La photosynthèse produit des composés organiques utiles à partir du CO2

Stratégie biologique

Unitées

Équipe AskNature

Image: Simon Koopman / CC BY SA - Attribution Creative Commons + Partage dans les mêmes conditions

Catalyser la décomposition chimique

La vie dépend de la formation et de la décomposition de molécules biologiques. Les catalyseurs, sous forme de protéines ou d'ARN, jouent un rôle important en augmentant considérablement la vitesse d'une transformation chimique, sans être consommés dans la réaction. Le rôle régulateur que jouent les catalyseurs dans les cascades biochimiques complexes est l'une des raisons pour lesquelles tant de transformations chimiques simultanées peuvent se produire à l'intérieur des cellules vivantes dans l'eau aux conditions ambiantes. Par exemple, considérons la décomposition catalytique à 10 enzymes et la transformation du glucose en pyruvate dans la voie métabolique de la glycolyse.

Rechercher cette fonction

Assembler chimiquement des composés organiques

Une partie de la raison pour laquelle les réactions de synthèse (assemblage chimique) peuvent se produire dans des conditions aussi douces que la température ambiante et la pression dans l'eau est que le plus souvent, elles se produisent de manière progressive, à médiation enzymatique, en sirotant ou en libérant de petites quantités d'énergie à chaque étape. . Par exemple, la synthèse du glucose à partir du dioxyde de carbone dans le cycle de Calvin est un processus en 15 étapes, chaque étape étant régulée par une enzyme différente.

Rechercher cette fonction

Décomposer chimiquement les composés inorganiques

La grande majorité des processus biochimiques d'assemblage et de décomposition, même par les organismes les plus complexes, se produisent dans les cellules. En effet, les cellules sont capables d'effectuer des centaines, voire des milliers de transformations chimiques en même temps dans des conditions favorables à la vie (température et pression ambiantes en milieu aqueux). Par exemple, le pyrophosphate inorganique est hydrolysé pour former deux groupes phosphate dans la voie de dégradation cellulaire des acides gras.

Rechercher cette fonction

Unitées

Phylum Plantae (« plantes ») : angiospermes, gymnospermes, algues vertes, etc.

Les plantes ont évolué en utilisant des structures spéciales au sein de leurs cellules pour exploiter l'énergie directement de la lumière du soleil. Il existe actuellement plus de 350,000 500 espèces de plantes connues, notamment des angiospermes (arbres et plantes à fleurs), des gymnospermes (conifères, gingkos et autres), des fougères, des hornworts, des hépatiques, des mousses et des algues vertes. Alors que la plupart obtiennent de l'énergie par le processus de photosynthèse, certains sont partiellement carnivores, se nourrissant du corps des insectes, et d'autres sont des parasites des plantes, se nourrissant entièrement d'autres plantes. Les plantes se reproduisent par les fruits, les graines, les spores et même de manière asexuée. Ils ont évolué il y a environ XNUMX millions d'années et peuvent maintenant être trouvés sur tous les continents du monde.

Rechercher ce système vivant

Thin Air

Les arbres se construisent principalement à partir du dioxyde de carbone dans l'air qui nous entoure. Pouvons-nous apprendre à copier leurs secrets d'ingénierie? Une bande dessinée graphique captivante explore cette question impérieuse.

Voir la ressource

La photosynthèse chez les plantes fabrique des composés organiques utiles à partir du dioxyde de carbone par des réactions de fixation du carbone.

Procédé selon la dans les plantes implique une série d'étapes et de réactions qui utilisent l'énergie solaire, l'eau et le dioxyde de carbone pour produire de l'oxygène et des composés organiques. Le dioxyde de carbone sert de source de carbone et entre dans le processus photosynthétique dans une série de réactions appelées réactions de fixation du carbone (également appelées réactions sombres). Ces réactions font suite aux réactions de transduction d'énergie (ou réactions lumineuses) qui convertir l'énergie solaire en énergie chimique sous la forme de et molécules, qui fournissent de l'énergie pour conduire les réactions de fixation du carbone.

Le CO2 pénètre dans la plupart des plantes par les pores (stomates) de la surface des feuilles ou des tiges. Dans les algues photosynthétiques et , le CO2 est prélevé dans l'eau environnante. Une fois dans une cellule photosynthétique, le CO2 est "fixé" (lié par covalence) à une molécule organique à l'aide de l'enzyme. Chez de nombreuses espèces végétales, cette réaction initiale est catalysée par l'enzyme Rubisco, l'enzyme la plus abondante au monde.

Dans une série cyclique de réactions appelée cycle de Calvin ou voie C3, la molécule contenant du carbone résultant de cette première réaction de fixation est convertie en divers composés en utilisant l'énergie de l'ATP et du NADPH. Les produits du cycle de Calvin comprennent un sucre simple qui est ensuite converti en glucides comme , le saccharose et l'amidon, qui sont d'importantes sources d'énergie pour la plante. Le cycle régénère également les molécules du réactif initial avec lesquelles plus de CO2 se liera à un autre tour du cycle.

L'intérêt pour apprendre et appliquer comment les plantes activent et convertissent le CO2 en produits utiles est particulièrement élevé, car le CO2 est abondant dans l'atmosphère mais est chimiquement stable et nécessite une grande quantité d'énergie pour se convertir en composés utiles dans les processus industriels.

Pour plus d'informations sur d'autres parties du processus photosynthétique, consultez ces stratégies connexes :
molécules absorbent et transfèrent l'énergie solaire : le koki'o de Cooke
facilite la séparation de l'eau : les plantes
La photosynthèse convertit l'énergie solaire en énergie chimique : les plantes

Image: Simon Koopmann / Wikimédia commons / CC BY SA - Attribution Creative Commons + Partage dans les mêmes conditions

Woodsorrel (Oxalis). La photo a été prise dans la réserve naturelle Wagenmoos près d'Udligenswil LU, Suisse.

Image: Mike Jones / CC BY SA - Attribution Creative Commons + Partage dans les mêmes conditions

Innovations connexes

Innovation : Industrie

Biomatériau plastique alternatif inspiré des micro-organismes océaniques

Nouvelles Technologies de la Lumière

AirCarbon de Newlight Technologies utilise des micro-organismes océaniques pour convertir le CO2 en PHB, un bioplastique facilement utilisable.

Innovation : Industrie

Système catalytique haute performance inspiré des plantes

Novomer

Novo22 de Novomer utilise du dioxyde de carbone pour produire des polymères plastiques biodégradables.

Dernière mise à jour le 13 janvier 2017

Références

"Le cycle de Calvin utilise les produits des réactions lumineuses de la photosynthèse, l'ATP et le NADPH, pour fixer l'atmosphère CO₂en squelettes carbonés directement utilisés pour la biosynthèse de l'amidon et du saccharose (Figure 1) (Woodrow et Berry 1988 ; Geiger et Servaites 1995 ; Quick et Neuhaus 1997). Ce cycle comprend 11 enzymes différentes, catalysant 13 réactions, et est initié par l'enzyme ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase oxygénase (Rubisco) qui catalyse la carboxylation du CO₂ molécule acceptrice, le ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP). Le 3-phosphoglycérate (3-PGA) formé par cette réaction est ensuite utilisé pour former les phosphates de triose, le phosphate de glycéraldéhyde (G-3-P) et le phosphate de dihydroxyacétone (DHAP), via deux réactions qui consomment de l'ATP et du NADPH. La phase de régénération du cycle implique une série de réactions qui convertissent les phosphates de triose en CO₂ molécule acceptrice, RuBP. La majorité du phosphate de triose produit dans le cycle de Calvin reste dans le cycle pour régénérer le RuBP. Cependant, les composés carbonés produits dans ce cycle sont essentiels à la croissance et au développement de la plante et, par conséquent, les phosphates de triose sortent du cycle et sont utilisés pour synthétiser le saccharose et l'amidon. (Raines 2003:2)

Article de revue

Le cycle de Calvin revisité

Recherche sur la photosynthèse | 01/01/2003 | Raines CA

aperçu intégré

Références

Réserver

Fixation du dioxyde de carbone

Laboratoire national de Brookhaven | 01/01/2000 | Fujita E; DuBois DL

aperçu intégré

DemandezNature