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La grande majorité des végétaux sont autotrophes, c'est-à-dire qu'ils se nourrissent du gaz carbonique de l'atmosphère, d'eau et de sels minéraux puisés dans le sol, qu'ils transforment en matière vivante. La photosynthèse est le mécanisme qui permet à la plante d'utiliser l'énergie lumineuse pour effectuer la transformation de molécules simples en matière organique. Elle a lieu dans des structures cellulaires spécifiques, les chloroplastes. La photosynthèse participe au métabolisme des plantes, au même titre que la respiration.
La photosynthèse a généralement lieu dans les feuilles. Les cellules des feuilles renferment de nombreux chloroplastes (jusqu'à 50 par cellule). Ces organites contiennent un pigment vert, la chlorophylle, capable de capter l'énergie lumineuse. Cette énergie sert à fabriquer des molécules de sucres à partir de l'eau puisée dans le sol par les racines et du gaz carbonique de l'atmosphère, capté par les feuilles. Les sucres produits par photosynthèse sont ensuite distribués dans toute la plante.
La première phase de la photosynthèse, appelée phase claire, nécessite l'éclairage de la feuille. La chlorophylle qui est enchâssée dans la membrane des thylakoïdes absorbe l'énergie lumineuse. Cette absorption d'énergie s'accompagne de la dégradation de molécules d'eau et de la libération d'oxygène. Dans une seconde phase indépendante de la lumière, appelée phase sombre, l'énergie absorbée par la chlorophylle est utilisée pour la transformation de molécules de gaz carbonique en molécules de sucres.
Les sucres fabriqués par la photosynthèse sont emmagasinés dans la cellule sous forme d'amidon, transformés en d’autres molécules organiques, comme les protéines, ou dégradés dans les mitochondries lors de la respiration pour subvenir aux besoins énergétiques de la plante.
Le métabolisme est l'ensemble des réactions chimiques qui permettent à un être vivant de vivre et de se développer. On distingue les réactions de construction de matière vivante (anabolisme) et les réactions de dégradation (catabolisme). Ces réactions ont lieu à l'intérieur de chacune des cellules de l'organisme.
La photosynthèse, qui aboutit à la fabrication des sucres, permet l'édification de la plante. Elle consomme de l'énergie lumineuse, de l'eau et du gaz carbonique. La respiration, au contraire, consiste en la dégradation des sucres. Elle génère l'énergie nécessaire aux différentes activités de la plante, comme la croissance et la reproduction. Pour que la plante croisse, il faut que la quantité de matière organique fabriquée par la photosynthèse excède les pertes dues à la respiration.
Les échanges gazeux entre la plante et l'atmosphère se font à travers de minuscules pores, les stomates, situés principalement sous les feuilles. Les stomates sont constitués de deux cellules encadrant une ouverture, l'ostiole. Selon les besoins de la plante, les stomates s'ouvrent ou se ferment. Lors de la photosynthèse, les plantes consomment du gaz carbonique et libèrent de l'oxygène. L'inverse se produit quand les plantes respirent. La respiration et la photosynthèse jouent ainsi un rôle majeur dans le maintien de l'équilibre des gaz de l'atmosphère. De plus, les plantes transpirent : de la vapeur d'eau s'échappe des feuilles par les stomates. Cette transpiration foliaire permet à la plante de maintenir une teneur en eau optimale.
Voir aussi : cellule végétale
