Par David Kennedy
Mis à jour le 24 mars 2022
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La photosynthèse est le processus actionné par la lumière que les plantes et certaines bactéries utilisent pour convertir l'énergie solaire en énergie chimique, tandis que la respiration est le mécanisme universel par lequel tous les organismes non végétaux exploitent l'oxygène pour produire l'ATP qui alimente les fonctions cellulaires. Ces deux processus sont essentiels aux cycles mondiaux du carbone et de l'oxygène et soutiennent la vie sur Terre.
Dans les chloroplastes, la chlorophylle absorbe les longueurs d'onde rouges et bleues, convertissant l'énergie lumineuse en énergie chimique stockée sous forme de glucose. La réaction globale est :
6 CO₂ + 6 H₂O + light → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂L'oxygène produit est libéré dans l'atmosphère, tandis que le glucose est utilisé pour la croissance, le stockage ou d'autres réactions biochimiques.
La photosynthèse se produit presque exclusivement dans les cellules du mésophylle des feuilles, où les chloroplastes sont densément emballés. La structure des feuilles – épiderme supérieur et inférieur, mésophylle, nervures et stomates – facilite la capture de la lumière et les échanges gazeux. L'énergie capturée est d'abord stockée sous forme d'ATP, la principale monnaie énergétique de la cellule, synthétisée par le nucléotide adénine-ribose-triphosphate.
Tous les organismes non photosynthétiques, des microbes aux mammifères, dépendent de la respiration pour extraire l'énergie des molécules organiques. L'oxygène est transporté de l'air vers les tissus via la circulation sanguine, où il se diffuse dans les cellules. Les alvéoles des poumons échangent de l'oxygène contre du dioxyde de carbone via un gradient de pression :une pression élevée dans les alvéoles entraîne l'oxygène dans le sang, tandis qu'une pression artérielle plus basse extrait le dioxyde de carbone pour l'expiration.
La respiration cellulaire décompose le glucose par la glycolyse, le cycle de Krebs et la phosphorylation oxydative. La séquence commence dans le cytosol, produisant du pyruvate, qui pénètre dans les mitochondries pour une oxydation ultérieure en CO₂ et H₂O, générant jusqu'à 36 à 38 molécules d'ATP par molécule de glucose. Les mitochondries, souvent appelées les centrales électriques des cellules, convertissent l'énergie potentielle en ATP utilisable.
• Localisation :La photosynthèse est confinée aux chloroplastes des cellules végétales; la respiration a lieu dans le cytosol et les mitochondries de pratiquement toutes les cellules eucaryotes. • Source d'énergie :la photosynthèse nécessite de la lumière ; ce n'est pas le cas de la respiration. • Substrat et produits :la photosynthèse consomme du CO₂ et libère de l'O₂ ; la respiration consomme de l'O₂ et libère du CO₂. L'échange complémentaire d'oxygène et de dioxyde de carbone assure l'équilibre atmosphérique et soutient le flux d'énergie de la biosphère.