I Photosynthèse dans la cellule chlorophyllienne des...

I Photosynthèse dans la cellule chlorophyllienne des végétaux verts

A Equation de la photosynthèse


Savoir Mise en évidence

- Echanges gazeux

ExAO


A Equation de la photosynthèse [O2] et [CO2] en fonction du temps dans un milieu avec des

cellules d'élodées, avec et sans lumière.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20

temps (min)

[ ] (µmol/L)

O2 (µmol/L) CO2 (µmol/L)




- Equation de la photosynthèse

À la lumière

6CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2

= conversion de l’énergie

lumineuse en énergie chimique

- Echanges gazeux

ExAO





À la lumière

6CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2



- Echanges gazeux

ExAO

-Coloration de

l’amidon dans les

chloroplastes


Cellules d’Elodée soumises à l’obscurité puis colorées à l’eau iodée.

Cellules d’Elodée soumises à la lumière puis colorées à l’eau iodée.





À la lumière

6CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2



- La photosynthèse se fait dans les

chloroplastes des cellules

chlorophylliennes

- Echanges gazeux

ExAO

-Coloration de

l’amidon dans les

chloroplastes


globule lipidique

ribosomes

thylacoïde (granum)

thylacoïde (du stroma)

ADN

amidon

stroma

enveloppe

(2 membranes)




Equation de la photosynthèse

Lumière + 6CO2 + 6 H2O

C6H12O6 + 6 O2

Oxygène de O2 est celui de H2O

Lumière + 6CO2 + 12 H2O

C6H12O6 + 6 O2+ 6 H2O

- Echanges gazeux

ExAO

-Expérience de

Ruben et Kamen

Proportion de molécules

comportant 18O (%)

eau CO2 O2

produit

Suspension

A 0,85 0,20 0,84

Suspension

B 0,20 0,68 0,20


6CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2+ 6 H2O


= oxydation de l’eau + réduction du carbone,

utilisant l’énergie de la lumière

A Savoir Mise en évidence

1. La phase photochimique

Hill



B Etapes de la photosynthèse




2 4 6 8 10 12 14

t (min)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

taux_O

2 (

O2m

g/L

)

Obscurite lumiere

reactif de Hill

obscurite

lumiere

Réaction de Hill



au niveau de la membrane des

thylacoïdes :

Oxydation de l’eau :

2H2O O2 + 4 H+ + 4 e-

Réduction de R :

2R + 4 H+ + 4 e- 2 RH2

Hill




phase non photochimique :

fixation du CO2 la lumière n’y intervient pas directement

mais utilise les produits de la phase

photochimique

Expérience de Gaffron

Quantité de CO2

fixée (u.a.)

T (sec.)

0 10 20

Lumière pendant 1 heure obscurité

phase photochimique Le CO2 n’y intervient pas

(cf réaction de Hill)

Photosynthèse





Deux phases :

-phase photochimique : lumière , CO2

- phase non photochimique : lumière ,

CO2

Hill

Gaffron




I La photo-autotrophie pour le C.

II L’hétérotrophie pour le C

A La cellule musculaire et la contraction musculaire ATP ADP + Pi + énergie




thylacoïdes :


2H2O O2 + 4 H+ + 4 e-

Réduction de R :

2R + 4 H+ + 4 e- 2 RH2

Synthèse d’ATP

ADP + Pi ATP

Hill







thylacoïdes :


2H2O O2 + 4 H+ + 4 e-

Réduction de R :

2R + 4 H+ + 4 e- 2 RH2

Synthèse d’ATP

ADP + Pi ATP

Bilan :

6H2O + 6R + nADP + nPi O2 + 2 RH2 +

nATP

Hill





2. La phase (non photo)chimique

Calvin

Calvin et Bassham




5 secondes d'exposition 60 secondes d'exposition

3 secondes d'exposition

1: glycine (acide aminé)

2: saccharose

3: acide phospho glycérique (APG ou PGA = C3 )

4: hexose phosphate ( C6)

5: ribulose diphosphate =Rudi-P ( C5)

Chromatogramme témoin

1

2 3

4 5

CO2

APG

Hexoses P

Glycine saccharose

Ru bP




obscurité lumière

0 10 20 30 40

T (mn)

Rudi-P (C5P2)

APG (C3)

Glucides

10000

Radioactivité (cp/mn)

20000

CO2

APG

Hexoses P

Glycine saccharose

Ru bP

Produits de la

phase

photochimique





2. La phase (non photo)chimique

6CO2 + 12 RH2 + n ATP C6H12O6 + 6

H2O + nADP + nPi + 12R

= Produits de la phase photochimique

Calvin

Calvin et Bassham




Dans le stroma, cycle

de Calvin

3-phosphoglycérate 3C

Cinq molécules

Glucides, acides gras, acides aminés

Six molécules

Trois molécules

CO2 1C

Trois molécules

Ribulose

1,5-diphosphate

5C

1,3-diphosphoglycérate 3C

Six molécules

Six molécules

Glycéraldéhyde 3-

phosphate

3C Glycéraldéhyde 3-

phosphate

3C

Ribulose

5-phosphate

5C

Glycéraldéhyde 3-

phosphate

3C

Une molécule

Trois molécules

ATP

ADP

3

3

2 Pi

H C

CH2O

OH

P

6 Pi

6

6

NADP+

NADPH

ATP

ADP 6

6

C O H


La phase non photochimique

6CO2 + 12 RH2 + n ATP

C6H12O6 + 6 H2O + nADP + nPi +

12R

Dans le stroma

Calvin

Calvin et

Bassham

Arnon





La phase non photochimique

6CO2 + 12 RH2 + n ATP

C6H12O6 + 6 H2O + nADP + nPi +

12R

Dans le stroma

Couplage des deux phases

Calvin

Calvin et

Bassham

Arnon





• différents pigments

Chromatographie

Chlorophylle b

Chlorophylle a

Xanthophylles

Carotène

Front du solvant

Tache initiale




C Les pigments chlorophylliens







•Absorption dans le bleu (450 nm)

et le rouge (680 nm)

Chromatographie

Spectre d’absorption





Chromatographie


Comparaison

spectre d’absorption

et spectre d’action









Les pigments chlorophylliens

absorbent l’énergie lumineuse pour

l’oxydation de l’eau

Chromatographie


Comparaison

spectre d’absorption

et spectre d’action






Les pigments chlorophylliens

permettent la conversion de

l’énergie lumineuse en énergie

chimique





Doc 6 p21 – étapes de la phase photochimique


II Production d’énergie dans les cellules Eucaryotes

I La photo-autotrophie pour le C.

II L’hétérotrophie pour le C

A La cellule musculaire et la contraction musculaire ATP ADP + Pi + énergie



A La respiration


- Echanges gazeux

ExAO : glucose

dans une

suspension de

Levures



A La respiration

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5

t (min)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Taux_C

O2 (

mg/L

)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

taux_O

2 (

O2m

g/L

)



A La respiration


- Equation de la Respiration

C6H12O6 + 6 O2 6CO2+ 6 H2O + énergie.

= oxydation complète de la matière

organique en matière minérale

- Echanges gazeux

ExAO : glucose dans

une suspension de

Levures



A La respiration


- Equation de la Respiration

C6H12O6 + 6 O2 6CO2+ 6 H2O + énergie.

qui se décompose en fait, en marquant

l’oxygène, en :

C6H12O6 + 6 O2+ 6 H2O 6CO2+ 12

H2O + énergie.

- Echanges gazeux

ExAO : glucose dans

une suspension de

Levures

C6H12O6 + 6 O2+ 6 H2O 6CO2+ 12 H2O



A La respiration



A La respiration

granule dense

ribosomes

ADN

Enveloppe :

membrane externe

et membrane interne

avec crêtes

matrice

Mitochondrie, représentation schématique

diamètre : 0,5 micron – longueur :1 à plusieurs microns



A La respiration


- Echanges ExAO :

suspension de

mitochondries

+ glucose

+ pyruvate



A La respiration



A La respiration


Respiration :

- Étape cytoplasmique :

Oxydation du glucose en pyruvate

= glycolyse

- Étape mitochondriale :

Oxydation du pyruvate avec le dioxygène

- Echanges ExAO :

suspension de

mitochondries

+ glucose

+ pyruvate

GLYCOLYSE

2 R’H 2

Déshydrogénation

oxydoréduction

GLUCOSE

C6H12O6

2 Pyruvates

2 CH3COCOOH

2ATP

2 R’ 2 ADP + 2 Pi

Cytoplasme

Etape cytoplasmique : la glycolyse

C6H12O6 + 2R’2 CH3-CO-COOH + 2 R’H2

2 ADP + 2P 2 ATP

Cycle de l’acide citrique ou cycle de Krebs

Fumarate 4C

FADH2

FAD

NADH + H+

NAD+

NADH + H+

NAD+

NADH + H+

NAD+

NADH + H+

NAD+

Pyruvate 3C

Acétyl-CoA 2C

Citrate 6C

Isocitrat

e 6C

α-cétoglutarate 5C

4C Succinyl-CoA

Succinate 4C

Malate 4C

CO2

CO2

Oxaloacétat

e 4C

1 CO2

HS - CoA

HS - CoA H2O

2

3

4

5 HS - CoA

6

7

H2O

8

9

GTP

* GDP +

Pi HS - CoA

H2O

Etape mitochondriale : le cycle de Krebs (décarboxylations)

Dans la matrice mitochondriale

2 CH3-CO-COOH + 10 R’ + 6 H2O 6CO2 + 10 R’H2

2 ADP + P 2 ATP



A La respiration

La respiration.

Glycolyse

Cycle de décarboxylation (cycle de Krebs)

Phosphorylation oxydative

Doc 6 p37

Le cyanure est un poison

qui bloque les transferts

d’électrons entre des

molécules présentes dans

la membrane interne des

mitochondries.

On analyse son effet sur la

consommation d’O2 par

des Levures.

Etape mitochondriale : la phosphorylation oxydative

au niveau des crêtes de la membrane interne

6O2 + 12 R’H2 12 R’+ 6 H2O

36 ADP + 36Pi 36 ATP



A La respiration

membrane interne membrane externe

espace intermembranaire

crête interne

matrice

RH2

R H+

O2

e-

e-

H2O H+

ADP+P ATP

chaîne respiratoire

sphère pédonculée



A La respiration

La respiration.

Glycolyse

Cycle de décarboxylation (cycle de Krebs)

Phosphorylation oxydative



A La respiration



A La respiration

B La fermentation

a. Fermentation alcoolique


- Echanges ExAO :

suspension de Levures

+ glucose

2 4 6 8 10 12 14

t (min)

20

40

60

80

100

120

140

Taux_C

O2 (

mg/L

)

2

4

6

8

10

12

14

16

18

taux_O

2 (

O2m

g/L

)

2

4

6

8

10

12

14

16

18

taux_E

thanol (

g/L

)

La fermentation des LevuresLa fermentation des LevuresLa fermentation des LevuresLa fermentation des Levures



A La respiration

B La fermentation



-Equation de la fermentation alcoolique

C6H12O6 2CO2+ 2 CH3 CH2OH

- Echanges ExAO :

suspension de

Levures

+ glucose




A La respiration

B. La fermentation




A La respiration

B. La fermentation

Régénération de l’oxydant R’ dans la

fermentation alcoolique

2 CH3-CO-COOH + 2 R’H2 2 CH3-CHOH-COOH + 2 R’



A La respiration

B La fermentation


b. Fermentation lactique

Régénération de l’oxydant R’ dans la fermentation

lactique



A La respiration

B La fermentation


b. Fermentation lactique

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