La photosynthèse (en pps)
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Définition de la photosynthèse Ensemble de réactions physicochimiques 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 Lieu de la photosynthèse : la cellule végétale chloroplaste Paroi végétale vacuole noyau cytoplasme Lieu de la photosynthèse : Le chloroplaste thylakoïdes enveloppe stroma amidon granum 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) CHAINE PHOTOSYNTHETIQUE DE TRANSPORT D’ELECTRONS 2 e2 e- PSII PSI 2 eH 2O espace intrathylakoïde membrane du thylakoïde stroma du chloroplaste Les électrons issus du PSII La La membrane chlorophylle électrons sont a,thylakoïdes pris excitée en Le soleil émetdes de l’énergie contient de photosystèmes vont stabiliser PSI. par charge l’énergie parnombreux des reçue,chaînes expulse de 2 lumineuse sous forme toujours associés par 2 (PSI et PSII). électrons. transporteurs Elle d’électrons. se trouve alors particules d’énergie nommées Chaque photosystème comprend : Parétat contre, pourcaptés PSII par les dans un instable. photons. Ceux-ci sont des antennes collectrices (composées électrons proviennent de la Le transport est assuré par les antennes collectrices des de pigments accessoires telsPS. le « décomposition de captée des réactions L’apport de d’oxydo-réduction 2l’eau électrons carotène, la ainsi chlorophylle b »etdite le L’énergie est xanthophylle…) photolyse de permettront dans le sens des de potentiels retrouver redox la transmise aul’eau. centre réactionnel un centre réactionnel (constitué de stabilité. croissants. (chlorophylle a). chlorophylle a). PHOTOLYSE DE L’EAU Chaque molécule d’eau se dissocie en : PSII 2 e- 2 électrons qui sont captés par PSII qui redevient stable. H2O membrane du thylakoïde stroma du chloroplaste 2 H+ 2 protons. Dioxygène qui quitte le chloroplaste et la cellule et sera rejeté dans le milieu extérieur au niveau des stomates. O2 FORCE PROTON MOTRICE n H+ PSII PSI n H+ H2O L’espace intrathylakoïde présente une forte concentration en protons d’une double origine: 1) La photolyse de l’eau 2) Le transport d’électrons qui libère de l’énergie utilisée par les protons pour traverser la membrane du thylakoïde n H+ PHOTOPHOSPHORYLATION synthèse d’ATP n H+ H2O L’énergie La différence membrane de de la desconcentration force thylakoïdes proton contient des motrice protons permet entre des à une l’intérieur enzyme, sphères et pédonculées, l’extérieur l’ATP synthétase, du protéïnes thylakoïde d’ajouter canal génère qui un permettent un groupement flux (= force Phosphate la proton communication (Pi) motrice) à une entre l’intérieur traversant molécule d’ADP le pour et thylakoïde l’extérieur former ainsi du au thylakoïde. niveau de l’ATP. des sphères pédonculées. ATP sphère pédonculée Pi ADP n H+ REDUCTION DU NADP en NADPH2 NADPH2 NADP n H+ H2O ATP 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. sphère pédonculée Pi ADP La phase photochimique n H+ NADPH2 PSII PSI 2 e- NADP n H+ H2O espace intrathylakoïde membrane du thylakoïde stroma du chloroplaste ATP sphère pédonculée Pi O2 ADP Bilan de la phase photochimique Lumière Chlorophylle H2 O Pi NADP ADP O2 ATP NADPH2 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 3 HexPP RuDP carboxylase 3 RuDP 6 APG Le sucre à 6 Le CO 2 entre dans carbones obtenu, le cycle de CalvinHexose en se diphosphate fixant sur un (HexPP) composéest à particulièrement instable 5 carbones, le Ribulose et se scinde (RuDP) très diphosphate rapidement composés grâce à uneenenzyme, la àRibulose 3 carbones, l’acide diphosphate phospho-glycérique(APG). carboxylase. La phase d’incorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN 6 ATP 3 CO2 3 HexPP RuDP carboxylase 3 RuDP 6 APG 6 ADP 6 ADPG L’ADPG est phosphorylé réduit en - L’APG est Phospho-glycér-aldéhyde en ADPG (acide (PGA) lors d’une réaction 6 PGA diphosphoglycérique). couplée à l’oxydation du - Les Phosphates NADPH On qui proviennent de l’ATP 2 en NADP. remarque également une se transforme alors en déphosphorylation (Pi). ADP. 6 NADPH2 6 NADP 6 Pi La phase d’incorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN 3 CO2 RuDP carboxylase 6 ATP Les 65 PGA Des PGAformés, restant un subissent quitte le cycleréorganisation une et donnera deschimique glucides, et lipides une 3 HexPP ou phosphorylation protides selon grâce les réactions à l’ATP pour 6 APG régénérer le RuDP, matière initiale 6 ADPdu cycle. 3 RuDP 3 ADP 5 PGA 3 ATP 6 ADPG 6 NADPH2 6 PGA 6 NADP 6 Pi PGA PROTIDES LIPIDES GLUCIDES La phase d’incorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN 6 ATP 3 CO2 3 HexPP RuDP carboxylase 3 RuDP 3 ADP 5 PGA 3 ATP 6 APG 6 ADP 6 ADPG 6 NADPH2 6 PGA 6 NADP 6 Pi PGA PROTIDES LIPIDES GLUCIDES Bilan du CYCLE DE CALVIN 6 NADPH2 3 CO2 9 ATP 9 ADP 6 Pi 6 NADP PGA Bilan de la Photosynthèse n H+ NADPH2 H2O NADP n H+ ATP O2 Phase Photochimique Les 2 phases sont couplées par les recyclages des transporteurs (NADP, NADPH2) et des molécules énergétiques (ATP, ADP et Pi). ADP Pi 6 ATP 3 CO2 6 ADP Cycle De Calvin 6 NADPH2 3 ADP 3 ATP 6 NADP 6 Pi PGA PROTIDES LIPIDES GLUCIDES Bilan simplifié de la Photosynthèse Lumière O2 Chlorophylle H 2O CO2 PGA
