Photosynthse Julie Lavoie C LionelGroulx images ERPI Photosynthse

Photosynthèse © Julie Lavoie, C. Lionel-Groulx ; images © ERPI

Photosynthèse vs Respiration cellulaire Fixation du Carbone inorganique dans des glucides Photosynthèse : 6 CO 2 + 6 H 2 O + Lumière C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 Réduction (+é) vs Oxydation (- é) Oxydation des glucides ATP Respiration cellulaire : C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O + Énergie Oxydation (- é) Réduction (+é) ATP 2

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 H 2 O, nutriments élaborés) • Entièrement dans les chloroplastes [1 a, p. 195] ou [1 b, p. 209] • Structure du chloroplaste : double mb + thylakoïdes (compartiments internes ) empilés en grana

L’essentiel en un coup d’œil : les 2 étapes interdépendantes de la photosynthèse [1 a ou 1 b, p. 211]

Rappel : équation de la Photosynthèse : 6 CO 2 + 6 H 2 O + Lumière C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 Réduction (+é) Oxydation (- é) 5

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 : P 680 dans PS II, P 700 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 P 680 ET P 700 est excité, perdu (cédé à) accepteur primaire réduit E chimique! • Les PS, très puissant agents oxydants, DOIVENT remplacer leurs e- perdus! o Scission de H 2 O 2 H+ + 2 e- + ½ O 2 ; le P 680 du PS II remplace son e- par un e- de l’H 2 O. o L’ e- arraché au P 680 du PS II descend la chaîne de transport d’e- vers le P 700 du PS I, qui l’accepte pour remplacer le sien. o L’ e- arraché au P 700 du PS I courte chaîne de transport vers un accepteur final = NADP+ (réduction en NADPH + H+), dans le stroma. • Les ½ O 2 se combinent O 2 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 RETOUR TEXTE 1/2 RETOUR TEXTE 2/2 [1 a, p. 205] ou [1 b, p. 221]

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’H 2 O 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). Clic vers Figure Rx photochimiques Clic vers Figure Chimiosmose comparée Que reste-t-il au terme des rx photochimiques? … • ATP • NADPH + H+ • Seront utilisées dans la 2 e étape de la photosynthèse : le cycle de Calvin

La 2 e étape de la photosynthèse : le cycle de Calvin OÙ? Dans le stroma des chloroplastes RETOUR TEXTE = Enzyme [1 a, p. 207] ou [1 b, p. 222] M. Calvin, A. Benson et J. Bassham, ~fin années 1940 ; Nobel 1961

Fixation du CO 2 : Cycle de Calvin : résumé Clic Fig. cycle Calvin • 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 CO 2 à 3 mol de Ru. DP, (5 C chacun) 3 mol de molécules à 6 C (donc = un total de 18 mol d’atomes de C). • Réorganisation en 6 mol de molécules à 3 C 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 3 C chacun). • Une (1) mol PGAL quitte le cycle, les cinq (5) autres continuent dans le cycle. Régénération du Ru. DP (Ribulose diphosphate) : • Réorganisation en 3 mol de molécules à 5 C chacune, avec ajout de 1 Pi chacun (donc consommation de 3 mol ATP) 3 mol Ru. DP, prêt à être lié à 3 mol CO 2 par la RUBISCO.

RAPPEL: les 2 étapes interdépendantes de la photosynthèse [1 a ou 1 b, 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+… [1 a, p. 195] ou [1 b, p. 209]

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

Chimiosmose comparée : Respiration cellulaire vs Photosynthèse = Phosphorylation = Photophosphorylation oxydative RETOUR TEXTE [1 a, p. 204] ou [1 b, p. 220]