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AUTOTROPHIE ET PHOTOSYNTHÈSE

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Voies métaboliques et équipement intracellulaire

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Le métabolisme est un ensemble de transformations chimiques qui ont lieu au sein d’une cellule. On se place à l’échelle cellulaire, dans le cytoplasme de la cellule.

On parle d’équipement intracellulaire car ces transformations chimiques ont lieu, entre autres, à l’intérieur de deux organites intracytoplasmiques majeurs :

- le chloroplaste vert (doté de pigments chlorophylliens de couleur verte),

- la mitochondrie (qui n’a pas de couleur et qu’arbitrairement on représente en rouge). 

Au sein de ces deux organites, il y a une interconnexion des voies métaboliques.

 

 

I. La photosynthèse

 

De jour, l’énergie lumineuse reçue à l’échelle de l’organite chlorophyllien permet de réaliser la photosynthèse. « Photosynthèse » : utiliser l’énergie lumineuse (« photo » ) pour fabriquer (« synthèse ») des molécules organiques.

 

Équation bilan simplifiée de la photosynthèse : 6 H2O+ 6 CO2 -> C6H12O6 + 6O2

 

Les molécules minérales H2O et CO2 sont assimilées grâce à l’énergie lumineuse pour fabriquer du glucose C6H12O6 (molécule organique) et un déchet, qui est le dioxygène O2.

Ce métabolisme photosynthétique (ensemble de transformations chimiques) qui aboutit à la synthèse de matière organique a lieu uniquement s’il y a de l’énergie lumineuse, autrement dit, en plein jour, au sein d’un organite : le chloroplaste. On fait entrer de l’eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2) au sein de cet organite chlorophyllien et il en ressort des sucres (glucose) qui peuvent être soit stockés sous forme d’amidon, soit être exportés. On obtient aussi du dioxygène grâce à ce métabolisme photosynthétique.

 

II. La respiration

 

À l’issue de ce métabolisme photosynthétique, à l’échelle de la cellule chlorophyllienne, il y a utilisation de ces produits. Le glucose est utilisé au sein de la mitochondrie pour produire de l’énergie. C’est un autre métabolisme (on ne parle plus de photosynthèse mais de la respiration) : on fait entrer du glucose dans la mitochondrie, qui va être oxydé, transformé, avec intervention de la molécule d’O2 (on remarque qu’elle avait été produite par la photosynthèse ce qui montre l’interconnexion entre les voies métaboliques). Cet O2 permet l’oxydation de la molécule organique et libère un déchet qui est le CO2 (qui n’est pas un déchet pour la photosynthèse mais qui en est un pour la pour le métabolisme respiratoire).

 

Équation bilan simplifiée de la respiration : 6 O2+ C6H12O6 -> 6 CO2 + 6 H2O

 

Le métabolisme de la respiration c’est utiliser du dioxygène (O2) et une molécule organique (glucose) puis c'est libérer du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O), et surtout produire de l’énergie.

 

III. Comparaison entre les deux voies métaboliques

 

- Dans la photosynthèse, l’énergie lumineuse est utilisée pour assimiler du carbone minéral en carbone organique (glucose).

- Dans la respiration, le glucose (carbone organique) est utilisé pour libérer de l’énergie, en l’oxydant grâce au dioxygène atmosphérique et des « déchets » sont produits (CO2 et H2O).

 

A l’échelle de la cellule chlorophyllienne, il y a une interconnexion des voies entre la voie photosynthétique qui produit des molécules organiques et du dioxygène, et la voie mitochondriale qui, par le biais de la respiration, produit beaucoup d’énergie. Celle-ci va servir à tous les travaux cellulaires.

Le jour, il y a une forte production de sucres donc possibilité de stockage à l’intérieur du chloroplaste mais il y a également exportation de ce sucre sous forme de saccharose (molécule neutre qui ne réagit pas et est véhiculée par la sève). Ce sucre vient alimenter les autres organes de la plante non chlorophylliens comme les racines, qui ne réalisent pas la photosynthèse. 

Ces voies de transformations chimiques sont interconnectées, un grand nombre de molécules viennent en interaction entre le chloroplaste et la mitochondrie.