La photosynthèse
publicité
La photosynthèse Diaporama adapté de S.Delvaux Photosynthèse et respiration cellulaire chloroplaste CO2 + H20 mitochondrie ATP Molécules organiques + O2 Photosynthèse Conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique LA PHOTOSYNTHÈSE CHEZ UNE PLANTE • Les chloroplastes abondent dans les ¢ du mésophylle (tissu interne des feuilles) ¢ du mésophylle Stomate Espace intrathylakoïdien • Le CO2 entre dans les feuilles et l’O2 en sort par des pores microscopiques appelés stomates • La chlorophylle se trouve dans la membrane des thylakoïdes Granum Stroma Thylakoïde Équations de la photosynthèse Molécules simples + Énergie → Molécules complexes Dioxyde de carbone + Eau + Énergie Æ Composés organiques + Dioxygène oxydation 6 CO2 + 6 H2O + É lumineuse Æ C6H12O6 + 6 O2 réduction Réactifs: Produits: Quel est l’impact quantitatif d’un arbre sur les gaz de l’atmosphère? Un arbre moyen absorbe chaque année environ 12 kg de CO2, une quantité équivalente à celle émise par une voiture roulant sur une distance de 7 000 km. Il rejette également suffisamment d’O2 pour assurer la respiration d’une famille de 4 personnes pendant un an. Voies métaboliques de la photosynthèse 2 phases Les 2 phases de la photosynthèse 1. Les réactions photochimiques THYLAKOÏDES L‘énergie de l'électron sert à transformer ADP + Pi en ATP Photodépendantes 2. Le cycle de Calvin STROMA Utilise ATP pour fixer le carbone du CO2 et former du glucose ou d’autres matières organiques Photoindépendantes Voies métaboliques de la photosynthèse Les réactions photochimiques La lumière = énergie électromagnétique (ou rayonnement) Spectre électromagnétique 380 nm 720 nm Les longueurs d’ondes (λ) comprises entre 380 et 720 nm forment la lumière visible Absorption de la lumière Pigments = capteurs de lumière visible (absorbent certaines λ) Ex: chlorophylle • Les différents pigments n'absorbent pas la lumière de la même façon • L‘É absorbée par les pigments accessoires (chlorophylle b, caroténoïdes) est transmise à la chlorophylle a Spectre d’action = Graphique du rythme de photosynthèse à différentes longueurs d’ondes Spectre d’absorption = Graphique du % de lumière absorbée à différentes longueurs d’ondes Qu’est-ce qui explique les couleurs automnales des feuilles? • La couleur des pigments accessoires est normalement masquée par la chlorophylle, mais à l'automne avec la diminution de la photopériode (et de la T°), la chlorophylle se dégrade plus vite qu’elle n’est produite et les autres couleurs deviennent visibles. Capteurs de lumière Les pigments sont insérés dans la membrane des thylakoïdes Chlorophylle a Photo-oxydation de la chlorophylle Photosystèmes: unités photoréceptrices Les réactions photochimiques Transport non cyclique des électrons Les réactions photochimiques Transport non cyclique des électrons Les réactions photochimiques Transport non cyclique des électrons • Le photosystème II absorbe 2 photons d’É lumineuse. Deux é de la P680 passe de l’état fondamental à l’état excité. • La déshydrogénase extrait deux é de l’eau et les fournit au P680. Formation d’O2. • Les é excités sont captés par l’accepteur primaire et passent au travers une chaîne de transport d’é. Î ATP • Les é arrivés au bas de la chaîne, comblent les vides dans la P700 du photosystème I. 2 de ses électrons ont aussi été captés par un accepteur primaire. • L’accepteur primaire du photosystème I cède les é excités à une 2e chaîne de transport d’é. • Les é sont transférés au NADP+ Î réduit en NADPH + H+ qui va servir au cycle de Calvin. Calvin Chimiosmose • Énergie des électrons sert à activer des pompes à protons • Les ions H+ sont "pompés" à l'intérieur des thylakoïdes → formation d'un gradient de concentration et d'un gradient électrique • Diffusion des H+ • Ils passent par des ATP synthétases (turbine) Î formation d'ATP à partir d'ADP et de Pi La concentration en H+ dans le thylakoïde peut devenir 1000 fois supérieure à celle du stroma. Chimiosmose Stroma (Faible concentration H+) Espace Intrathylakoïdien (Forte concentration H+) Stroma (Faible concentration H+) Vers cycle Calvin Chimiosmose comparée Bilan total du transport non cyclique d’électrons Pour 12 H2O scindée : + 6 O2 + ATP + NADPH + H+ * Quand la lumière atteint les 2 photosystèmes, le flux d’é est continuel Transport cyclique des électrons Le cycle de Calvin consomme plus d’ATP que de NADPH + H+ Le transport cyclique vient combler la différence = ↑ production ATP Voies métaboliques de la photosynthèse Cycle de Calvin • Le cycle de Calvin lie le CO2 à des molécules de RuDP • Le produit formé est si instable qu’il se scinde aussitôt en 2 • L’ATP phosphoryle une molécule à 3C • La molécule est réduite par le NADPH + H+ qui redevient du NADP+ • Pour chaque 3 moles de CO2, on obtient 6 PGAL mais seulement 1 quitte le cycle • PGAL = glucide à 3C (peut ensuite être converti en glucose à 6C ou autres) • Les 5 autres y restent pour régénérer le RuDP ⇒ dépense d’ATP Bilan total du cycle de Calvin Pour 6 CO2 fixés: + 2 PGAL ou 1 glucose (10 autres PGAL produits restent dans le cycle) Consommation - 18 ATP - 12 NADPH + H+ Le transport cyclique d’é comble la différence Voies métaboliques de la photosynthèse 6 CO2 + 6 H2O + Énergie lumineuse Æ C6H12O6 + 6 O2 Facteurs externes influençant la photosynthèse Absorption CO2 1- Intensité lumineuse Intensité lumineuse Facteurs externes influençant la photosynthèse Biomasse 2- Concentration de CO2 Concentration de CO2 Facteurs externes influençant la photosynthèse Biomasse 3- Température Température Facteurs externes influençant la photosynthèse 3- Température Biomasse Optimum Température Facteur limitant Intensité lumineuse Concentration de CO2 Température À certaines conditions, le facteur limitant est celui qui est le plus loin de son optimum Lien structure fonction… +++ pigments photosynthétiques Peut créer un gradient de proton pour synthétiser ATP Possède les enzymes du cycle de Calvin
