Les plantes sont un élément important de ton programme de spécialité SVT (sciences de la vie et de la Terre) en classe de terminale. Dans cet article, nous revenons avec toi sur les spécificités de ces dernières. Comment la plante produit-elle de l’énergie ? Qu’est-ce que la photosynthèse ? Pour en savoir plus sur la production de matière organique par la plante, poursuis ta lecture.
Le mécanisme de la photosynthèse
Avant toute chose, une petite définition s’impose. La photosynthèse est le « processus de fabrication de matière organique à partir du gaz carbonique de l’atmosphère et d’eau, utilisant la lumière solaire comme source d’énergie et produisant un dégagement d’oxygène » (Larousse).
Mais où et comment a-t-elle lieu ?
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Les chloroplastes : organismes cellulaires réalisant la photosynthèse
Les chloroplastes
Le chloroplaste est un organite cellulaire que l’on trouve dans les cellules végétales dites chlorophylliennes des feuilles d’une plante. Les chloroplastes sont les organites responsables de la photosynthèse : en présence de lumière, indispensable au mécanisme, les chloroplastes produisent de la matière organique telle que l’amidon, une forme de glucide.
La chlorophylle : pigments des chloroplastes
La chlorophylle correspond à un ensemble de pigments (carotènes, chlorophylles A et B, xantrjophylles). La couleur verte des feuilles est donc due à la chlorophylle contenue dans les chloroplastes, et plus précisément dans les thylakoïdes.
Un thylakoïde est un sac membraneux aplati contenant la chlorophylle dans un chloroplaste. Dans une bactérie photosynthétique, le thylakoïde est appelé un chromatophore.
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La photosynthèse : processus biochimiques
La photosynthèse survient chez les plantes chlorophylliennes en présence de lumière. Elle se divise en deux phases distinctes, mais complémentaires l’une de l’autre, permettant la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique.
La phase photochimique
La phase photochimique, rapide, a lieu dans les membranes des thylakoïdes contenant la chlorophylle. Elle implique directement la lumière.
La phase chimique
La phase chimique, lente, a lieu dans le stroma (tissu de base de la cellule végétale), et permet l’incorporation du C02 à la matière organique.
Molécules de la photosynthèse
Plusieurs molécules interviennent et subissent des transformations au cours de la photosynthèse : des molécules d’eau libèrent du dioxygène, des protons et des électrons, sous l’effet de l’oxydation.
L’on décrit la photosynthèse par les équations suivantes :
- Photolyse de l’eau oxydation:
- H20 à 2H+ + 2e– + 02
- Réduction du dioxyde de carbone (captation des électrons libérés) :
- C02 + 2H+ + 2e– → CH2O
- Synthèse de la photosynthèse:
- 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Utilisation de la matière organique produite
Une source d’énergie pour les cellules et la plante
La photosynthèse résulte en la conversion d’énergie lumineuse en matière organique, utilisée comme source d’énergie en partie par les cellules chlorophylliennes elles-mêmes, le reste étant acheminé par la sève élaborée vers les organes non chlorophylliens de la plante (bourgeons, fruits, racines) sous forme de sucs et d’acides aminés, deux molécules solubles, où ils seront à nouveau transformés en composés organiques ou métabolites secondaires (cellulose, amidon, tanin, etc.).
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La croissance et le maintien de la plante
La cellulose
Comment la plante tient-elle debout ? Grâce à sa paroi, support rigide extérieur de la plante. Avant leur allongement, les jeunes cellules sont fines et sujettes à l’extension grâce à trois procédés, en présence d’auxine :
- Une rupture des liaisons entre les molécules composant la paroi, entraînant un relâchement de celle-ci.
- La pression de turgescence permettant le gonflement des cellules est due à un appel d’eau de l’environnement de l’extérieur au sein des cellules par dissolution des métabolites dans la cellule.
- L’incorporation de nouvelles molécules et leur extension entraînent la synthèse de nouvelles parois.
Tu l’auras compris, pour se tenir debout, une plante a besoin de la pression de turgescence, sinon, elle flétrit.
Plus précisément, les jeunes cellules sont composées de cellulose, un polymère de glucose, qui s’épaissit au fur et à mesure jusqu’à devenir rigide.
Les lignines
Les lignines sont d’autres composés organiques qui, tout comme la cellulose, s’épaississent sous forme de xylèmes secondaires, à la fois léger et résistant, permettant une croissance importante de la plante.
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La constitution de stocks
Certaines plantes possèdent des organes dont la fonction est de stocker les matières organiques en prévision de conditions climatiques plus favorables à la photosynthèse (hiver, fortes chaleurs, etc.). Ces organes peuvent avoir différentes natures :
- Selon leur nature, les graines contiennent des réserves glucidiques (riz), lipidiques (amande), protéiques (lentille), qui serviront de nourriture à la nouvelle plante lors de la germination chez les plantes annuelles.
- Les organes souterrains des plantes herbacées (tubercules, bulbes, etc.) stockent des réserves glucidiques (amidon, saccharose) à l’abri des températures externes.
L’interaction avec l’environnement extérieur
La matière organique produite par la photosynthèse intervient directement ou indirectement dans les interactions entre l’environnement de la plante et celle-ci. Les interactions ont deux natures :
- Les interactions mutualistes sont bénéfiques à deux espèces interagissant entre elles et contribuent à leur survie et reproduction.
- Les interactions non réciproques permettent à la plante de se protéger et de survivre.
