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PHOTOSYNTHÈSE : CAPTURE DE L'ÉNERGIE LUMINEUSE
Écrit par :
Claude LANCE
Les travaux de Robert Emerson (1903-1959) ont permis d'élucider les mécanismes mis en jeu dans la photosynthèse notamment lors de la capture de l'énergie lumineuse. En 1932, Emerson confirme, avec W. Arnold, l'existence de deux phases distinctes dans ce processus : une phase photochimique, qui nécessite de la lumière et qui est responsable de la…
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PHOTOSYNTHÈSE : UTILISATION DU CO2
Écrit par :
Claude LANCE
En faisant absorber à des végétaux du gaz carbonique marqué au carbone 14 (14CO2), le biochimiste américain Melvin Calvin (1911-1997) met en évidence, en 1954, le composé – ou accepteur – qui capte le CO2 de l'air dans le processus de la photosynthèse : il s'agit du ribulose-bisphosphate (ex-diphosphate) – ou…
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PHOTOSYNTHÈSE ET ÉNERGIE LUMINEUSE - (repères chronologiques)
Écrit par :
Claude LANCE
J. R. Mayer, ayant formulé la loi de conservation de l'énergie, suggère que les plantes transforment 1'énergie solaire en énergie chimique. F. F. Blackman, en étudiant l'étude des facteurs limitants de la photosynthèse, notamment la température, est le premier à suggérer que celle-ci comporterait deux phases : l'une (chimique), sensible à la…
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PHOTOSYNTHÈSE ET FIXATION DU CO2 - (repères chronologiques)
Écrit par :
Claude LANCE
H. von Mohl signale la présence de grains d'amidon dans les chloroplastes. J. von Liebig propose que 1'incorporation du dioxyde de carbone (CO2) se traduit par une formation d'acides organiques, précédant celle des sucres. J. von Sachs montre que les feuilles des plantes, quand elles sont éclairées, synthétisent de 1'amidon. A. Beyer…
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AGROMÉTÉOROLOGIE
Écrit par :
Emmanuel CHOISNEL, Emmanuel CLOPPET
Dans le chapitre "Les impacts prévisibles des scénarios de changements climatiques sur la production agricole "
: …
pour la plupart une origine tropicale, comme le maïs, la canne à sucre, le sorgho ou le millet). En* effet, les plantes en C3 (plantes qui, par photosynthèse, fixent le dioxyde de carbone [CO2] en formant un composé à trois atomes de carbone) auront la capacité de mieux valoriser la hausse de la concentration de CO2 à travers…
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AUTOTROPHIE & HÉTÉROTROPHIE
Écrit par :
Alexis MOYSE
Dans le chapitre "Les différents types trophiques"
: …
et le soufre. Les euglènes, algues unicellulaires des mares, possèdent de la chlorophylle et, par *photosynthèse, assimilent le gaz carbonique. Cependant elles ne peuvent vivre sur des milieux purement minéraux. Quelques substances organiques leur sont indispensables : la vitamine B12, les constituants de la vitamine B1 (…
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BACTÉRIES
Écrit par :
Jean-Michel ALONSO, Jacques BEJOT, Patrick FORTERRE
Dans le chapitre "Physiologie des populations bactériennes"
: …
l'énergie lumineuse sont les bactéries phototrophes. Parmi ces bactéries, certaines réalisent leurs *photosynthèses en employant des composés minéraux comme donateurs d'électrons ; elles sont dites photolithotrophes ; d'autres ne peuvent utiliser que des substances organiques, elles sont dites photo-organotrophes. Les bactéries …
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BIOCHIMIE
Écrit par :
Pierre KAMOUN
Dans le chapitre "Biochimie métabolique"
: …
quelques particularités biochimiques, la plus notable et la plus anciennement étudiée étant la *photosynthèse, qui permet la transformation de l'énergie lumineuse en énergie chimique. De nombreux pigments, dont la chlorophylle (purifiée en 1913), permettent la capture des photons et la production, grâce à leur énergie, de glucides, dont l'…
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BIOÉNERGÉTIQUE
Écrit par :
Pierre KAMOUN, Paul MAZLIAK, Alexis MOYSE, Jacques TONNELAT, Universalis
Dans le chapitre "Principes fondamentaux"
: …
ils puisent est différente. Les végétaux chlorophylliens utilisent la lumière ; ils élaborent, par *photosynthèse, des composés carbohydrogénés – glucose, amidon – qui possèdent une énergie libre de formation élevée. Leur genèse correspond à la réduction du gaz carbonique par l'eau, selon une réaction globale telle que : La formation d'une molécule…
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BIOSPHÈRE
Écrit par :
Paul DUVIGNEAUD, Maxime LAMOTTE, François RAMADE
Dans le chapitre "Diversité morphologique et fonctionnelle des êtres vivants"
: …
De l'apparition de ces dernières date, avec le dégagement d'oxygène qui accompagne la *photosynthèse, la formation d'une atmosphère qui a permis l'installation de la vie aérobie, tant animale que végétale. Les ultimes étapes ont été liées à l'adaptation de certains organismes à une vie non aquatique, conduisant au peuplement des terres émergées et…
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BOIS
Écrit par :
Marie Elisabeth BORREDON, Édouard BOUREAU, Xavier DÉGLISE, Carlos VACA-GARCIA
Dans le chapitre "Composition chimique"
: …
la formule brute moyenne CH1,44O0,66, utile pour établir le bilan global de la* photosynthèse (équation directe) ou de l'oxydation totale (p. ex. combustion) du bois (équation inverse) : CO2 + 0,72 H2O ⇆ CH1,44O0,66 + 1,03 O2. On calcule ainsi qu'une tonne de bois produite…
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CALVIN MELVIN (1911-1997)
Écrit par :
Georges BRAM
… organique du Lawrence Radiation Laboratory. C'est en 1945 que Calvin commence ses recherches sur la *photosynthèse, un des phénomènes clés du maintien de la vie sur Terre, au cours duquel les plantes synthétisent des glucides grâce au dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique et produisent de l'oxygène O2. À la fin de la Seconde…
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CELLULE - L'organisation
Écrit par :
Pierre FAVARD
Dans le chapitre "Cellules procaryotes : bactéries et cyanobactéries"
: …
nécessaire à ces synthèses étant fournie par la lumière selon un mécanisme complexe qui est la *photosynthèse. Ces organismes qui n'ont pas besoin de molécules organiques comme source de carbone sont dits autotrophes. Les bactéries photosynthétiques possèdent des organites cytoplasmiques originaux, responsables de leur caractère autotrophe : il…
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CHANGEMENT CLIMATIQUE
Écrit par :
Robert KANDEL
Dans le chapitre "Effets sur la biosphère"
: …
L'*enrichissement en CO2 stimulera la photosynthèse dans certains végétaux, améliorant le rendement de leur utilisation de l'eau. La diminution de la fréquence de gel, l'adoucissement des hivers, l'allongement de la saison de croissance pourront également favoriser la production de biomasse. Certains calculs indiquent que la biosphère…
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CHLOROPHYLLES
Écrit par :
Alexis MOYSE
Dans le chapitre "Excitation photochimique des chlorophylles et photosynthèse"
: …
La *photosynthèse se caractérise matériellement par un transfert d'électrons et de protons de l'eau au bioxyde de carbone qui se trouve réduit avec formation de glucides. Cette opération requiert de l'énergie et, dans les meilleures conditions, il faut 8 photons-grammes (8 einsteins) par molécule-gramme de bioxyde de carbone réduit, soit l'…
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CHLOROPLASTES
Écrit par :
Paul MAZLIAK
… *Dans les cellules chlorophylliennes des végétaux supérieurs, il existe deux modes de fixation du gaz carbonique (CO2 ou dioxyde de carbone) : le type de fixation en C3 et le type en C4 ainsi désignés en fonction du nombre d'atomes de carbone de la molécule photosynthétisée (voir plus loin). À chaque type…
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CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES
Écrit par :
Jean-Claude DUPLESSY
Dans le chapitre "L'hydrogène, l'oxygène et l'eau"
: …
À l'état gazeux, il constitue 21 p. 100 de l'atmosphère (1,1 × 106 Gt). Chaque année, la *photosynthèse et la respiration des plantes et des sols correspondent à un échange de 80 Gt d'oxygène entre l'atmosphère et la biosphère. Comme les réserves de combustibles fossiles exploitables ne constituent qu'une faible fraction des matières…
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DEISENHOFER JOHANN (1943- )
Écrit par :
Georges BRAM
… en 1985, de la structure moléculaire du complexe lipido-protéique qui constitue le centre *photosynthétique d'une bactérie, Rhodopseudomonas viridis, qu'Harmut Michel avait pu obtenir sous forme cristallisée. En 1988, Deisenhofer quitte l'Allemagne pour les États-Unis, où il est nommé professeur de biochimie à l'université du…
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DÉVELOPPEMENT (biologie) - Le développement végétal
Écrit par :
Georges DUCREUX, Hervé LE GUYADER, Jean-Claude ROLAND
Dans le chapitre "Plastes"
: …
chloroplastes. Ce développement est accompagné d'une synthèse massive d'enzymes intervenant dans la *photosynthèse et la fixation du gaz carbonique (ribulose-diphosphate-carboxylase, par exemple) pratiquement absentes du méristème. La formation de ces enzymes peut être empêchée par des inhibiteurs de la transcription et, vraisemblablement, dépend d'…
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ÉCHANGES GAZEUX CHEZ LES PLANTES - (repères chronologiques)
Écrit par :
Claude LANCE
… que le CO2 (et non « l'humus ») est la source du carbone présent dans les végétaux. * N. T. de Saussure décrit les caractères quantitatifs de la photosynthèse et notamment la nécessité de l'eau, qui est incorporée au même titre que le CO2. Il pense toutefois que l'oxygène dégagé provient du CO2 absorbé et ne…
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ÉCHANGES GAZEUX CHEZ LES PLANTES
Écrit par :
Claude LANCE
… consomment de l'oxygène et dégagent du gaz carbonique comme un animal : elles respirent donc. *Lorsqu'elles sont suffisamment éclairées, elles utilisent le gaz carbonique et l'eau pour produire du carbone organique et de l'oxygène, ce qui préfigure la notion de photosynthèse. Celle-ci, résultera, après isolement de la chlorophylle (1818), des…
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ÉCOLOGIE
Écrit par :
Patrick BLANDIN, Denis COUVET, Maxime LAMOTTE, Cesare F. SACCHI
Dans le chapitre "Énergétique individuelle"
: …
solaire. Toute la lumière (LT) parvenant au contact de la plante n'est pas employée pour la *photosynthèse (fig. 1a) : une partie importante n'est pas utilisée (LNU), car perdue par réflexion. La lumière effectivement absorbée (LU) n'est elle-même pas intégralement employée par la plante car une certaine fraction (LNA) est dissipée sous…
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ÉCOSYSTÈMES
Écrit par :
Paul DUVIGNEAUD, Maxime LAMOTTE, Jean Claude LEFEUVRE
Dans le chapitre "Flux d'énergie et productivité"
: …
nitrates, phosphates et divers autres constituants minéraux, essentiellement par le mécanisme de la *photosynthèse que permet l'apport énergétique du rayonnement lumineux. Ils constituent le niveau des producteurs P. Les hétérotrophes, eux, utilisent la matière organique ainsi formée. Ils sont représentés par l'ensemble des animaux…
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ÉNERGIES RENOUVELABLES
Écrit par :
Bernard CHABOT
Dans le chapitre " La biomasse"
: …
son exploitation énergétique concerne principalement les plantes et les arbres. Grâce à la *photosynthèse, mettant en jeu les molécules de chlorophylle, les plantes utilisent l'énergie solaire pour décomposer l'eau (H2O) qu'elles contiennent dans leurs cellules et le dioxyde de carbone (CO2) de l'atmosphère pour les…
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HUBER ROBERT (1937- )
Écrit par :
Georges BRAM
… résolution, de déterminer la structure moléculaire du complexe lipido-protéique qui constitue le *centre photosynthétique d'une bactérie, Rhodopseudomonas viridis. La détermination de cette structure, qui comprend plus de 10 000 atomes, a permis de mieux comprendre et de préciser les différentes étapes du mécanisme de fonctionnement du…
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LACS
Écrit par :
Bernard DUSSART
Dans le chapitre "Principales biocénoses"
: …
épaisseurs, tandis que les infrarouges sont arrêtés par quelques centimètres. Les organismes *photosynthétiques, tributaires de l'apport en énergie radiante d'origine exosphérique, ont donc une distribution verticale liée à cette pénétration sélective des rayonnements dans l'eau. Le débit solide (en suspension) des eaux courantes et toutes…
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LITTORAL MARITIME
Écrit par :
Jean-Marie PÉRÈS
… dépourvu de végétaux photoautotrophes. Puisque c'est l'éclairement, nécessaire à l'exercice de la *photosynthèse par les algues, qui commande la limite inférieure du système phytal, on ne peut en donner un chiffre de profondeur maximale valable pour l'ensemble des mers du monde : dans les eaux les plus transparentes, comme celles de la partie…
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MANGANÈSE
Écrit par :
Bernard DUBOIS, Jacques FAUCHERRE, Gil MICHARD, Clotilde POLICAR, Jean-Louis VIGNES
Dans le chapitre " Le manganèse dans les systèmes biologiques"
: …
donc ici de navette en exportant les équivalents d'oxydant depuis le site actif jusqu'au substrat. *– Le système de dégagement du dioxygène chez les plantes. Les plantes utilisent la lumière solaire pour oxyder l'eau en dioxygène. C'est la photosynthèse. Ce processus complexe, qui correspond à une oxydation tétra-électronique (voir ci-dessous), a…
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MEMBRANES CELLULAIRES
Écrit par :
Brahim LAHLOU, Paul MAZLIAK
Dans le chapitre "Transferts d'électrons dans la membrane du thylakoïde"
: …
Ces transferts s'effectuent au cours des premières réactions (photochimiques) de la *photosynthèse. Les chlorophylles a et b groupées dans les deux photosystèmes (PS I contenant le pigment photo-ionisable P700 et PS II contenant le pigment photo-ionisable P680) sont excitées par la lumière. Les électrons…
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MICHEL HARTMUT (1948- )
Écrit par :
Georges BRAM
… protéines membranaires. En 1981, il réussit à cristalliser le complexe protéique qui constitue le *centre photosynthétique de la bactérie Rhodopseudomonas viridis et à obtenir des diagrammes de bonne qualité de diffraction par les rayons X, dont l'interprétation, après concertation avec Robert Huber, est confié à Johann Deisenhofer. En…
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MITCHELL PETER DENNIS (1920-1992)
Écrit par :
Paul MAZLIAK
… artificielle de la membrane à l'aide de détergents ou d'autres « agents découplants ». *Par ailleurs des expériences de « bains acides » (Jagendorff, 1966), imposés à des chloroplastes à l'obscurité et suivis de biosynthèses d'ATP, avaient montré que la théorie chimiosmotique s'appliquait aussi aux phosphorylations photosynthétiques. Enfin, des ATP…
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MITOCHONDRIES
Écrit par :
Roger DURAND
Dans le chapitre "Mitochondrie et chloroplaste dans le cycle énergétique"
: …
de l'air que sera récupérée l'énergie libre indispensable à la synthèse de l'ATP (fig. 3). En* revanche, dans un chloroplaste qui fixe l'énergie lumineuse, les phénomènes sont thermodynamiquement inversés. Nous partons de l'eau à potentiel réducteur très bas (+ 820 mV) et nous obtenons du NADPH + H+ à potentiel réducteur élevé (— …
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OCÉAN ET MERS (Vie marine) - Vie pélagique
Écrit par :
Lucien LAUBIER, Jean-Marie PÉRÈS
Dans le chapitre "Nutrition"
: …
la nébulosité ou des saisons. La richesse de l'eau en composés minéraux azotés et phosphorés nécessaires à la *photosynthèse, compte tenu du fait que le dioxyde de carbone existe toujours en quantité suffisante, est le facteur fondamental de la production primaire. D'une façon très générale, les diatomées sont plus exigeantes en ce domaine que les…
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OLIGOÉLÉMENTS
Écrit par :
Jean LAVOLLAY
Dans le chapitre "Rôle des oligoéléments indispensables"
: …
L'ion chlore est en effet activateur de la réaction de Hill, l'un des mécanismes essentiels de la *photosynthèse. L'expérience a montré qu'il est effectivement indispensable à la nutrition des végétaux chlorophylliens, notamment des Lemnacées (Lentilles d'eau). Mais ayant pu cultiver ces espèces dans des conditions de milieu assurant l'…
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ORIGINE DE LA VIE
Écrit par :
André BRACK
Dans le chapitre "Les indices géologiques"
: …
d'une origine biologique. En règle générale, les molécules biologiques qui résultent de la *photosynthèse sont caractérisées par un enrichissement en 12C par rapport aux carbonates minéraux. Ainsi, le rapport 12C/13C passe de 88,99 pour les carbonates marins de référence à des valeurs comprises entre 90,8 et…
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OXYDORÉDUCTIONS, biologie
Écrit par :
René HELLER
Dans le chapitre "Intérêt"
: …
comme on le ferait pour un corps qui tombe, alors qu'ils remontent les potentiels rédox. Dans la *photosynthèse (fig. 2), grâce à l'énergie lumineuse (hν) captée par la chlorophylle, les électrons pourront passer du système H2O/O2 au système APG/AldPG. Dans la respiration, les électrons remontent, par des voies d'ailleurs…
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PEROXYSOME
Écrit par :
Paul MAZLIAK
… *Explorant la cellule à l'aide du microscope électronique, les cytologistes signalèrent l'existence, dans de nombreux tissus, animaux ou végétaux, de particules (« microbodies ») sphériques, ayant 0,5 μ de diamètre environ, entourées d'une seule membrane, au contenu finement granuleux, renfermant parfois un « nucléoïde » ou « pseudocristal ». Les…
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PHOTOCHIMIE
Écrit par :
Jacques JOUSSOT-DUBIEN
Dans le chapitre "Applications de la photochimie"
: …
par exemple à Los Angeles, pour irriter les voies respiratoires et colorer l'atmosphère. La *photosynthèse est certes le processus biologique le plus important dépendant de la lumière. La lumière du soleil absorbée par la chlorophylle, associée à d'autres composés dans le chloroplaste, donne lieu à des réactions complexes que l'on peut…
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PHOTORESPIRATION
Écrit par :
Paul MAZLIAK
… *L'influence de la lumière sur la respiration des plantes vertes a longtemps été tenue pour négligeable. Depuis 1955 cependant, un grand nombre de travaux ont montré que, pour la plupart des plantes vertes, le dégagement de gaz carbonique était deux ou trois fois plus intense à la lumière qu'à l'obscurité. On réserve le nom de photorespiration…
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PHYSIOLOGIE
Écrit par :
Georges CANGUILHEM, Pierre CHOUARD, Maurice FONTAINE, René HELLER, Charles KAYSER, Claude LIORET, Alexis MOYSE
Dans le chapitre "Physiologie du métabolisme végétal"
: …
du xixe siècle. En premier lieu, la production de matière végétale par la *photosynthèse, propriété spécifique des plantes vertes qui correspond dans le domaine agronomique à la capacité de produire des récoltes plus ou moins abondantes, c'est-à-dire, dans le langage actuel, la productivité primaire. Viennent en deuxième…
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PLASTES
Écrit par :
Roger BUVAT, Gérard LEDOIGT
… Bryophytes et des végétaux vasculaires ou végétaux supérieurs. Les chlorophylles, pigments de la *photosynthèse, se trouvent exclusivement dans les plastes et sont généralement associées à des quantités variables de pigments caroténoïdes. D'après leur teneur en ces divers pigments, on distingue trois catégories de plastes : les chloroplastes (…
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RÉSERVES PHYSIOLOGIQUES - Réserves végétales
Écrit par :
Jacques MIÈGE
Dans le chapitre "Réserves liées à l'économie générale de la plante"
: …
puisqu'ils sont synthétisés dans les parenchymes chlorophylliens. Les produits issus de la *photosynthèse non utilisés par les feuilles migrent par voie libérienne vers des parenchymes de réserve où ils se déposeront généralement sous forme de glucides, plus rarement sous forme de lipides qui se constituent au détriment des glucides, ou…
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RESPIRATION
Écrit par :
Pierre DEJOURS, Alexis MOYSE
Dans le chapitre "Photorespiration"
: …
Si la lumière détermine la prédominance des échanges gazeux photosynthétiques, la *photosynthèse s'accompagne, en revanche, d'une respiration particulière, directement liée à l'oxydation rapide de produits intermédiaires du métabolisme de synthèse (ribulose biphosphate). C'est la photorespiration qui restitue à l'atmosphère jusqu'à 50 p. 100 du…
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RYTHMES BIOLOGIQUES ou BIORYTHMES
Écrit par :
Catherine BLAIS, René LAFONT, Bernard MILLET, Alain REINBERG
Dans le chapitre "Caractéristiques et propriétés"
: …
et l'expression rythmique de plusieurs gènes nucléaires (Lumsden, 1991). Son implication dans la *photosynthèse est démontrée, et la régulation qu'il exerce est interprétée comme une préparation à l'activité photosynthétique durant le jour, donc comme une régulation adaptative. Le gène cab, gène nucléaire qui code pour les protéines de l…
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SENEBIER JEAN (1742-1809)
Écrit par :
Jacqueline BROSSOLET
… *Bibliographe et naturaliste suisse d'expression française. Pasteur de Chancy (1769), Jean Senebier s'intéresse aux sciences naturelles et à la chimie (grâce à P.-F. Tingry). En 1775, nommé bibliothécaire de la ville de Genève, il classe méthodiquement les ouvrages. Ses travaux reflètent ses trois centres d'intérêt : Essai sur l'art d'observer…
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SÈVES
Écrit par :
René HELLER
Dans le chapitre "Mécanismes"
: …
retient l'attention des chercheurs : celui de la charge du phloème en saccharose issu de la *photosynthèse (cf. photosynthèse). Celui-ci est synthétisé dans le cytosol (substance colloïdale fondamentale) des cellules chlorophylliennes, d'où il gagne les cellules voisines, puis les cellules de transfert. L'entrée dans les tubes…
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SOLS - Microbiologie
Écrit par :
Yvon DOMMERGUES
Dans le chapitre "Cycle du carbone"
: …
de carbone (CO2) atmosphérique est fixé essentiellement par les organismes autotrophes *photosynthétiques (végétaux chlorophylliens) et, accessoirement, par les micro-organismes chimiosynthétiques. Les résidus végétaux et les cellules microbiennes s'incorporent au sol avec les résidus animaux pour y constituer le compartiment de la …
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SPECTROPHOTOMÉTRIE OPTIQUE
Écrit par :
Dora GRAND
Dans le chapitre "Spectrophotométrie d'absorption"
: …
photolyse laser a permis de préciser la séquence temporelle et spatiale des réactions qui suivent *l'absorption de la lumière par les centres photosynthétiques. L'étape initiale (premier transfert d'électron) a lieu en environ 3 × 10—12 s, à partir de deux dérivés de la chlorophylle, avec un rendement quantique voisin de 1. La cascade…
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THIOBACTÉRIALES
Écrit par :
Jacques POCHON
Dans le chapitre "Bioénergétique"
: …
sauf les Beggiatoales, utilisent l'énergie lumineuse grâce à deux types de pigments. Cette *photosynthèse bactérienne ne libère pas d'oxygène comme chez les plantes, mais la réaction exige un donateur exogène d'électrons (DH2), oxydé au cours du processus :
DH2 est ici l'hydrogène moléculaire, ou un composé…
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VÉGÉTAL - La vie végétale
Écrit par :
François DELAPORTE, Georges MANGENOT
Dans le chapitre "Le pouvoir de synthèse"
: …
sur l'extraordinaire pouvoir de synthèse de tous les Végétaux possédant de la chlorophylle. *Grâce à ce pigment, ils utilisent l'énergie lumineuse pour réaliser, à partir de l'eau et du gaz carbonique, déchets minéraux de la respiration, la synthèse très endothermique des glucides. Ils ont aussi le pouvoir de réduire les nitrates en nitrites…
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WARBURG OTTO HEINRICH (1883-1970)
Écrit par :
Paul MAZLIAK
… jaunes, (1932), les déshydrogénases à nicotinamide (1935), plusieurs enzymes de la glycolyse, etc. *À ces contributions décisives dans le domaine de la respiration, s'ajoutent des travaux importants sur le rendement quantique en photosynthèse. Illuminant des chlorelles par des lumières monochromatiques de diverses longueurs d'onde, Warburg trouva…
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