La photosynthèse des végétaux

Approche expérimentale :
Prenons une plante et plaçons la moitié de ses feuilles à l’obscurité et l’autre moitié en plein soleil. Au bout de 12h, nous récupérons les feuilles du plant et nous les plaçons à l’étuve à 100°C afin de les déshydrater.

Dans ces conditions, on constate que la masse sèche des feuilles placées à la lumière est supérieure à celle des feuilles placées à l’obscurité. Donc, la plante a produit de la matière en présence de lumière.

Approche expérimentale :
Sur le plant précédent, on prélève des feuilles ayant été placées 12h soit à l’obscurité, soit à la lumière. On les décolore en les plongeant dans de l’alcool bouillant afin de se débarrasser de la chlorophylle. Après refroidissement, on incube ces feuilles dans de l’eau iodée, un colorant spécifique de l’amidon.

On constate que les feuilles ayant été placées à l’obscurité restent jaunes alors que celles ayant été placées à la lumière adoptent une coloration bleu-noire. Cette coloration traduit la présence d’amidon.
L’amidon est une molécule organique et plus précisément un glucide complexe formé par l’enchaînement de glucose. Il sert de réserve énergétique aux végétaux.

Précédemment, on a vu que ce sont les feuilles ayant été placées à la lumière qui ont produit de la matière organique.
Si on réalise une expérience similaire avec des feuilles d’élodées (plante aquatique), et que l’on observe les feuilles après coloration à l’eau iodée on constate que :

• la coloration est spécifique des feuilles ayant été placées à la lumière ;
• la coloration est localisée essentiellement dans les chloroplastes.

Les chloroplastes sont des organites cellulaires qui caractérisent les végétaux chlorophylliens. Ils contiennent notamment la chlorophylle, pigment qui donne sa couleur verte aux végétaux.
Donc, la réaction de synthèse de la matière organique a lieu dans les chloroplastes et fait intervenir la chlorophylle qui va agir en capturant l’énergie lumineuse

Approche expérimentale :
Lorsque l’on place des végétaux verts dans une enceinte fermée en présence de lumière, on constate que la quantité de dioxyde de carbone diminue dans l’enceinte au cours du temps.
Le dioxyde de carbone pourrait donc intervenir dans la synthèse de matière organique par les végétaux.
Pour tester cette hypothèse, on place des feuilles dans un récipient fermé hermétiquement et contenant de la potasse (absorbe le CO₂ de l’air) et d'autres feuilles dans un récipient contenant une eau riche en CO₂. On expose le plant ainsi équipé 24h à la lumière puis on traite les feuilles à l’alcool bouillant avant de les colorer à l’eau iodée.

On constate que seule la feuille ayant été mise en présence d’eau enrichie en CO₂ adopte une couleur bleu-noire caractéristique.
Ceci prouve que le CO₂ contenu dans l’air est utilisé par les végétaux pour produire de la matière organique. Il apporte notamment le carbone qui sert de squelette à toutes les molécules organiques.

La lecture de l’étiquette d’un engrais que l’on utilise pour les plantes d’intérieur ou de jardin nous indique qu’il contient différents sels minéraux : du P₂0₅, du K₂0, du MgO et des nitrates apportant respectivement du phosphore (P), du potassium (K), du magnésium (Mg) et de l’azote (N).

Approche expérimentale :
Des plants de végétaux verts sont mis en culture dans un milieu de synthèse contenant ou non des sels minéraux. On mesure la biomasse produite au bout de deux mois de culture pour chaque plant.

 

Les résultats sont présentés dans le tableau suivant :

On constate que les plants produisent efficacement de la matière en présence de sels minéraux et notamment en présence d’azote. Ces derniers participent donc bien à la production de matière organique par les végétaux chlorophylliens.