photosynthèsemapage.clg.qc.ca/julielavoie/ne1/jl-ne1-mod2-photosyn... · 2018. 9. 28. · cycle de...
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Photosynthèse
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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?...
•¢ de parenchyme du 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 (sing.: granum)
[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]
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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]
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TEXTE 2/2
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TEXTE 1/2
Les chaînes de transport d’e-
2 é
2 é
Libération
graduelle
d’énergie permettra…
ATP
(p. 173 ou 187)
*Transporteurs = protéines mb
*Chaque transporteur de la chaîne est
un peu plus électronégatif que le précédent
*Au départ = en haut de la chaîne :
arrivée d’e- riche en énergie
*L’ e- libère un peu d’énergie à
chacun de ces transferts
Chaînes de transport d’e- photosynthèse
2 é
2 é
Libération
graduelle
d’énergie permettra…
ATP
Provenance des électrons riches en énergie : Chlorophylles a particulières des photosystèmes (PS)
(p. 173 ou 187)
NADP+
NADPH + H+
2 é
Libération
graduelle
d’énergie permettra…
ATP
et l’accepteur final des électrons, NADP+
formation de NADPH + H+
Provenance des électrons riches en énergie : Chlorophylles a particulières des photosystèmes (PS)
(p. 173 ou 187)
Chaînes de transport d’e- photosynthèse
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 d’ions H+ vers l’espace intrathylakoïdien(contre leur gradient)
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
le stroma
– Convertit ADP + Pi ATP
(phosphorylation de l’ADP)
– 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+
(* Mécanisme d’abord découvert dans la mitochondrie par
Peter Mitchell, 1961 ; Nobel de chimie 1978)
+ (RE)VOIR ANIMATION : page web
Adaptée de la Fig. 9.14
STROMA du chloroplaste
ESPACE INTRATHYLAKOÏDIEN du
chloroplaste
MEMBRANE
THYLAKOÏDIE
NNE
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
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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]
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TEXTE
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