rigide et difficile à mesurer avec un volume précis.

(ii) Une jonction en T dans le tube permet "l'injection" d'eau dans le flux de gaz pour rendre visibles les bulles de gaz.

Vous devez utiliser le même quantité et lot de potamot (ou autre plante aquatique oxygénante).

Vous utilisez le même volume de solution eau/hydrogénocarbonate de sodium.

Que pouvez-vous mesurer et varier ?

Mesurer le taux de photosynthèse en mesurant le taux de production d'oxygène gazeux dans la seringue à gaz est plus précis mais nécessite plus de temps pour obtenir un ensemble de lectures pour tracer un graphique.

La mesure de la vitesse du mouvement horizontal des bulles de gaz est assez facile grâce à l'échelle linéaire précise et au chronomètre.

Vous pouvez utiliser un tube capillaire uniforme assez long pour augmenter la sensibilité et donc la précision de l'expérience.

Pour chaque ensemble de conditions expérimentales, obtenez au moins trois lectures raisonnablement cohérentes et calculez une moyenne pour la meilleure précision.

La vitesse des bulles en cm/s vous donne une mesure relative de la vitesse de la réaction globale de la photosynthèse pour produire de l'oxygène.

Avec l'augmentation de concentration (de NaHCO3) vous devriez voir une augmentation du taux de bulles d'oxygène, mais vous devez maintenir la température constante, par exemple en laboratoire. temp. 20-25 o C, et l'intensité lumineuse constante en maintenant la lampe à une distance fixe du flacon. La lumière du laboratoire lui-même contribuera, mais la lumière totale doit être constante et vous pouvez utiliser un posemètre pour assurer la même intensité lumineuse.

Essayez d'utiliser une gamme de concentrations, par exemple des solutions de 1% à 5% (1g - 5g de NaHCO3 pour 100 cm 3 d'eau).

Faire varier Température vous devez immerger le tube d'ébullition dans des bains-marie à différentes températures soigneusement contrôlées et constantes - idéalement en utilisant un bain-marie thermostaté.

Vous devriez être en mesure d'obtenir suffisamment de résultats, par exemple des incréments de 5 o de 15 o C à 50 o C pour montrer au maximum le taux maximum de photosynthèse qui devrait être d'environ 35-40 o C.

La concentration de NaHCO3 et l'intensité lumineuse doit être à la fois maintenue constante.

Varier le intensité lumineuse est assez difficile, vous devez positionner une lampe à différentes distances mesurées du tube de potamot.

Vous pouvez calculer l'intensité relative en utilisant la loi du carré inverse, voir la section intensité lumineuse sur cette page.

MAIS, pour des résultats précis, vous devez effectuer une lecture du luxmètre par le ballon dans la direction de la lampe (voir la discussion sur la loi du carré inverse plus bas dans la page).

Vous devez choisir et maintenir constantes à la fois la température et la concentration en hydrogénocarbonate de sodium des valeurs appropriées, par exemple une solution à 2% de NaHCO3 et 25 o C.

Bien que je pense qu'il s'agit d'une amélioration par rapport à la méthode 2, il est encore assez difficile d'obtenir des résultats précis.

Je pense qu'un posemètre est essentiel pour des résultats précis - changer la distance de la lampe est pertinent pour changer l'intensité lumineuse, MAIS, l'intensité n'est PAS une simple fonction de la distance.

Vous devez utiliser le même échantillon de potamot, mais est-ce toujours la même surface foliaire vers la lumière ?

Les essais expérimentaux ne devraient pas prendre trop de temps car le NaHCO3/CO2 la concentration baisse tout le temps.

Graphiques des données expérimentales et leur interprétation

Sept graphiques ont déjà été décrits en détail sur cette page.

L'intensité relative de la lumière à partir d'une puissance fixe est régie par une loi du carré inverse.

Lorsque vous étudiez l'influence de l'intensité lumineuse sur le taux de photosynthèse, vous devez apprécier la loi du carré inverse appliquée à l'intensité lumineuse pour une puissance de lampe et une émission lumineuse fixes.

Au fur et à mesure que vous éloignez la lampe, l'intensité lumineuse diminue, de même que le taux de photosynthèse.

MAIS l'intensité lumineuse est inversement proportionnelle à la distance entre la source lumineuse et le tube expérimental au carré.

A partir d'une source lumineuse spécifique.

intensité lumineuse relative = 1 / d 2

. les l'intensité lumineuse est en unités arbitraires, d = distance de la lampe à l'expérience.

L'effet de la loi peut être démontré par quelques calculs simples.

. traiter cette idée à la fois comme des prédictions et des résultats théoriques idéaux !

La loi du carré inverse pour l'intensité lumineuse relative signifie que la luminosité relative ressentie par la plante diminue considérablement à mesure que la lampe s'éloigne de plus en plus du tube d'expérimentation.

Graphiques du taux de photosynthèse en fonction de la distance de la lampe à partir d'expériences telles que la méthode 3.

Ces graphiques sont des tracés des données théoriques utilisées dans le tableau ci-dessus en supposant une source lumineuse constante (une lampe !).

Graphique (a) montre à quelle vitesse l'intensité lumineuse diminue à mesure que vous éloignez le tube/flacon d'expérience de la source lumineuse, comme en témoigne la baisse tout aussi rapide du taux de photosynthèse. Ceci est une conséquence de la loi du carré inverse de l'intensité lumineuse. Vous pouvez montrer par expérience que le taux de photosynthèse est proportionnel à l'intensité lumineuse où il est le facteur limitant. Le graphique montre également que la relation entre le taux de photosynthèse et la distance de la lampe n'est pas linéaire.

Graphique (b) montre que le taux de photosynthèse n'est pas proportionnel à l'inverse de la distance de la lampe, mais c'est un graphique plus linéaire que (a).

Graphique (c) montre (pour des résultats idéaux) que le taux de photosynthèse est proportionnel à l'inverse de la distance de la lampe au carré (et l'intensité lumineuse de la lampe est proportionnelle à 1 / d 2 ). Par conséquent, dans le graphique (c), l'axe horizontal pourrait également être étiqueté intensité lumineuse relative, une relation linéaire proportionnelle avec le taux de photosynthèse.

Quelques expériences simples pour étudier les aspects de la photosynthèse

Quelques démonstrations d'implication de la photosynthèse

Démontrer la présence d'amidon dans les feuilles des plantes

Des expériences simples sur la production d'amidon dans les plantes

Expérience 1. Pour tester l'amidon dans les feuilles

Une feuille, tenue avec des pinces/pinces à épiler, est « trempée » dans de l'eau bouillante - pour arrêter toutes ses réactions chimiques.

La feuille est placée dans un tube d'alcool bouillant et chauffée doucement dans un bain-marie électrique - cela dissout la chlorophylle verte et donne à la feuille une couleur très pâle - plus verte !

Attention, l'éthanol est hautement inflammable - les becs Bunsen ne sont pas recommandés !

La feuille presque blanche est rincée à l'eau froide et disposée sur un papier filtre.

À l'aide d'une pipette à tétine, repérez quelques gouttes de iode solution sur la feuille.

Si de l'amidon est présent, un couleur bleu-noir apparaîtra - le test alimentaire standard simple pour les molécules d'amidon.

Préparation des plantes et mise en place pour les expériences 2. et 3.

Vous pouvez faire des expériences simples avec de petites plantes dans des pots, si nécessaire les garder enfermées dans une cloche.

Vous devez "désamidonner" les plantes en les laissant dans l'obscurité pendant au moins 48 heures.

La plante utilisera sa réserve d'énergie en amidon pour rester en vie !

Vous pouvez utiliser cette configuration pour faire quelques expériences simples et, enfin, en utilisant le test d'amidon décrit ci-dessus, pour montrer ce qui est requis pour la photosynthèse, ou en fait, si la photosynthèse avait lieu.

Expérience 2. Montrer que la lumière est nécessaire à la photosynthèse

De votre stock de plantes "désamidonnées", vous en conservez une dans l'obscurité et l'autre en plein soleil ou à la lumière artificielle.

Après 24 heures, vous testez un échantillon de feuille de chaque plante pour la présence d'amidon.

La feuille de la plante dans l'obscurité doit ne pas donner la couleur bleu-noir avec une solution d'iode - la photosynthèse n'avait pas eu lieu.

La feuille de la plante à la lumière doit avoir produit de l'amidon à partir de la photosynthèse, et après test doit donner une couleur bleu-noir avec une solution d'iode montrant la présence d'amidon.

Cela montre que la lumière est nécessaire à la photosynthèse.

Les plantes doivent ne pas être enfermé dans la cloche, afin que chaque plante ait accès au dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Idéalement, les plantes doivent être identiques et maintenues à la même température pour un test équitable.

Expérience 3. Pour montrer que le dioxyde de carbone est nécessaire

De votre stock de plantes 'désamidonnées', deux plantes sont laissées à la lumière du jour ou à la lumière artificielle.

MAIS, l'une des plantes est placée dans un cloche avec une petite boîte de Pétri de chaux sodée.

(a) Cela isole l'une des plantes de l'atmosphère "normale" environnante.

(b) La chaux sodée absorbe et réagit chimiquement avec le dioxyde de carbone pour donner un produit solide - éliminant ainsi le dioxyde de carbone de l'atmosphère autour de la plante.

Les plantes sont ensuite laissées de côté pendant 24 heures.

Après 24 heures, vous testez un échantillon de feuille de chaque plante pour la présence d'amidon.

La feuille de la plante laissée au laboratoire (pas dans la cloche) avec accès à l'atmosphère devrait avoir produit de l'amidon à partir de la photosynthèse - après test devrait donner une couleur bleu-noir avec une solution d'iode montrant la présence d'amidon.

Cependant, la feuille de la plante dans la cloche doit ne pas donner la couleur bleu-noir avec une solution d'iode - montrant que la photosynthèse pour former de l'amidon n'avait pas eu lieu malgré l'accès à la lumière.

Cela montre que le dioxyde de carbone est nécessaire à la photosynthèse.

Idéalement, les plantes doivent être identiques et maintenues à la même température pour un test équitable.

Expérience 4. Montrer que le dioxyde de carbone est impliqué dans les échanges gazeux de la photosynthèse

Il s'agit d'une simple expérience d'échange de gaz de photosynthèse utilisant un indicateur d'hydrogénocarbonate et des feuilles de plantes.

Trois tubes à essai sont mis en place comme dans le schéma et décrits ci-dessous.

Les trois tubes à essai sont exposés à la même intensité de lumière vive - lumière du soleil ou lampe.

Une éprouvette est mise en place ne contenant que quelques cm 3 de l'indicateur orange d'hydrogénocarbonate.

Cela agit comme un contrôle et ne devrait pas changer de son original couleur orange, puisqu'il ne contient aucune feuille de plante et qu'il est scellé à l'atmosphère, il devrait y avoir juste le niveau de fond normal de dioxyde de carbone au-dessus de l'indicateur.

Si la solution indicatrice devient plus acide, il devient jaune.

Si la solution indicatrice devient moins acide, il devient rouge.

Maintenant, souviens-toi, le dioxyde de carbone est acide lorsqu'il est dissous dans l'eau.

Observations et interprétation

2. Feuilles exposées à une lumière vive

Lorsqu'elles sont exposées à la lumière, les feuilles peuvent photosynthèse et absorbe le dioxyde de carbone.

6H2O + 6CO2 ====> C6H12O6 + 6O2

Par conséquent, le dioxyde de carbone sera absorbé par la plante et la réduction du dioxyde de carbone signifie que les conditions sont moins acide.

Ainsi, l'indicateur d'hydrogénocarbonate passe à rouge - solution moins acide.

En pleine lumière, le taux de photosynthèse sera supérieur au taux de respiration.

(L'oxygène remplacera le dioxyde de carbone, mais cela n'est pas détecté dans cette expérience, mais vous pouvez mettre en place un système pour le collecter et tester le gaz avec une attelle incandescente - qui devrait être rallumée.)

3. Feuilles à l'abri de la lumière

Si peu de lumière peut atteindre la surface des feuilles, la photosynthèse ne peut pas avoir lieu efficacement.

Pour que les feuilles (plante) survivent, elles doivent passer d'une moindre photosynthèse à une plus de respiration.

C6H12O6 + 6O2 ====> 6H2O + 6CO2

Les feuilles de la plante qui respirent dégagent du dioxyde de carbone, ce qui rend la condition plus acide.

Par conséquent, l'indicateur d'hydrogénocarbonate tourne jaune - solution plus acide.

A l'ombre, le taux de photosynthèse sera inférieur au taux de respiration.

Expérience 5. Démonstration simple de l'effet de la lumière sur le taux de photosynthèse

Vous pouvez utiliser cette expérience d'investigation simple pour vous aider à concevoir des expériences quantitatives plus sophistiquées et plus précises décrites dans la méthode 1. système de seringue à gaz et méthode 2. système de bulles de gaz en mouvement.

Vous mettez en place un bécher rempli d'eau ou d'une solution d'hydrogénocarbonate de sodium.

Dans le bécher, vous placez une plante oxygénante comme un potamot à l'intérieur d'un entonnoir filtrant inversé.

Vous remplissez un tube à essai avec de l'eau et l'inversez, toujours rempli d'eau, et le placez sur la sortie de l'entonnoir du filtre.

Lorsque vous projetez une lumière vive (lumière du soleil ou lampe) sur le système, vous devriez voir des bulles d'oxygène s'élever et s'accumuler dans le tube à essai inversé.

6H2O + 6 CO2 == léger ==> C6H12O6 + 6 O2

Si vous collectez suffisamment de gaz, cela devrait enflammer une attelle incandescente - un simple test chimique pour l'oxygène.

Vous pouvez jouer avec une distance de lampe pour augmenter ou diminuer l'intensité lumineuse et noter toute différence dans le taux de formation de bulles.

Vous devriez constater que l'ajout d'hydrogénocarbonate de sodium accélère la photosynthèse car il fournit plus de dioxyde de carbone - il n'y a qu'une petite quantité dissoute dans l'eau du robinet/déminéralisée.

Encore une fois, vous pouvez comparer l'eau avec une solution d'hydrogénocarbonate de sodium à la même intensité lumineuse.

MAIS, cette configuration n'est pas bonne pour regarder la température.

En fait, toute l'expérience n'est pas très précise du tout.

Les bulles ont tendance à se former de manière aléatoire, aucun moyen de mesurer avec précision le volume de gaz ou la vitesse à laquelle le gaz se dégage, aucun bain thermostaté pour contrôler et faire varier la température.

D'où la nécessité de la méthode 1. système de seringue à gaz et de la méthode 2. système de bulles de gaz en mouvement.

La petite-fille de trois ans Niamh fait un peu de science du jardin !

Notes générales de révision de BIOLOGIE VÉGÉTALE

et une section sur Cellules souches et utilisations - méristèmes chez les plantes (en fin de page !)

Section sur les plantes sur le clonage - culture tissulaire des plantes notes de révision de la biologie du gcse

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Où a lieu la photosynthèse ?

Chez les plantes, la photosynthèse se produit normalement dans les feuilles. Vous devez savoir qu'une feuille typique a plusieurs couches de cellules. Ainsi, le processus de photosynthèse se déroule dans une couche intermédiaire appelée mésophylle.

Les feuilles ont des ouvertures régulées appelées stomates sur leur face inférieure. Ces ouvertures permettent l'entrée et la sortie du dioxyde de carbone et de l'oxygène, respectivement. Les stomates régulent également l'équilibre hydrique de la feuille. En fait, ils sont situés sous la feuille principalement pour minimiser les pertes d'eau.

Chaque stomie comporte des cellules de garde, qui gonflent ou rétrécissent en réaction au changement osmotique, entraînant l'ouverture et la fermeture des stomates.

Dans chaque cellule du mésophylle, il y a des organites appelés chloroplastes. Diverses réactions chimiques ont lieu dans diverses parties des chloroplastes. La photosynthèse est l'une de ces réactions.

Les chloroplastes ont des caractéristiques spéciales qui leur permettent d'accomplir les réactions de photosynthèse. Chaque chloroplaste contient des structures en forme de disque appelées thylakoïdes. Ces thylakoïdes sont empilés comme des crêpes en tas connus collectivement sous le nom de grana.

L'espace autour du grana est rempli de liquide et il est connu sous le nom de stroma tandis que l'espace entre un thylakoïde et l'autre s'appelle l'espace thylakoïde.

Intégré dans la membrane de chaque thylakoïde se trouve un pigment de couleur verte appelé chlorophylle. La chlorophylle donne aux plantes leur couleur verte et aide à capter la lumière du soleil nécessaire au processus de photosynthèse.

Vous savez maintenant où se produit la photosynthèse. Explorons les deux étapes de ce processus.


L'interaction entre le transport photosynthétique des électrons et les puits de chloroplaste déclenche une protection et une signalisation importantes pour la productivité des plantes

Les réactions photosynthétiques à la lumière fournissent de l'énergie qui est consommée et stockée dans des puits d'électrons, produits de la photosynthèse. Un équilibre entre les réactions lumineuses et la consommation d'électrons dans le chloroplaste est vital pour les plantes et est protégé par plusieurs mécanismes de régulation photosynthétiques. Le photosystème I (PSI) est particulièrement sensible à la photoinhibition lorsque ces facteurs deviennent déséquilibrés, ce qui peut se produire à basse température ou en cas de forte luminosité. Dans cette étude, nous avons utilisé le pgr5 Arabidopsis mutant qui manque de régulation dépendante du pH du transport d'électrons photosynthétique comme modèle pour étudier les conséquences de la photoinhibition du PSI sous haute lumière. Nous avons constaté que les dommages causés par le PSI inhibent sévèrement la fixation du carbone et l'accumulation d'amidon, et atténuent la synthèse enzymatique des oxylipines et la régulation chloroplastique de l'expression des gènes nucléaires après un stress lumineux élevé. Ce travail montre que les modifications de la régulation des réactions photosynthétiques à la lumière, qui peuvent être conçues pour améliorer le rendement des plantes cultivées, peuvent avoir un impact négatif sur le métabolisme et la signalisation, et ainsi menacer la croissance des plantes et la tolérance au stress.Cet article fait partie du numéro thématique « Améliorer la photosynthèse dans les plantes cultivées : objectifs d'amélioration ».

Mots clés: Fixation du CO2 PSI photoinhibition chloroplaste signalisation régulation de la photosynthèse des oxylipines.

Déclaration de conflit d'intérêts

Nous déclarons que nous n'avons pas d'intérêts concurrents.

Les figures

Contenu PSI fonctionnel en Col-0,…

Contenu PSI fonctionnel en Col-0, gl1 , pgr5 et npq4 plantes préalablement traitées…

Analyse de la fonction PSI et PSII sous des intensités lumineuses croissantes par la chlorophylle une…

( une ) Courbes de lumière du CO 2 fixation en Col-0, pgr5 et…

Accumulation d'amidon en WT et…

Accumulation d'amidon dans WT et pgr5 plantes traitées à la lumière de croissance (GL) ou…

Carte thermique groupée de haute sensibilité à la lumière…

Carte thermique groupée de gènes hautement sensibles à la lumière dans Col-0, npq4 , gl1 , et…

Abondance d'OPDA en Col-0,…

Abondance d'OPDA en Col-0, npq4, gl1 et pgr5 part avant (GL) et…

Production d'oxygène singulet dans gl1…

Production d'oxygène singulet dans gl1 et pgr5 thylakoïdes prétraités à la lumière de croissance (GL)…

Les conséquences d'un niveau élevé distinct…

Les conséquences de réponses distinctes à la lumière élevée (HL) dans le WT, pgr5 et npq4…


8.5 : La photosynthèse et l'importance de la lumière - Biologie

Résumé de l'article:

Photosynthèse bactérienne

La photosynthèse est la synthèse de glucides (aliments) à partir de dioxyde de carbone en présence de lumière. Un tel dioxyde de carbone ou hydrate de carbone «converti» formé est ensuite utilisé pour le métabolisme. En bref, c'est un processus de production d'énergie dépendant de la lumière. Les bactéries qui utilisent l'énergie lumineuse dans la nutrition sont phototrophes et donc photosynthétiques. La photosynthèse chez les plantes, les algues et les cyanobactéries est similaire à la photosynthèse bactérienne en ce qu'elle nécessite une grande quantité d'énergie sous forme d'ATP (Adénosine Tri-phosphate) mais différente en ce qui concerne la forme des réducteurs chimiques et les produits finaux résultants de la photosynthèse. L'eau est un réducteur chimique des plantes, des algues et des cyanobactéries. Les composés inorganiques tels que H2 ou H2S et les composés organiques lactate, succinate ou malate sont des réducteurs de la photosynthèse bactérienne. Les bactéries phototrophes utilisant des réducteurs chimiques inorganiques et organiques sont appelées respectivement photolithotrophes et photoorganotrophes. La photosynthèse bactérienne est anoxygénique, ce qui signifie que le produit final ou le produit d'oxydation n'est pas de l'oxygène comme celui des plantes, des algues et des cyanobactéries.

Bactéries photosynthétiques : Les principaux groupes de bactéries phototrophes sont : les bactéries violettes soufrées (Chromatium sp.), les bactéries violettes non soufrées (Rhodospirillum rubrum) et les bactéries vertes (Chlorobium sp.). La photosynthèse des algues bleu-vert procaryotes ou des cyanobactéries ressemble aux plantes et aux algues supérieures en ce qui concerne le photosystème, les pigments, les réducteurs et les produits finaux.

Pigments photosynthétiques bactériens : La bactériochlorophylle est le principal pigment de récolte de lumière des photobactéries. Il est présent sous les types a, b, c, d ou e. Elle est différente de la chlorophylle végétale par sa structure et ses propriétés d'absorption de la lumière. La bactériochlorophylle absorbe la lumière dans la région infrarouge (longueur d'onde de 725 à 1035 nm). Ils ne sont pas contenus dans les chloroplastes, mais dispersés dans le cytoplasme et le système membranaire cellulaire. Les bactéries contiennent également des caroténoïdes et d'autres pigments accessoires qui absorbent la lumière de longueur d'onde plus courte et transfèrent de l'énergie à la bactériochlorophylle.

Processus de photosynthèse bactérienne : La photosynthèse bactérienne est basée sur un mécanisme de photophosphorylation cyclique et un seul système pigmentaire (PS-I) est impliqué. Au cours du processus, la bactériochlorophylle absorbe la lumière et cette énergie lumineuse élève la molécule de chlorophylle à un état excité. La bactériochlorophylle excitée dégage un électron et se charge positivement. Il sert d'agent oxydant puissant et d'accepteur d'électrons. Une partie de l'énergie lumineuse est transportée successivement vers le système de transport d'électrons via un électron. Le premier récepteur d'énergie est la ferredoxine suivie de l'ubiquinone, du cytochrome b et du cytochrome f et enfin de la bactériochlorophylle excitée. Un électron termine ainsi le cycle de transfert d'énergie en commençant et en revenant à la bactériochlorophylle, c'est pourquoi on l'appelle photophosphorylation cyclique. L'énergie sous forme d'ATP est générée à partir d'ADP (Adénosine Di-phosphate) et de phosphate inorganique, dans l'étape entre le cytochrome b et le cytochrome f. Dans les photobactéries, le pouvoir réducteur photosynthétique pour la génération d'ATP est obtenu à partir de composés inorganiques et organiques comme indiqué précédemment et non par photolyse de l'eau ou réduction de la réduction du NADP+ (Nicotinamide Adénine Di-phosphate).

Importance de la photosynthèse bactérienne: L'utilité la plus importante des photobactéries est dans l'analyse de l'évolution des systèmes photosynthétiques. Étant donné que toutes les bactéries photosynthétiques possèdent encore un arrangement et une structure anciens de leur appareil photosynthétique. Il donne également une preuve évolutive de l'origine des chloroplastes. L'utilisation de réducteurs chimiques autres que l'eau par les bactéries photosynthétiques est une preuve géologique solide pour étayer la théorie de l'ancienne atmosphère réductrice sur Terre. Les approches génétiques impliquant l'analyse mutationnelle et la mutagenèse dirigée sont très utiles pour étudier les centres de réaction photosynthétiques, les mécanismes de transfert d'électrons et les arrangements géniques car cette connaissance de la photosynthèse végétale est encore balbutiante. Les photobactéries pourraient avoir de multiples applications biotechnologiques telles que la production (également la surproduction si nécessaire) d'enzymes et de produits pharmaceutiques pour la simple raison qu'aucune source de carbone ne doit être ajoutée dans leur milieu de croissance. Les bactéries photosynthétiques trouvent une application potentielle dans la biorestauration des environnements aquatiques pollués car elles peuvent se développer et utiliser des substances toxiques comme le H2S ou le H2S2O3. La recherche en cours consiste à utiliser ces bactéries pour produire des carburants propres en utilisant l'énergie lumineuse dans le processus de photosynthèse.

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Le pouvoir de la photosynthèse

Les plantes sont partout autour de nous. Il est facile de s'habituer à leur présence. Mais imaginez un monde sans herbes ni arbres verts luxuriants - une planète recouverte de désert. Pourrions-nous survivre ? Les plantes font partie intégrante de notre environnement et fournissent la nourriture, l'oxygène et les fibres dont nous dépendons pour notre survie. Et leur capacité à photosynthétiser est l'un des phénomènes les plus étonnants et les plus essentiels de la nature.

C'est quelque chose qu'Alessia Para Gallio, professeure adjointe de recherche à Northwestern et au Chicago Botanic Garden, connaît bien. Elle a terminé sa maîtrise en sciences biologiques à l'Université de Pavie, en Italie, et a obtenu son doctorat. diplôme en botanique physiologique de l'Université d'Uppsala, Suède, avec une thèse sur le développement des plantes. Son courant les intérêts de recherche incluent l'horloge circadienne et la nutrition minérale chez les plantes.

Science in Society a parlé avec Para Gallio de l'importance de la photosynthèse et du rôle qu'elle joue dans ses recherches.

À un niveau basique, qu'est-ce que la photosynthèse ?

La photosynthèse est le processus par lequel l'énergie lumineuse du soleil est absorbée et convertie en composés organiques. Les composés organiques sont fondamentalement différentes formes de sucre. Ils sont métabolisés puis de l'énergie en est extraite. Et ces formes d'énergie peuvent ensuite être utilisées par des systèmes biologiques comme nous, par exemple, et les animaux en général.

Que se passe-t-il lorsque les pigments absorbent la lumière du soleil ?

Les pigments sont des molécules spéciales qui sont impliquées dans la récolte de la lumière du soleil. Lorsque vous éclairez un pigment, l'absorption de photons peut dynamiser les électrons et les faire passer d'un état énergétique faible à un état énergétique plus élevé. Pour revenir à l'état de basse énergie, l'énergie est rapidement dégagée sous forme de chaleur, de lumière, de phosphorescence ou, dans le cadre des pigments photosynthétiques, elle peut être transférée à une autre molécule de pigment comme la chlorophylle.

Quel rôle joue la chlorophylle ?

La chlorophylle est probablement le pigment absorbant la lumière le plus important, non seulement chez les plantes, mais aussi chez les algues et les bactéries. Lorsque la chlorophylle est excitée, elle libère un électron vers un accepteur d'électrons, initiant une chaîne de transport d'électrons. Cela signifie que les électrons sont transférés du donneur (réducteur) à l'accepteur (oxydant), qui a un niveau d'énergie légèrement inférieur.

Au cours du transfert d'électrons, des protons (c'est-à-dire des ions hydrogène) sont pompés à travers la membrane des chloroplastes, les organites spécialisés où a lieu la photosynthèse. Par conséquent, les chloroplastes fonctionnent comme de petites batteries, avec un potentiel différent de chaque côté, et cette différence est utilisée pour créer de l'énergie.

Pourquoi la photosynthèse est-elle importante ? Que se passerait-il si nous ne l'avions pas ?

Les plantes, les algues et les bactéries sont les seuls organismes capables de capter la lumière du soleil et d'utiliser l'énergie pour convertir le CO2 (dioxyde de carbone) en matière organique. Le dioxyde de carbone est l'un des principaux polluants atmosphériques, de sorte que les organismes photosynthétiques maintiennent l'air propre. Dans le processus, ils produisent de l'oxygène, qui constitue une partie importante de l'air que nous respirons, donc moins de plantes signifie moins de recyclage de dioxyde de carbone et moins de production d'oxygène. Les plantes nous donnent également de la nourriture et des fibres pour fabriquer des vêtements et sans photosynthèse, nous ne serions pas en mesure de maintenir la vie que nous menons.

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Quel rôle joue la photosynthèse dans vos recherches ?

Je m'intéresse à deux sujets principaux. L'un est la nutrition minérale des plantes en général et l'azote en particulier. Le métabolisme de l'azote est étroitement lié à la photosynthèse car l'un des produits de l'assimilation de l'azote, le glutamate, est la source de la chlorophylle. Et les sucres produits par la photosynthèse sont utilisés pour fabriquer du glutamate et d'autres acides aminés.

L'un des premiers signes de carence en azote est la chlorose, une condition dans laquelle les feuilles jaunissent parce qu'il n'y a pas assez d'azote pour fabriquer du glutamate. Par conséquent, il n'y a pas assez de chlorophylle.

L'autre sujet qui m'intéresse beaucoup est l'horloge circadienne des plantes et la façon dont l'horloge circadienne régule de nombreux aspects différents du développement et du métabolisme des plantes.

Et l'un des processus soumis à une régulation circadienne très stricte est la photosynthèse. L'horloge circadienne prépare l'organisme à tout ce qui va suivre. Ainsi, avant l'aube, tous les gènes nécessaires à la photosynthèse sont activés. Dès qu'il y a de la lumière (le lever du soleil), le processus est prêt à démarrer. Ainsi, il n'y a pas de décalage entre le lever du soleil et le moment où les plantes sont prêtes à utiliser sa lumière.

De même, avant de nous réveiller, nous avons besoin que notre adrénaline monte, que les niveaux de certaines hormones changent et que les sucres se mettent en circulation. Ainsi, lorsque le réveil sonne, nous sommes prêts à partir. Et certaines études suggèrent que sans horloge circadienne, nous aurions une crise cardiaque chaque fois que nous nous réveillons parce que nous ne serions pas prêts pour cela.

C'est donc l'avantage d'avoir une horloge circadienne. Vous êtes prêt pour tout ce qui vient ensuite, si ce qui vient ensuite se produit tous les jours.

Ainsi, les plantes et les humains ont-ils une horloge circadienne similaire ?

Oui, l'architecture moléculaire est différente mais la fonction est la même, c'est-à-dire s'adapter à une vie sur une planète qui a une période de rotation de 24 heures, et des cycles de lumière et d'obscurité qui alternent.

Comment le temps affecte-t-il la photosynthèse?

La photosynthèse est très sensible à l'intensité lumineuse. Ainsi, en général, le système s'arrête à midi, ou au plus fort des heures les plus chaudes de la journée, car trop d'énergie du soleil peut endommager la structure biologique. Ainsi, cela fera circuler beaucoup d'électrons et ils deviendront alors très toxiques pour les structures biologiques. Ils veulent donc s'assurer d'utiliser une intensité lumineuse adaptée. Et quand c'est trop, le système s'arrête.

En hiver, quand il n'y a pas de feuilles sur les arbres, qu'arrive-t-il à notre apport en oxygène ?

Je ne crois pas que nous respirions uniquement l'oxygène qui est produit là où nous vivons. Par exemple, l'Amazonie produit beaucoup d'oxygène et finit par en arriver à nous aussi. Ainsi, nous ne dépendons pas uniquement des plantes qui nous entourent. Nous sommes dépendants de la quantité de plantes sur la planète, sur terre.

Les scientifiques ont-ils trouvé un moyen de reproduire le processus de la photosynthèse ?

Cela a été un défi pendant de nombreuses années, et de nombreux laboratoires ont relevé ce défi. Mais, récemment, un groupe de l'Institut royal de technologie de Stockholm a réussi à produire un catalyseur capable d'utiliser la lumière du soleil pour diviser l'eau en oxygène, comme le fait la photosynthèse.

L'importance de cette découverte n'est pas seulement liée à l'oxygène. Lorsque vous divisez l'eau, il y a aussi la production d'hydrogène, et c'est vraiment important pour l'urgence que nous devons trouver des sources alternatives d'énergie renouvelable.

Donc, s'ils le font fonctionner correctement, ils pourraient l'utiliser pour produire de l'énergie renouvelable ?

Oui. La chose la plus importante est que la source initiale de ces ions hydrogène est le soleil, qui est infini.

La photosynthèse est l'une des grandes inventions de la nature que nous essayons d'abord de comprendre, puis de reproduire d'une manière ou d'une autre. Mais, la plupart du temps, nous parvenons à le comprendre, mais le reproduire est un peu difficile.


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Donc Soleil + Chlorophylle + CO2 + H20 = glucose et oxygène.

Le glucose peut être fermenté par la levure pour produire du CO2 et de l'alcool, l'alcool peut alimenter la production d'énergie, le CO2 se mélange à l'eau et à la chlorophylle pour produire plus de glucose et d'oxygène. Résultat : Chlorophylle, Levure, composés organiques courants. Résultat alcool carburant, sous-produit oxygène. Est-ce que j'ai raté quelque chose ? Ana1234 17 mars 2013

Je me souviens que mon père m'avait enseigné la chlorophylle et la photosynthèse quand j'étais enfant, ce qui m'a vraiment aidé quand je suis arrivé au lycée et que j'ai commencé à en apprendre officiellement, parce que je connaissais déjà les mots et ce qu'ils signifiaient fondamentalement.

C'est en fait un processus vraiment incroyable et sans lui, nous ne serions pas ici en ce moment, car les plantes sont la raison pour laquelle nous pouvons nous-mêmes collecter l'énergie du soleil. indigomot 16 mars 2013

@pastanaga - Cela ne l'explique pas vraiment, puisque les algues vertes étaient toujours en compétition les unes avec les autres et si être noir était un avantage, elles l'auraient pris.

Mais, c'est difficile à savoir. Peut-être que cela n'aurait pas été un avantage d'une autre manière. C'est peut-être juste extrêmement difficile pour les gènes de s'exprimer comme ça par accident, pour une raison quelconque.

L'évolution n'est pas un processus exact puisqu'il s'agit essentiellement de tout faire par essais et erreurs. pastanaga mars 16, 2013

Apparemment, il y a un peu de débat dans la communauté scientifique pour savoir pourquoi la chlorophylle et donc les plantes n'utilisent pas l'énergie de la lumière verte.

Il semble logique qu'ils utilisent toutes sortes de lumière et apparaissent noirs à cause de cela. Ce serait la façon la plus efficace d'utiliser la lumière du soleil.

La meilleure théorie à l'heure actuelle est que lorsque les algues développaient la chlorophylle pour la première fois, elles étaient en compétition avec les algues rouges que nous avons encore aujourd'hui et que la verte était plus efficace, car elle absorbait de meilleures quantités d'énergie. Il était si efficace qu'il a presque complètement dépassé la forme rouge et s'est répandu partout et après cela, il n'y avait plus besoin de développer un phénotype noir.


Voir la vidéo: THE PHOTOSYNTHESIS SONG (Décembre 2021).