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La Photosynthèse
 
01 - Les organismes autotrophes au carbone

Les êtres vivants sont composés de :

  • de substances organiques (Glucides, Lipides, Protéines, Acides Nucléiques, etc.)
  • d'eau et de sels minéraux

Or, les composés organiques sont continuellement renouvelés (synthèse/dégradation). Les êtres vivants sont donc des " systèmes ouverts " qui échangent de la matière et de l’énergie avec leur environnement. Ils ont besoin d’eau et de sels minéraux, de carbone, d’azote et d’une source d’énergie.

Selon la nature des besoins et la source d’énergie utilisée, on distingue :

  • les organismes autotrophes qui sont capables d’utiliser des éléments inorganiques pour synthétiser leurs propres constituants organiques,
  • les organismes hétérotrophes qui sont incapables d’effectuer eux mêmes les synthèses de leurs constituants à partir d’éléments minéraux.

A ceci, se superpose la distinction suivante :

  • les organismes phototrophes qui sont capables d’utiliser l’énergie lumineuse et de convertir cette énergie en étapes chimiques,
  • les organismes chimiotrophes qui utilisent uniquement l’énergie chimique récupérée au cours de l’oxydation des composés organiques réduits présents dans leur alimentation.

Chez les organismes Eucaryotes, d'une manière générale, les organismes autotrophes sont aussi phototrophes et les organismes hétérotrophes sont aussi chimiotrophes.
Ces deux types de caractéristiques ne sont cependant pas toujours couplées chez les bactéries (Procaryotes) où les types trophiques sont plus complexes (voir types trophiques des bactéries).

1 - Organismes hétérotrophes et chimiotrophes (animaux, champignons…)
Ils utilisent des substances organiques réduites à la fois comme source d’énergie et source de pouvoir réducteur. Exemples en images

Schéma général du métabolisme d'une cellule hétérotrophe / chimiotrophe. Les intermédiaires sont :

  • 1 = ATP, intermédiaire énergétique
  • 2 = NAD(P)H, coenzyme d'oxydo-réduction
  • 3 = pyruvate, malate, oxaloacétate, acétyl CoA etc. (molécules du métabolisme intermédiaire).

2 - Organismes autotrophes et phototrophes (végétaux chlorophylliens…) 

Cet ensemble recouvre l'ensemble des végétaux chlorophylliens. Exemples en images

Algues (Brunes, Rouges, Vertes)
Embryophytes
(= Cormophytes)
plantes terrestres,
porteuses d’embryon)
Bryophytes (Hépatiques, Mousses)
Trachéophytes
(Plantes vascularisées)
Ptéridophytes (fougères, Prêles, Lycopodes…)
Spermaphytes
plantes à ovules et à graines
Gymnospermes
(ovule nu)
(Gingko, conifères…)
Angiospermes
(plantes à fleurs)

Tous ces végétaux utilisent la lumière comme source d’énergie et l’eau comme pouvoir réducteur.

Schéma général du métabolisme d'une cellule autotrophe / phototrophe. Les intermédiaires sont :

  • 1 = ATP, intermédiaire énergétique
  • 2 = NAD(P)H, coenzyme d'oxydo-réduction
  • 3 = pyruvate, malate, oxaloacétate, acétyl CoA etc. (molécules du métabolisme intermédiaire).
 

Remarque : chez tous les trachéophytes :

  • l’appareil aérien est autotrophe
  • l’apppareil racinaire, l’embryon, la plantule (et certaines plantes parasites) sont hétérotrophes.
3 - Le cycle de l'oxygène et du carbone
 

La photosynthèse des végétaux chlorophylliens est responsable de la fixation et de la réduction de CO2, du C organique ainsi que de la libération de O2. A l’inverse, la fonction respiratoire des organes et organismes non chlorophylliens est responsable de l’oxydation des composés organiques (consommation de O2, libération de CO2).
Il en résulte un cycle pour le carbone et un cycle pour l’oxygène qui sont antiparallèles.

Cycle du carbone et cycle de l'oxygène.
 

Pour voir ce cycle avec une autre représentation : cycle du carbone et flux d'énergie

La réserve en CO2 est faible, environ 0,035 % très vite épuisée si la respiration et la fermentation et les processus de combustion ne recyclaient pas ce composé.
La quantité de O2 est beaucoup plus élevée (environ 21%) mais la photosynthèse assure seule le renouvellement de l’oxygène qui s’épuiserait en quelques milliers d’années si la respiration (+ combustions) continuaient à leur vitesse actuelle.

   
Pour accéder aux autres pages du document
01 - Quels sont les organismes autotrophes? 13 - Structure et fonctionnement du thylacoïde
02 - Où se déroule la photosynthèse? 14 - Comment se forme l'ATP ?
03 - Comment établir l'équation globale de la photosynthèse? 15 - Stucture et fonctionnement de l'ATP synthase
04 - Quels sont les pigments de la photosynthèse? 16 - Quel est le premier corps formé?
05 - Comment mesurer la photosynthèse? 17 - Les étapes du cycle de Calvin
06 - Action des facteurs externes 18 - La photorespiration
07 - La photosynthèse se découpe en deux groupes de réactions 19 - Bilan
08 - Qu'est ce qu'un photosystème ? 20 - Dans la cellule chlorophyllienne
09 - Structure et fonctionnement du PSII 21 - Dans la plante entière
10 - Le système d'oxydation de l'eau

22 - La photosynthèse en C4

11 - Structure et fonctionnement du PSI 23 - La photosynthèse des plantes CAM
12 - Le schéma en Z  
François Moreau et Roger Prat
 
Dernières modifications : 01 avril 2008
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