PHOTOSYNTHÈSE
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Le terme « photosynthèse » signifie littéralement : synthèse réalisée à l'aide de l'énergie lumineuse. Bien que, en ce sens, différentes réactions synthétiques puissent avoir lieu indépendamment des êtres vivants, il est d'usage de ne désigner par ce mot que la capacité des végétaux chlorophylliens à assimiler le dioxyde de carbone ou gaz carbonique, à la lumière, avec formation de substances organiques. On l'appelait autrefois assimilation chlorophyllienne.
Plus précisément, la photosynthèse comprend l'utilisation de l'énergie lumineuse pour la réduction du dioxyde de carbone par l'eau, donneur d'hydrogène (ou d'électrons + protons), avec synthèse de glucides et libération d'oxygène. Cette réaction est réalisée dans des organites intracellulaires spécialisés, les chloroplastes, porteurs de pigments photorécepteurs, tels que les chlorophylles, les caroténoïdes.
Chloroplastes et photosynthèse
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Comment les végétaux chlorophylliens utilisent la lumière pour assimiler le gaz carbonique et produire des glucides, tout en libérant de l'oxygène.La photosynthèse est le processus par lequel les végétaux chlorophylliens utilisent la lumière, l'eau et le dioxyde de carbone pour obtenir...
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La réduction du dioxyde de carbone par l'eau (ou, chez les bactéries chlorophylliennes, par d'autres substances telles que l'acide sulfhydrique, l'hydrogène ou bien un composé organique, un acétate par exemple) nécessite un apport d'énergie assez élevé. L'originalité du mécanisme est d'utiliser des photons et de les convertir en énergie chimique qui se retrouve dans l'énergie de liaison des atomes de carbone et d'hydrogène dans les glucides formés. Huit photons au moins sont nécessaires pour permettre la réduction d'une molécule de dioxyde de carbone par l'eau.
Deux types de réactions participent à cette réduction. Les unes, purement
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Écrit par :
- Jean LAVOREL : directeur de recherche honoraire au C.N.R.S., correspondant de l'Académie des sciences de Paris
- Alexis MOYSE : professeur honoraire à l'université de Paris-Sud, correspondant de l'Académie des sciences
- Paul MAZLIAK : professeur honoraire de biologie cellulaire à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
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Autres références
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PHOTOSYNTHÈSE : CAPTURE DE L'ÉNERGIE LUMINEUSE
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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/photosynthese-capture-de-l-energie-lumineuse/#i_2377
PHOTOSYNTHÈSE ET ÉNERGIE LUMINEUSE - (repères chronologiques)
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PHOTOSYNTHÈSE ET FIXATION DU CO2 - (repères chronologiques)
1837 H. von Mohl signale la présence de grains d'amidon dans les chloroplastes . 1843 J. von Liebig propose que 1'incorporation du dioxyde de carbone (CO
PHOTOSYNTHÈSE : UTILISATION DU CO2
En faisant absorber à des végétaux du gaz carbonique marqué au carbone 14 (14CO
AGROMÉTÉOROLOGIE
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
ALGUES
Dans le chapitre « L'évolution des eucaryotes et la dissémination de la photosynthèse : le résultat d'emboîtements successifs d'organismes » : […] des organismes sans lien de parenté directe entre eux ont acquis la possibilité de faire la même photosynthèse que les cyanobactéries. Puisque ces bactéries sont à l'origine des plastes des Plantae, on comprend bien que la photosynthèse de ces deux types très différents d'êtres vivants soit la même. Des microalgues vertes ou rouges (de nature […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/algues/#i_2377
AUTOTROPHIE & HÉTÉROTROPHIE
Dans le chapitre « Photosynthèse » : […] isolées de plantes supérieures, demandent un glucide et plusieurs facteurs de croissance. Leur activité photosynthétique n'est pas nulle, mais généralement insuffisante pour leur assurer une autotrophie. Dans l'organisme entier, l'autotrophie est assurée par la coopération des différents organes, des différentes cellules, dont les potentialités se […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/autotrophie-et-heterotrophie/#i_2377
BACTÉRIES
Dans le chapitre « Physiologie des populations bactériennes » : […] capables d'utiliser 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/bacteries/#i_2377
BIOCHIMIE
Dans le chapitre « Biochimie métabolique »
: […]
animal, le monde végétal présente quelques particularités biochimiques, la plus notable et la plus anciennement étudiée étant la
BIOÉNERGÉTIQUE
Dans le chapitre « Les photophosphorylations liées à la photosynthèse »
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BIOSPHÈRE
Dans le chapitre « La structure fonctionnelle de la biosphère »
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BOIS
Dans le chapitre « Composition chimique »
: […]
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CALVIN MELVIN (1911-1997)
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
CELLULE - L'organisation
Dans le chapitre « Conversions d'énergie par la cellule » : […] dinucléotide phosphate. Ce transport met en jeu une chaîne de transporteurs dite chaîne photosynthétique ; deux des réactions d'oxydoréduction se déroulant le long de la chaîne sont des réactions photochimiques qui fournissent l'énergie nécessaire au transport, car celui-ci ne peut se faire spontanément. Chaque réaction photochimique met en jeu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cellule-l-organisation/#i_2377
CHANGEMENT CLIMATIQUE
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Dans le chapitre « Excitation photochimique des chlorophylles et photosynthèse »
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Dans le chapitre « Les échanges naturels entre les réservoirs »
: […]
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ÉCHANGES GAZEUX CHEZ LES PLANTES - (repères chronologiques)
1804 N. T. de Saussure décrit les caractères quantitatifs de la
ÉCOLOGIE
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ÉCOSYSTÈMES
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organismes, des plantes ou des animaux. Cependant, son exploitation énergétique concerne principalement les plantes et les arbres. Grâce à la
HUBER ROBERT (1937- )
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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/robert-huber/#i_2377
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– Le système de dégagement du dioxygène chez les plantes. Les plantes utilisent la lumière solaire pour oxyder l'eau en dioxygène. C'est la
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MICHEL HARTMUT (1948- )
de cristallisation à d'autres 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
MITCHELL PETER DENNIS (1920-1992)
suite d'une perméabilisation 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
MITOCHONDRIES
Dans le chapitre « Mitochondrie et chloroplaste dans le cycle énergétique » : […] 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 (— 320 mV). L'énergie nécessaire pour remonter le sens thermodynamique est apportée par […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mitochondries/#i_2377
OCÉAN ET MERS (Vie marine) - Vie pélagique
Dans le chapitre « Nutrition » : […] 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 dinoflagellés. Ainsi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ocean-et-mers-vie-marine-vie-pelagique/#i_2377
OLIGOÉLÉMENTS
Dans le chapitre « Rôle des oligoéléments indispensables »
: […]
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ORIGINE DE LA VIE
Dans le chapitre « Les indices géologiques »
: […]
C) organique présente dans ces sédiments est troublante et pourrait témoigner d'une origine biologique. En règle générale, les molécules biologiques qui résultent de la
OXYDORÉDUCTIONS, biologie
Dans le chapitre « La théorie chimioosmotique » : […] du succinate, il n'y en a plus que deux, car la différence de potentiel rédox entre la sortie et l'entrée du complexe II (0,065 V) n'est pas suffisante. Dans la photosynthèse, il y a sur le trajet acyclique des électrons deux sites de phosphorylations (fig. 4), auxquels s'ajoutent des photophosphorylations cycliques sur les retours à partir de Fd […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/oxydoreductions-biologie/#i_2377
PEROXYSOME
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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/peroxysome/#i_2377
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Dans le chapitre « Applications de la photochimie »
: […]
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 globalement et schématiquement représenter par :
PHOTORESPIRATION
(au sens large) peut être mise en évidence très simplement : une plante très éclairée, placée dans une enceinte close, épuise progressivement (par sa
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Dans le chapitre « Plancton et climat »
: […]
Au-delà de son rôle nourricier, le plancton est également un acteur important du cycle des éléments et du climat de la planète. Grâce à la photosynthèse, le phytoplancton
PLANTES
Dans le chapitre « Physiologie des plantes »
: […]
Par le
PLASTES
Les
RÉSERVES PHYSIOLOGIQUES - Réserves végétales
Dans le chapitre « Réserves hydriques »
: […]
foliaire, leur physiologie et leur métabolisme. Elles les conduisent à conserver l'eau tout en ayant une photosynthèse maximale sous des conditions d'aridité. Cette dernière est de type CAM (métabolisme acide crassulacéen). D'une manière inaccoutumée, les stomates des plantes CAM sont ouverts la nuit de manière à absorber le CO
RESPIRATION
Dans le chapitre « Photorespiration »
: […]
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RYTHMES BIOLOGIQUES ou BIORYTHMES
Dans le chapitre « Caractéristiques et propriétés »
: […]
différentes fonctions 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
SENEBIER JEAN (1742-1809)
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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/jean-senebier/#i_2377
SÈVES
Dans le chapitre « Mécanismes » : […] Un autre problème 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/seves/#i_2377
SOLS - Microbiologie
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SPECTROPHOTOMÉTRIE OPTIQUE
Dans le chapitre « Spectrophotométrie d'absorption » : […] 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectrophotometrie-optique/#i_2377
THIOBACTÉRIALES
Dans le chapitre « Bioénergétique »
: […]
Toutes ces bactéries, sauf les Beggiatoales, utilisent l'énergie lumineuse grâce à deux types de pigments. Cette
VÉGÉTAL
Dans le chapitre « Quels sont les organismes considérés aujourd’hui comme des végétaux ? »
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WARBURG OTTO HEINRICH (1883-1970)
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 que quatre […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/otto-heinrich-warburg/#i_2377
Voir aussi
Pour citer l’article
Jean LAVOREL, Alexis MOYSE, Paul MAZLIAK, « PHOTOSYNTHÈSE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 05 novembre 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/photosynthese/
