Respiration et photosynthèse - grenoble- .Respiration et Photosynthèse – histoire et secrets

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Text of Respiration et photosynthèse - grenoble- .Respiration et Photosynthèse – histoire et secrets

  • Respiration et photosynthseHistoire et secrets d'une quation

    Claude Lance

    17, avenue du Hoggar Parc dActivit de Courtabuf - BP 112

    91944 Les Ulis Cedex A - France

    lauraTexte tap la machine

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  • Grenoble Sciences

    Grenoble Sciences est un centre de conseil, expertise et labellisation de lenseignement suprieur franais. Il expertise les projets scientifiques des auteurs dans une dmarche plusieurs niveaux (rfrs anonymes, comit de lecture interactif) qui permet la labellisa-tion des meilleurs projets aprs leur optimisation. Les ouvrages labelliss dans une col-lection de Grenoble Sciences ou portant la mention Slectionn par Grenoble Sciences (Selected by Grenoble Sciences) correspondent :

    des projets clairement dfinis sans contrainte de mode ou de programme, des qualits scientifiques et pdagogiques certifies par le mode de slection (les membres du comit de lecture interactif sont cits au dbut de louvrage), une qualit de ralisation assure par le centre technique de Grenoble Sciences.

    Directeur scientifique de Grenoble Sciences

    Jean Bornarel, Professeur lUniversit Joseph Fourier, Grenoble 1On peut mieux connatre Grenoble Sciences en visitant le site web :

    https://grenoble-sciences.ujf-grenoble.frOn peut galement contacter directement Grenoble Sciences :

    Tl (33) 4 76 51 46 95, e-mail : grenoble.sciences@ujf-grenoble.fr

    Livres et pap-ebooks

    Grenoble Sciences labellise des livres papier (en langue franaise et en langue anglaise) mais galement des ouvrages utilisant dautres supports. Dans ce contexte, situons le concept de pap-ebook qui se compose de deux lments :

    un livre papier qui demeure lobjet central avec toutes les qualits que lon connat au livre papier un site web compagnon qui propose : des lments permettant de combler les lacunes du lecteur qui ne possderait pas les

    prrequis ncessaires une utilisation optimale de louvrage, des exercices pour sentrainer, des complments pour approfondir un thme, trouver des liens sur internet...

    Le livre du pap-ebook est autosuffisant et nombreux sont les lecteurs qui nutiliseront pas le site web compagnon. Dautres pourront lutiliser et ce, chacun sa manire. Un livre qui fait partie dun pap-ebook porte en premire de couverture un logo caractristique et le lecteur trouvera des sites compagnons ladresse internet suivante :

    https://grenoble-sciences.ujf-grenoble.fr/pap-ebooks

    Grenoble Sciences bnficie du soutien du Ministre de lEnseignement suprieur et de la Recherche et de la Rgion Rhne-Alpes

    Grenoble Sciences est rattach lUniversit Joseph Fourier de Grenoble

    ISBN 978 2 7598 0964 6 EDP Sciences 2013

  • Respiration et Photosynthse histoire et secrets dune quationCet ouvrage, labellis par Grenoble Sciences, est un des titres du secteur Evolu-tion des ides scientifique de la Collection Grenoble Sciences (EDP Sciences), qui regroupe des projets originaux et de qualit. Cette collection est dirige par Jean BORNAREL, Professeur lUniversit Joseph FOURIER, Grenoble 1.

    Comit de lecture

    Jack Farineau, Chercheur retrait du CEA Saclay Yaroslav de KouchKovsKy, Directeur de recherche honoraire au CNRS Rgis Mache, Professeur honoraire l'Universit Joseph Fourier, Grenoble I Jean PelMont, Professeur honoraire l'Universit Joseph Fourier, Grenoble I Grard treMblin, Professeur l'Universit du Maine, Le Mans

    Cet ouvrage a t suivi par Laura caPolo pour la partie scientifique et par Anne-Laure PASSAVANT du centre technique Grenoble Sciences pour sa ralisa-tion pratique. Lillustration de couverture est luvre dAlice Giraud, daprs des lments fournis par lauteur. Les portraits ont t ralises par Caroline delavault.

    Autres ouvrages labelliss sur des thmes proches (chez le mme diteur)

    Science exprimentale et connaissance du vivant (P. Vignais) Histoire de la science des protines (J. Yon-Kahn) La biologie des origines nos jours (P. Vignais) Rencontre de la sciences et de lart (J. Yon-Kahn) Physique et biologie (B. Jacrot) Naissance de la physique (M. soutiF) LAsie, source de sciences et de techniques (M. soutiF) En phy-sique, pour comprendre (L. Viennot) lments de biologie lusage dautres disciplines (P. tracqui & J. Demongeot) Energie et environnement (B. DuranD) Gestes et mou-vements justes (M. genDrier) La plonge sous-marine (P. Foster) Le rgime Omga 3 (Dr A. simopoulos, J. robinson, Dr M. de lorgeril & P. salen) Minimum Competence in Medical English (J. upJohn, J. haY, P.E. colle, A. Depierre & J. hibbert) Radio-pharmaceutiques (M. comet & M. ViDal) Abrg de biochimie applique (A. marouF & G. tremblin) Bactries et environnement (J. pelmont) Bionergtique (B. guerin) Chemognomique (E. marchal, L. laFanachre & S. Roy) Cintique enzymatique (A. Cornish-Bowden, V. Saks & M. Jamin) Enzymes (J. pelmont) Enzymologie molculaire et cellulaire, Tome 1 et 2 (J. Yon Kahn & G. herV) Glossaire de biochimie environne-mentale (J. pelmont) Mathmatiques pour les sciences de la vie, de la nature et de la sant (J.P. bertranDias & F. bertranDias) Chimie organomtallique (D. astruc) Descrip-tion de la symtrie (J. siVarDire)

    et dautres titres sur le site internet :https://grenoble-sciences.ujf-grenoble.fr

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  • Maintenant il faut parler de la jeunesse et de la vieillesse, de la vie et de la mort. Et peut-tre est-il ncessaire, en mme temps, dexposer la cause de la respiration, car cest elle qui, pour certains animaux, fait quils vivent et quils ne vivent pas.

    Aristote (Petits traits dhistoire naturelle)

    Avant-Propos

    Grce aux progrs des sciences, on peut aujourdhui considrer que la description des structures anatomiques et cellulaires des tres vivants, la nature de leurs consti-tuants biochimiques, de mme que la connaissance des principaux mcanismes qui assurent leur existence, sont actuellement des faits acquis. Beaucoup sans doute reste encore dcouvrir, mais les inconnues ne se situent plus au niveau des lments ou de lorganisation de la machinerie vitale, elles rsident dsormais dans le contrle et la rgulation de son fonctionnement.

    Parmi les fonctions vitales, deux dentre elles sont particulirement importantes car elles concernent lexistence mme de la vie au sein de la biosphre : lune est la photosynthse, qui nest rien moins que la source de toute nergie et de toute matire organique, lautre est la respiration, pourvoyeuse de lnergie ncessaire au fonc-tionnement de la trs grande majorit des tres vivants. Lune, la respiration, nous est familire depuis toujours : respirer, cest vivre ; lautre, la photosynthse, ne nous est connue que depuis un peu plus de deux sicles. Leurs liens sont cependant indissociables : la respiration nexiste que par la photosynthse, qui lui fournit son combustible et son oxygne. Vues de lextrieur, elles semblent apparemment jouer des rles opposs, lune dtruisant ce que lautre produit, mais de cette confrontation dpend notre existence.

    Inverses lune de lautre, elles partagent nanmoins des lments communs, le plus simple dentre eux tant lair de notre atmosphre : dailleurs, cest grce la res-piration dun animal, une souris, que la fonction photosynthtique dune plante, un pied de menthe, a t dcouverte. Car sil est manifeste que les animaux respirent, ce qui se peroit facilement par les mouvements du thorax, il nest par contre pas du tout vident que les plantes respirent et encore moins quelle pratiquent la photosyn-

  • II Avant-Propos

    thse : aucun signe extrieur ne vient, chez les vgtaux, traduire lexercice de ces deux fonctions.

    Celles-ci sont traditionnellement reprsentes par deux quations chimiques clas-siques, que lon rencontre dans tout trait lmentaire de physiologie animale ou vgtale. Lune :

    C6H12O6 + 6 O2 $ 6 CO2 + 6 H2O

    exprime la respiration sous la forme de loxydation dune molcule de glucose en prsence doxygne atmosphrique, avec libration de dioxyde de carbone et forma-tion deau. Lautre :

    6 CO2 + 6 H2O $ C6H12O6 + 6 O2traduit la photosynthse, sous la forme de la synthse dune molcule de glucose, partir deau et de dioxyde de carbone, le tout saccompagnant dun rejet doxygne.

    On peut symboliquement, au moyen de deux flches inverses, regrouper ces deux quations en une seule :

    C6H12O6 + 6 O2 @ 6 CO2 + 6 H2O

    concrtisant ainsi de faon vidente la nature oppose des deux phnomnes. En fait, une telle formulation ne traduit quimparfaitement la ralit : tout dabord, il ne sagit pas dune vritable quation chimique quilibre au sens o lentendent les chimistes ; ensuite, le glucose nest pas ncessairement le combustible de la respi-ration ni le produit de la photosynthse. Pour dire vrai, elle est mme un peu fausse. Cest donc une quation phnomnologique traduisant chez les tres vivants la syn-thse ou la destruction de matire organique, en ne faisant intervenir que des corps minraux eux-mmes trs simples : eau, oxygne, dioxyde de carbone. Sa place se situe au cur de cet ouvrage. Par empathie, on sy rfrera sous le vocable de La belle quation.

    Son laboration fut une vritable pope scientifique. Il fallut plus de deux mille ans, daristote laVoisier et de saussure cest--dire la fin du xViiie sicle pour aboutir une dfinition formelle des deux phnomnes. Il fallut tout le xixe sicle pour en dcrire les manifestations externes et internes et en formuler les quations. Au dbut du xxe sicle, respiration et photosynthse napparaissaient encore que comme des sortes de botes noires, dont la connaissance de ce qui se passe lint-rieur ne reposait que sur le bilan des entres et des s