Photosynthèse

2

Photosynthèse vs Respiration cellulaire

Photosynthèse :

6 CO2 + 6 H2O + Lumière C6H12O6 + 6 O2

vsRespiration cellulaire :

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Énergie

ATPOxydation (- é)Réduction (+é)

Oxydation (- é)Réduction (+é)

Fixation du Carbone

inorganique dans des

glucides

Oxydation des glucides ATP

PHOTOSYNTHÈSE :OÙ?...

•Mésophylle des parties vertes (feuilles, tiges…) de la plante : « organes sources »

•Structure des feuilles favorise les échanges (stomates gaz) et la circulation (nervures H2O, nutriments élaborés)

•Entièrement dans les chloroplastes

•Structure du chloroplaste : double mb + thylakoïdes(compartiments internes ) empilés en grana

[1a, p. 195] ou [1b, p. 209]

L’essentiel en un coup d’œil : les 2 étapes interdépendantes de la photosynthèse

[1a ou 1b, p. 211]

5

Rappel : équation de la Photosynthèse

Photosynthèse :

6 CO2 + 6 H2O + Lumière C6H12O6 + 6 O2

Oxydation (- é)Réduction (+é)

Rx photochimiques : résumé (1/2)

Des protéines insérées dans la membrane des thylakoïdes sont impliquées :

• Des Photosystèmes (PS) = protéines + pigments, dont deux (2) chlorophylles a particulières :

P680 dans PS II, P700 dans PS I (PSI car découvert le premier). Clic Fig. chloro.

• Des chaînes de transport d’électrons (les accepteurs d’e- sont, dans l’ordre, de plus en plus

électronégatifs) et des ATP synthases.

Le voyage des électrons (transport non cyclique) : Clic Fig. Rx photochimiques

• Des photons (E lumineuse) pigments du PS II ET du PS I ; 1 e- des chlorophylles a P680 ET

P700 est excité, perdu (cédé à) accepteur primaire réduit E chimique!

• Les PS, très puissant agents oxydants, DOIVENT remplacer leurs e- perdus!

o Scission de H2O 2 H+ + 2 e- + ½ O2 ; le P680 du PS II remplace son e- par un e- de l’H2O.

o L’ e- arraché au P680 du PS II descend la chaîne de transport d’e- vers le P700 du PS I, qui l’accepte pour remplacer le sien.

o L’ e- arraché au P700 du PS I courte chaîne de transport vers un accepteur final = NADP+ (réduction en NADPH + H+), dans le stroma.

• Les ½ O2 se combinent O2 libéré par la photosynthèse.

• RAPPEL : les e- qui descendent une chaîne de transport d’e- libèrent de l’Énergie.

Photosynthèse - 1ère étape : Rx photochimiques et chimiosmose

[1a, p. 205] ou [1b, p. 221]

RETOUR

TEXTE 2/2

RETOUR

TEXTE 1/2

– Produit de l’ATP en

convertissant ADP + Pi

ATP (phosphorylation)

– Alimentée par la force

protonmotrice des H+, qui

diffusent selon leur gradient

de concentration

– Chimiosmose* : couplage

transport d’e- /production

d’ATP, via un gradient de H+

(* Peter Mitchell, 1961 ; Nobel de chimie 1978)

Les H+ proviennent de…?

Adaptée de la Fig. 9.14 STROMA du chloroplaste

ESPACE INTRATHYLAKOÏDIEN du chloroplaste

MEMBRANE

THYLAKOÏ-

DIENNE

Production d’ATP par

photophosphorylation

Transport d’ions H+ dans l’ATP synthase (≈ eau dans une turbine)

Avec cette énergie : ADP + Pi + E ATP

Transport actif d’ions H+ vers l’espace intrathylakoïdien

Accumulation d’ions H+

(création d’un gradient≈ eau dans un réservoir)

Énergie libérée par les e- dans la chaîne vers l’accepteur final : NADP+

(Adapté de : Marieb, p. 982)

intrathylakoïdien

le stroma

de l’énergie lumineuse

Réactions photochimiques : résumé (2/2)

Utilisation de l’énergie libérée par les électrons (chaîne de transport) :

• « Pompage » de protons (H+) du stroma vers l’intérieur des thylakoïdes,

où ils s’accumulent

• S’y ajoutent les H+ libérés lors de la scission d’H2O dans les thylakoïdes, DONC

création d’un fort gradient de H+ (force proton motrice, ~eau dans un réservoir).

• Les protons vont ensuite traverser vers le stroma, dans le sens de leur gradient,

par des ATPsynthases ( production d’ATP) (~eau dans une turbine).

Que reste-t-il au terme des rx photochimiques?…

•ATP

•NADPH + H+

•Seront utilisées dans la 2e étape de la photosynthèse : le cycle de Calvin

Clic vers Figure Rx photochimiques Clic vers Figure Chimiosmose comparée

La 2e étape de la photosynthèse : le cycle de Calvin

= Enzyme

[1a, p. 207] ou [1b, p. 222]

OÙ? Dans le stroma

des chloroplastes

RETOUR TEXTE

M. Calvin, A. Benson et J. Bassham, ~fin années

1940 ; Nobel 1961

Cycle de Calvin : résuméFixation du CO2 :

•Entrée dans la plante par les stomates, diffusion vers l’intérieur des cellules,

puis jusqu’au stroma des chloroplastes.

•Là, l’enzyme RUBISCO lie chaque 3 mol de CO2 à 3 mol de RuDP, (5C chacun)

3 mol de molécules à 6C (donc = un total de 18 mol d’atomes de C).

•Réorganisation en 6 mol de molécules à 3C chacune (APG) (toujours = 18 C).

•Ajout de 1 Pi (consommation d’ATP) à chaque molécule.

Enzyme qui transfère un groupement phosphate = ?...

Réduction :

•Ajout d’électrons (provenant de NADPH) NADP+ régénéré.

•Le Pi se détache ; molécule + stable, le PGAL (6 mol de molécules, à 3C chacun).

•Une (1) mol PGAL quitte le cycle, les cinq (5) autres continuent dans le cycle.

Régénération du RuDP (Ribulose diphosphate) :

•Réorganisation en 3 mol de molécules à 5C chacune, avec ajout de 1 Pi chacun

(donc consommation de 3 mol ATP) 3 mol RuDP, prêt à être lié à 3 mol CO2

par la RUBISCO.

Clic Fig. cycle Calvin

RAPPEL: les 2 étapes interdépendantes de la photosynthèse

[1a ou 1b, p. 211]

Liens structure-fonction dans le chloroplaste?

• Compartimentation interne : espace intra-thylakoïdien vs stroma…

• Quantité élevée de petits thylakoïdes (et non un gros compartiment)…

• Perméabilité des mb thylakoïdiennes aux H+…

[1a, p. 195] ou [1b, p. 209]

Chlorophylle et photosystèmes

[1a, p. 200] ou [1b, p. 215] [1a, p. 201] ou [1b, p. 217]RETOUR TEXTE

Chimiosmose comparée : Respiration cellulaire vs Photosynthèse= Phosphorylation = Photophosphorylation

oxydative

[1a, p. 204] ou [1b, p. 220]

RETOUR

TEXTE