Comment les végétaux produisent-ils de la matière organique à partir des éléments minéraux de leur environnement ?

Objectif(s)

Comment les végétaux produisent-ils de la matière organique à partir des éléments minéraux de leur environnement ?

Savoir identifier par des expériences la matière organique produite par les végétaux.

Savoir mettre en évidence et connaître les mécanismes et les éléments nécessaires à la production de cette matière organique.

L’Homme, comme tous les êtres vivants est constitué d’eau et de matière organique. Pour survivre dans son environnement, il doit être capable de trouver ces deux éléments en abondance.

La matière organique est un constituant uniquement des êtres vivants. Les animaux doivent se nourrir de matière organique pour produire leur propre matière organique alors que les végétaux peuvent se développer en absence de toute source de matière organique dans leur environnement. Ceci suggère que les végétaux sont capables de produire leur propre matière organique à partir des éléments minéraux qu’ils puisent dans leur milieu de vie.

1. Mise en évidence de la production de matière organique par les végétaux

a. Production de matière par les 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.

b. Identification de la matière produite par les végétaux

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.

2. Les conditions nécessaires à la production de matière par les végétaux

a. Rôle de la lumière

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.

b. Rôle du dioxyde de carbone

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

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