Définir l'autotrophie des végétaux Exercice de connaissances

Les végétaux verts sont à la base de nombreux écosystèmes, on les appelle producteurs primaires, car ce sont eux qui produisent la matière organique pour tout l'écosystème grâce à une réaction métabolique particulière : la photosynthèse. Il s'agit de voir comment on peut mettre en évidence cette propriété des végétaux et les mécanismes qui y sont associés.

Les végétaux verts ou chlorophylliens ne se nourrissent pas directement de matière organique carbonée mais sont capables de la produire. Cette production de matière organique peut être mise en évidence grâce à un colorant : l'eau iodée. En effet, cette eau permet de colorer en bleu nuit les molécules d'amidon qui sont des molécules organiques. Si on colore différentes parties de la plante avec de l'eau iodée, on observe une forte coloration au niveau des parties vertes de la plante comme les feuilles. Si on colore maintenant des cellules de feuilles à l'eau iodée et qu'on les observe au microscope, on observe que ce sont de petits organites ronds qui sont colorés, ce sont les chloroplastes. Donc, on peut en déduire que les chloroplastes vont participer à la synthèse de cette molécule organique. Sans coloration, les chloroplastes sont naturellement colorés en verts car ils contiennent des pigments spécifiques : les chlorophylles. Le végétal vert produit donc sa propre matière organique carbonée dans des organites particuliers, on parle d'organisme autotrophe (du grec "autos" : soi-même et "trophe" : nourriture). Cette caractéristique des végétaux verts met en jeu une réaction métabolique : la photosynthèse.

Celle-ci se déroule dans les cellules du végétal, plus précisément dans les chloroplastes. Si on place des feuilles à la lumière et d'autres à l'obscurité et que l'on procède ensuite à une coloration à l'eau iodée, on observe que seule la feuille placée à la lumière a produit de l'amidon. On en déduit que la lumière est indispensable à cette réaction, on parle donc de photo-autotrophie. Ce sont les pigments chlorophylliens des chloroplastes qui vont capter les photons lumineux. Si on observe maintenant les échanges gazeux entre la plante et l'atmosphère, on observe qu'il y a un rejet de dioxygène et une absorption de dioxyde de carbone. De plus, l'eau est également nécessaire à cette réaction dont le bilan chimique est :

(En présence de lumière) 6 CO₂ + 6 H₂O \ce{->} 6 O₂ + C₆H₁₂O₆

Des expériences ont montré que cette réaction correspond en réalité à deux phases. D'une part, une phase nécessitant de la lumière appelée phase photochimique qui correspond à l'oxydation de l'eau avec libération de dioxygène. D'autre part, une phase chimique de réduction du CO₂ durant laquelle le carbone est fixé sous forme de molécule organique.

Ainsi les végétaux sont autotrophes car ils ont la capacité de faire leur propre matière organique grâce à une réaction métabolique : la photosynthèse.