DOSSIER 1.1 > LA PHOTOSYNTHESE
II. LA PHOTOSYNTHESE : UN MECANISME EN DEUX ETAPES
Des expériences ont montré que la photosynthèse comprenait deux phases
impliquant différents compartiments des chloroplastes :
Une phase photochimique, qui se déroule au niveau des thylakoïdes et
nécessite directement de l’énergie lumineuse et un oxydant.
Une phase chimique, située dans le stroma, durant laquelle le CO2 est fixé
et la matière organique produite.
>> La phase photochimique conditionne la phase chimique : il y a couplage entre les
deux.
I.1. La phase photochimique
Seules les membranes des thylakoïdes sont de couleur verte et contiennent des
pigments chlorophylliens de plusieurs sortes : chlorophylles a et b, xanthophylle,
caroténoïdes… ces pigments absorbent principalement dans le rouge et le bleu, ceci
explique la couleur verte des feuilles.
Il y a une bonne correspondance entre le spectre absorption des pigments foliaires
et le spectre d’action photosynthétique : les longueurs d’onde absorbées sont
celles utilisées pour la photosynthèse.
Les pigments constituent des antennes collectrices de photons. La chlorophylle a
est le pigment clé cette étape. Lorsqu’elle est excitée par l’énergie du rayonnement
lumineux, elle perd un électron au profit d’une chaine d’oxydoréduction située dans
la membrane des thylakoïdes : la chaine photosynthétique. L’accepteur final
d’électron est un oxydant soluble, noté R, qui est réduit en RH2.
R + 2H+ + 2e- --> RH2
La chlorophylle ionisée retrouve son état initial grâce à l’oxydation de l’eau qui
fournit 2 électrons.
H2O + 2H+ + 2e- + ½ O2
Bilan : 2R + 2 H2O --> 2 RH2 + O2
Le flux d’électron dans la chaine photosynthétique permet, en plus de la synthèse
de composés réduits RH2, la translocation de proton du stroma vers l’espace
intermembranaire (lumen). L’éclairement s’accompagne donc d’une diminution du
pH du lumen.
Le gradient de pH entre lumen et stroma est une forme de stockage énergétique.
On trouve enchâssés dans la membrane des thylakoïdes des enzymes : les ATP-
synthases qui sont des protéines canal. Elles canalisent le retour des protons vers le
stroma. Ce flux de proton est couplé à une synthèse d’ATP (adénosine
triphosphate].
L’énergie lumineuse est donc convertie en énergie chimique sous deux formes :
Des composés RH2 possédant un fort pouvoir réducteur
Des molécules d’ATP dont l’hydrolyse peut libérer grande qté énergie.
Activité 3
Un mécanisme en deux
étapes
Activité 4
La phase photochimique