Chapitre 3/ Les végétaux, des producteurs de matière organique

L’expérience de Van Helmont:

Pour Aristote, puisque l’épandage de fumier améliore les cultures alors les plantes se nourrissent des matières organiques présentes dans le sol. Pour Van Helmont, Aristote à tord! Il croit que les plantes se nourrissent d’air et d’eau: qui dit vrai ?

Pour le prouver, Van Helmont propose l’expérience suivante:

Un arbre de 1 an est planté dans un pot; l’expérience dure 5 ans;
L’arrosage a été régulier de telle sorte que le végétal n’en a jamais manqué;

Résultats de la pesée des arbres débarrassés de la terre :

à T + 1 an = 2,3 kg
à T + 5 ans= 76 kg

Que peut-on en conclure ?

Les mots que vous devez savoir utiliser à la fin du chapitre:

Feuille, parenchyme palissadique, cellule chlorophyllienne, chloroplaste, pigments chlorophylliens, photolyse de l’eau, réduction du CO2, glucose, sève brute et sève élaborée, diversité chimique, tanins, interactions mutualistes, compétition, prédation.

1-La photosynthèse, un phénomène en deux temps:

L’expérience de Gaffron a montré que la photosynthèse se passe en deux temps.

La phase lumineuse de la photosynthèse: les parties aériennes de la plante sont les lieux de production de matière organique, c’est-à-dire des molécules organisées autour de l’atome de carbone et de l’hydrogène, par photosynthèse. Captée par les pigments chlorophylliens, que l’on peut séparer par chromatographie, portés par les thylakoïdes des chloroplastes, l’énergie lumineuse (Expérience d’Engelmann) est convertie en énergie chimique aboutissant à la photolyse de l’eau (Expérience de Ruben et Kamen). Cette photolyse conduit à un gradient de protons H+ (Expérience de Jagendorf) et d’électrons qui aboutit à la libération d’O2 (Expérience d’Engelmann). Il se forme également une molécule hautement énergétique: l’ATP pour Adénosine Triphosphate (Expérience de Jagendorf).

La phase sombre de la photosynthèse: les protons, les électrons et l’énergie apportée par l’ATP permettent la réduction du CO2 lors d’un cycle dit de Calvin (Expérience de Calvin et Benson). Le CO2 réduit forme des liaisons covalentes avec les protons H+, liaisons riches en énergie aboutissant à la production de glucose et d’autres sucres solubles. Toutes les réactions chimiques sont des suites d’oxydo-réduction.

Et chez les plantes, à quoi peuvent bien servir les glucides ainsi produits ?

2-Le devenir des produits de la photosynthèse:

Glucose est sucres solubles circulent dans tous les organes de la plante où ils sont métabolisés, grâce à des enzymes variées, en produits assurant les différentes fonctions biologiques:

Croissance: la croissance et le port de la plante se fait par la production de molécules typiquement végétales que sont la cellulose et la lignine, à l’origine du bois (Expérience de Van Helmont)
Reproduction: le stockage de la matière organique en saccharose, amidon, protéines, lipides, sous forme de réserves dans différents organes (Patate, oignon), permet notamment de résister aux conditions défavorables ou d’assurer la reproduction.
Défense: Les interactions mutualistes ou compétitives avec d’autres espèces ont conduit les végétaux à produire des molécules répulsives, anthocyanes et tanins par exemple. C’est de là que les humains tirent toutes leur pharmacopée.

Conclusion:

Grâce à la photosynthèse, le carbone peut entrer dans la chaine alimentaire et former de la matière organique (C lié à H). Les feuilles sont comme des panneaux solaires capables de convertir l’énergie lumineuse en énergie chimique contenue dans la liaison C-H. C’est pourquoi les énergies fossiles, que sont les charbons et l’essence, sont appelés hydrocarbures. Il faut retenir qu’un seul litre d’hydrocarbure permet de faire le travail de 100 hommes sur une journée! C’est ce qui explique leur succès depuis la révolution industrielle. Cette énergie chimique est utilisée par la plante pour son développement, sa reproduction et sa défense contre la concurrence végétale et animale par le biais de la synthèse de molécules aux effets divers, dont les psychotropes comme la molécule du cannabis, le THC pour TétraHydroCannabinol contenu dans le chanvre.