La Photosynthèse
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La Photosynthèse. Définition de la photosynthèse. Ensemble de réactions physico-chimiques conduisant à la transformation de l’énergie lumineuse et du CO 2 en énergie chimique sous forme de matière organique. - PowerPoint PPT Presentation
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Définition de la photosynthèse
Ensemble de réactions physico-chimiques conduisant à la transformation de l’énergie lumineuse et du CO2 en énergie chimique sous forme de matière organique.
La photosynthèse est réalisée par les organismes chlorophylliens qu’on nomme alors autotrophes.Ce sont également des producteurs primaires.
Lieu de la photosynthèse : la cellule végétale
paroi pectocellulosique +membrane plasmique collée
vacuole
chloroplastes
noyau
chloroplaste
vacuoleParoi végétale
cytoplasme
Lieu de la photosynthèse : la cellule végétale
Lieu de la photosynthèse : Le chloroplaste
enveloppe
stroma
thylakoïdes
granum
amidon
La photosynthèse se décompose en 2 étapes
La phase photochimique (aussi appelée phase claire ou phase lumineuse)
La phase d’incorporation du CO2(aussi appelée phase sombre)
stroma
du chloroplaste
membrane du thylakoïde
PSI
PSII
La membrane des thylakoïdes contient de nombreux photosystèmes toujours associés par 2 (PSI et PSII).
Chaque photosystème comprend :des antennes collectrices (composées de pigments accessoires tels le carotène, la chlorophylle b et le xanthophylle…) un centre réactionnel (constitué de chlorophylle a).
Le soleil émet de l’énergie lumineuse sous forme de particules d’énergie nommées photons. Ceux-ci sont captés par les antennes collectrices des PS. L’énergie ainsi captée est transmise au centre réactionnel (chlorophylle a).
2 e-
2 e-
La chlorophylle a, excitée par l’énergie reçue, expulse 2 électrons.
Elle se trouve alors dans un état instable.
L’apport de 2 électrons permettront de retrouver la stabilité.
CHAINE PHOTOSYNTHETIQUEDE TRANSPORT D’ELECTRONS
Les électrons sont pris en charge par des chaînes de transporteurs d’électrons.
Le transport est assuré par des réactions d’oxydo-réduction dans le sens des potentiels redox croissants.
espace intrathylakoïde
2 e-
H2O
Les électrons issus du PSII vont stabiliser PSI.
Par contre, pour PSII les électrons proviennent de la « décomposition de l’eau » dite photolyse de l’eau.
PSII
stroma du chloroplaste
membrane du thylakoïde
H2O
2 e-
2 électrons qui sont captés par PSII qui redevient stable.
PHOTOLYSE DE L’EAU
O2
Dioxygène qui quitte le chloroplaste et la cellule et sera rejeté dans le milieu extérieur au niveau des stomates.
2 H+2 protons.
Chaque molécule d’eau se dissocie en :
PSIPSII
FORCE PROTON MOTRICE
n H+L’espace intrathylakoïde présente une forte concentration en protons d’une double origine:
H2O
1) La photolyse de l’eau
n H+
2) Le transport d’électrons qui libère de l’énergie utilisée par les protons pour traverser la membrane du thylakoïde
PHOTOPHOSPHORYLATION synthèse d’ATP
n H+
H2O
n H+
sphèrepédonculée
La membrane des thylakoïdes contient des sphères pédonculées, protéïnes canal qui permettent la communication entre l’intérieur et l’extérieur du thylakoïde.
La différence de concentration des protons entre l’intérieur et l’extérieur du thylakoïde génère un flux (= force proton motrice) traversant le thylakoïde au niveau des sphères pédonculées.
ATP
ADPPi
L’énergie de la force proton motrice permet à une enzyme, l’ATP synthétase, d’ajouter un groupement Phosphate (Pi) à une molécule d’ADP pour former ainsi de l’ATP.
n H+
ADPPi
H2O
sphèrepédonculée
ATP
NADP
NADPH2
En fin de parcours, les électrons et les protons sont pris en charge par l’accepteur final, le NADP, qui passe alors de la forme oxydée à la forme réduite NADPH2.
REDUCTION DU NADP en NADPH2n H+
La phase photochimique
2 e-
n H+
O2
NADP
NADPH2
ADPPi
H2O
stroma du chloroplaste
espace intrathylakoïde
membrane du thylakoïde
PSIPSII
sphèrepédonculée
ATP
n H+
Bilan de la phase photochimique
O2
NADPH2
ATPADP
H2O
NADP
Pi
Chlorophylle
Lumière
La phase d’incorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN
La seconde phase de la photosynthèse se déroule dans le stroma des chloroplastes et ne nécessite pas la présence de lumière.
Le CO2 , capté par les stomates de la plante, ainsi que l’ ATP et le NADPH2, formés lors de la première phase, concourent à la formation de matière organique au cours du cycle de Calvin.
La phase d’incorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN
3 CO2
RuDPcarboxylase
3 RuDP Le CO2 entre dans le cycle de Calvin en se fixant sur un composé à 5 carbones, le Ribulose diphosphate (RuDP) grâce à une enzyme, la Ribulose diphosphate carboxylase.
3 HexPP6 APG
Le sucre à 6 carbones obtenu, Hexose diphosphate (HexPP) est particulièrement instable et se scinde très rapidement en composés à 3 carbones, l’acide phospho-glycérique(APG).
La phase d’incorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN
3 CO2
RuDPcarboxylase
3 HexPP
3 RuDP
6 APG
6 ADPG
6 ADP
6 ATP
- L’APG est phosphorylé en ADPG (acide diphosphoglycérique).- Les Phosphates proviennent de l’ATP qui se transforme alors en ADP.
6 NADPH2
6 NADP
6 Pi
L’ADPG est réduit en Phospho-glycér-aldéhyde (PGA) lors d’une réaction couplée à l’oxydation du NADPH2 en NADP. On remarque également une déphosphorylation (Pi).
6 PGA
La phase d’incorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN
6 NADPH2
6 ADP
6 NADP
6 Pi
6 ATP3 CO2
RuDPcarboxylase
3 HexPP
3 RuDP
6 PGA
6 ADPG
6 APG
PGA
GLUCIDES
PROTIDES LIPIDES
Des 6 PGA formés, un quitte le cycle et donnera des glucides, lipides ou protides selon les réactions
3 ATP
3 ADP 5 PGA
Les 5 PGA restant subissent une réorganisation chimique et une phosphorylation grâce à l’ATP pour régénérer le RuDP, matière initiale du cycle.
La phase d’incorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN
6 NADPH2
3 ATP
6 ADP
6 NADP
6 Pi
6 ATP
3 ADP
3 CO2
RuDPcarboxylase
3 HexPP
3 RuDP
6 PGA
6 ADPG
6 APG
5 PGA
PGA
GLUCIDES
PROTIDES LIPIDES
Bilan du CYCLE DE CALVIN
9 ADP
6 NADP
6 Pi
PGA
3 CO2
9 ATP
6 NADPH2
Bilan de la Photosynthèse
n H+
O2
NADP
NADPH2
ADPPi
H2O
n H+
ATP
PhasePhoto-
chimique
6 NADPH2
3 ATP
6 ADP
6 NADP
6 Pi
6 ATP
3 ADP
3 CO2
PGA
GLUCIDES
PROTIDES LIPIDES
CycleDe
Calvin
Les 2 phases sont couplées par les recyclages des transporteurs
(NADP, NADPH2) et des molécules
énergétiques (ATP, ADP et Pi).
Bilan simplifié de la Photosynthèse
Chlorophylle
Lumière
H2O
CO2
O2
PGA
