Question d'origine :
bonjour,
la plante absorbe de l'oxygène et élimine du gaz carbonique lors de la respiration. Simultanément, elle réalise l'opération inverse lors de la photosynthèse. Comment s'organisent ces 2 fonctions ambivalentes en une même géographie (en autre, la feuille) ? En quoi s'influencent-elles ? De quelles quantités comparées de gaz s'agit-il ?..
Merci.
Nicolas S., jardinier à Toulouse.
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 11/05/2007 à 14h14
source : linternaute.com
- Voici tout d’abord une question déjà posée au Guichet du savoir
- « Les plantes échangent des gaz (gaz carbonique, oxygène, vapeur d'eau) avec l'atmosphère environnante par les stomates, situés à la surface des feuilles (1 feuille de chêne : 350 000 stomates, 1 feuille de tournesol : 13 millions) et constitués de 2 cellules en forme de rein qui ménagent entre elles un orifice, l'ostiole, par où circulent les gaz. L'ostiole peut être ouvert ou fermé, et les stomates contrôlent ainsi les échanges gazeux de la plante. En respirant à l'obscurité, une plante absorbe de l'oxygène et accomplit une série de réactions chimiques se terminant dans les mitochondries, assimilables à la combustion lente des substances mises en réserve. Alors que ces substances sont transformées en gaz carbonique, rejeté par la plante, l'énergie qu'elles contenaient est libérée sous forme d'ATP et de chaleur (à la fin de l'hiver, la respiration très active des arums sauvages fait des trous dans la neige). L'énergie récupérée par la cellule est utilisée à divers processus d'entretien et de croissance. Les échanges gazeux liés à la respiration sont inverses de ceux de la photosynthèse, les mécanismes des 2 phénomènes ne font pas intervenir les mêmes compartiments cellulaires ni les mêmes enzymes, mais ils présentent certaines homologies de fonctionnement. Dans la journée, la photosynthèse l'emporte sur la respiration. La nuit, elle s'arrête faute de lumière, les plantes rejettent alors le gaz carbonique et absorbent l'oxygène de l'atmosphère. C'est pour cette raison que l'on recommande de ne pas garder les plantes la nuit dans une chambre à coucher sauf les plantes à métabolisme photosynthétique de type crassulacéen (CAM) (opuntia, ficus, caoutchouc) qui fixent le CO2 la nuit. Certaines plantes présentent, en plus de la respiration mitochondriale, une photorespiration stimulée par la lumière : au cours de la photosynthèse, les chloroplastes peuvent rejeter une partie du carbone fixé sous forme d'acide glycolique. Cet acide passe ensuite dans de petits organites (1 μm de diamètre) : les peroxysomes, où il se trouve oxydé (en acide glyoxylique) par de l'oxygène au cours d'une réaction dont l'un des produits intermédiaires est l'eau oxygénée ou peroxyde d'hydrogène (qui donne son nom aux peroxysomes). L'acide glyoxylique donne du glycocolle (par transamination), passe dans la mitochondrie où il est transformé en sérine (2 molécules de glycocolle → 1 molécule de sérine + CO2 + NH3). La Rubisco présente 2 activités enzymatiques, carboxylase et oxygénase, qui varient selon la concentration en gaz. Cette enzyme peut fixer 1 molécule de CO2 sur le ribulose-biphosphate Rubp (processus photosynthétique) ou fixer une molécule d'O2 sur le Rubp (processus photorespiratoire). La photorespiration ressemble à la respiration par les échanges gazeux, rejet de CO2 et absorption d'O2, mais il n'y a pas ou peu de création d'énergie, le métabolisme et les sites d'échanges de gaz sont différents. La photorespiration entre en compétition avec la photosynthèse et diminue ainsi son rendement. Les plantes à métabolisme photosynthétique en C4 ne présentent pas de photorespiration et présentent ainsi une meilleure fixation du CO2 que les plantes à métabolisme en C3. La photorespiration débute par l'oxydation et le clivage du Rubp par la Rubisco, pour donner de l'acide glycolique. »
Source : Le Quid
- L’article de Wikipedia sur la photosynthèse
- Influence de la concentration en CO2
Les plantes aériennes assimilent le CO2 atmosphérique (0,035% de CO2) tandis que les plantes aquatiques absorbent soit le CO2 dissous (concentration faible : environ 10 µM à pH7), soit les ions bicarbonate HCO3- (concentrations élevées : de l'ordre du mM, mais variable en fonction du pH), qui sont ensuite convertis en CO2 grâce à la réaction catalysée par l'anhydrase carbonique.
La quantité de CO2 disponible est limitante dans des conditions d'éclairement moyen. Par conséquent, une augmentation de la photosynthèse est observée lorsqu'on augmente la concentration de CO2.
Influence de la concentration en CO2 de l'air sur la consommation en CO2 d'une plante verte.
La courbe présente une première partie pseudo linéaire pour laquelle le CO2 est limitant, et une seconde partie qui correspond à un plateau pour lequel l'éclairement est devenu limitant et la photosynthèse maximale dans ces conditions.
Source : La Photosynthèse : généralités
- La photosynthèse et la respiration, extrait de tomatosphere
Pour élargir le sujet : un article du CNRS sur les variations des échanges de gaz carbonique entre le sol et l’atmosphère.
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