Mise en évidence expérimentale
On peut, par des expériences simples, mettre en évidence le phénomène photosynthétique, le localiser et établir sa réaction globale. Celle-ci sera progressivement établie.
Pour chaque expérience, l'équation globale non-démontrée encore, est écrite en grisé. Seules les informations démontrées par l'expérience sont écrites en caractères gras.
L'équation globale sera établie progressivement au fur et à mesure des expériences.
Production d'oxygène à la lumière
Une plante verte éclairée produit du dioxygène. Des expériences anciennes ont montré que cet oxygène permettait la combustion d'une bougie, ou la respiration d'un petit mammifère. A l'obscurité, la plante ne produit pas de dioxygène mais le consomme (respiration).
Intervention du dioxyde de carbone
Lorsqu'une plante verte aquatique (l'élodée du canada) est éclairée, on observe un dégagement de gaz et l'on peut démontrer qu'il s'agit de dioxygène. Cette production de dioxygène ne se réalise que si la plante est en présence d'une source de \(CO_ {2}\) (sous forme d'hydrogénocarbonate de sodium soluble) (Fig. 01).
Entre la lampe et la plante est placé un écran formé d'une cuve pleine d'eau, de manière à éviter un échauffement.
Cette expérience montre qu'une plante verte à la lumière produit de l'oxygène et utilise du dioxyde de carbone.
Nous pouvons ainsi écrire cette formule : \(CO_{2} + H_{2}O\xrightarrow[\textrm{Plante verte}]{\overset{\textrm{Lumi\`ere}}{\downarrow}} (CH_{2}O) + O_{2}\)
La nécessité du dioxyde de carbone peut facilement être mise en évidence en réalisant l'expérience précédente dans différentes conditions :
Eclairage | Solution | \(O_{2}\) |
+ | eau distillée | - |
+ | bicarbonate | + |
- | eau distillée | - |
- | bicarbonate | - |
Synthèse de glucides par la feuille
A la lumière, le dégagement d'O2 en présence de CO2 s'accompagne d'une synthèse de matière organique carbonée. Cette synthèse de matière organique s'effectue uniquement à la lumière et seulement dans les parties vertes du végétal. On peut montrer que cette synthèse se réalise dans les chloroplastes.
1 - Si on réalise un expérience sur une plante entière éclairée ou non, en révélant sur les feuilles la présence d'amidon (avec le lugol, réactif spécifique de l'amidon), on montre qu'une feuille verte produit des glucides à la lumière.
\(CO_{2} + H_{2}O\xrightarrow[\begin{array} {c} \textrm{Plante verte} \\ \textrm{Feuille verte} \end{array}] {\overset{\textrm{Lumi\`ere}}{\downarrow}} (CH_{2}O) + O_{2}\)
2 - Si on réalise la même expérience au microscope (sur des feuilles d'élodée), on montre que cette synthèse se réalise dans les chloroplastes. On peut de plus vérifier que cette synthèse ne se réalise qu'en présence de dioxyde de carbone et produit de l'oxygène. On ajoutera à gauche de l'eau bien que cela n'ait pas été démontré.
\(CO_{2} + (H_{2}O)\xrightarrow[\begin{array} {c} \textrm{Cellule chlorophyllienne} \\ \textrm{Chloroplaste} \end{array}] {\overset{\textrm{Lumi\`ere}}{\downarrow}} (CH_{2}O) + O_{2}\)
3 - Cette dernière expérience représente la transformation globale qui résume le plus simplement possible le phénomène photosynthétique.