En absorbant la lumière bleue et rouge du soleil, la chlorophylle perd des électrons, qui deviennent des formes mobiles d'énergie chimique qui alimentent la croissance des plantes.

Introduction

Pendant la première moitié de la vie de la Terre à ce jour, l'oxygène était pratiquement absent d'une atmosphère composée principalement d'azote, de dioxyde de carbone et de méthane. L'évolution des animaux et de la vie telle que nous la connaissons aujourd'hui doit tout à .

Il y a environ 2.5 milliard d'années, – les premiers organismes qui ont utilisé la lumière du soleil et le dioxyde de carbone pour produire de l'oxygène et des sucres via la photosynthèse – ont transformé notre atmosphère. Plus tard, les algues ont évolué avec cette capacité, et il y a environ 0.5 milliard d'années, les premières plantes terrestres ont germé.

Les algues, le plancton et les plantes terrestres travaillent désormais ensemble pour maintenir notre atmosphère pleine d'oxygène.

La stratégie

La photosynthèse se produit dans des cellules végétales spéciales appelées s, qui sont le type de cellules trouvées dans les feuilles. Un seul chloroplaste est comme un sac rempli des principaux ingrédients nécessaires à la photosynthèse. Il contient de l'eau absorbée par les racines de la plante, du dioxyde de carbone atmosphérique absorbé par les feuilles et contenus dans des organites repliés en forme de labyrinthe appelés s.

La chlorophylle est la vraie de la photosynthèse. Les cyanobactéries, le plancton et les plantes terrestres dépendent tous de cette molécule sensible à la lumière pour déclencher le processus.

Les molécules de chlorophylle absorbent si mal la lumière verte qu'elles la réfléchissent comme de minuscules miroirs, ce qui fait que nos yeux voient la plupart des feuilles vertes. Ce n'est généralement qu'à l'automne, après la dégradation de la chlorophylle, que l'on perçoit ces infinies nuances de jaune et d'orange produites par On les appelle xanthophylles et carotènes.

Image : Anna Guerrero, [email protected] / CC BY NC SA - Creative Commons Attribution + Non commercial + ShareAlike

Le processus de photosynthèse chez les plantes implique une série d'étapes et de réactions qui utilisent la lumière du soleil, l'eau et le dioxyde de carbone pour produire des sucres que la plante utilise pour pousser. L'oxygène est libéré des feuilles en tant que sous-produit.

Mais la superpuissance de la chlorophylle n'est pas la capacité de réfléchir la lumière verte, c'est la capacité d'absorber la lumière bleue et rouge comme une éponge. La lumière bleue et rouge du soleil dynamise la chlorophylle, lui faisant perdre des électrons, qui deviennent des formes mobiles d'énergie chimique qui alimentent la croissance des plantes. La chlorophylle reconstitue ses électrons perdus non pas en buvant de l'eau mais en la divisant et en prenant des électrons de l'hydrogène, laissant l'oxygène comme sous-produit à « expirer ».

Les électrons libérés de la chlorophylle sont exploités d'au moins deux manières. Premièrement, ils sont utilisés pour accumuler une forte concentration de protons dans l'espace à l'intérieur du thylakoïde (appelé la lumière), qui à son tour entraîne la transformation de l'ADP en —molécule porteuse d'énergie de la nature. Deuxièmement, ils réduisent le NADP+ à . Ces transformations ont lieu dans , la zone à l'extérieur des plis thylakoïdes mais toujours à l'intérieur du "sac" de chloroplaste. L'énergie apportée par l'ATP et le NADPH alimente une série de réactions dans lesquelles le dioxyde de carbone est persuadé de renoncer à sa précieuse cargaison de carbone pour construire et d'autres composés métaboliques clés. Au fur et à mesure que ces réactions (connues sous le nom de cycle de Calvin) se produisent, les molécules sont appauvries en ADP et NADP + retournant aux plis thylakoïdes pour reconstituer leur réserve d'énergie grâce à la chlorophylle stimulée par la lumière du soleil.

Lorsque les plantes ont suffisamment de soleil, d'eau et de sol fertile, le cycle de photosynthèse continue de produire de plus en plus de glucose. Le glucose est comme la nourriture que les plantes utilisent pour construire leur corps. Ils combinent des milliers de molécules de glucose pour former , principal composant de leurs parois cellulaires. Plus ils fabriquent de cellulose, plus ils grossissent.

Le potentiel

La nature, grâce à la photosynthèse, permet aux plantes de convertir l'énergie du soleil en une forme qu'elles et d'autres êtres vivants peuvent utiliser. Les plantes transfèrent cette énergie directement à la plupart des autres êtres vivants sous forme de nourriture ou de nourriture pour les animaux que d'autres animaux mangent.

Les humains extraient également cette énergie indirectement du bois ou de plantes qui se sont décomposées il y a des millions d'années en pétrole, charbon et gaz naturel. Brûler ces matériaux pour fournir de l'électricité et de la chaleur a, par surexploitation, entraîné des conséquences désastreuses qui ont bouleversé l'équilibre de la vie sur Terre.

Et si les humains pouvaient exploiter ce pouvoir d'une manière différente ? Imaginez une chimie verte catalysée par la lumière du soleil au lieu d'avoir à extraire des métaux lourds comme le cuivre, l'étain ou le platine. Pensez au potentiel que les processus chimiques nécessitant peu de chaleur ont pour réduire la consommation d'énergie. Avec une meilleure compréhension de la photosynthèse, nous pouvons transformer l'agriculture pour consommer moins d'eau et préserver plus de terres pour les plantes indigènes et les forêts. Alors que nous continuons à lutter contre le changement climatique, écouter ce que les plantes peuvent nous apprendre peut éclairer une voie plus verte.

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Dernière mise à jour le 9 juin 2021