Mod articles822595 1

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 eH2O

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 de toujours associés par et PSII). électrons. transporteurs Elle d’électrons. se2 (PSI 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 collectrices des de antennes 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

H2O

PSI

n H+

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+

H2O

PHOTOPHOSPHORYLATION  synthèse d’ATP

n H+

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

H2O

nH

NADP

+

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

n H+

La phase photochimiqu e

NADPH2

PSII

PSI

2 e-

nH

H2O

NADP

+

espace intrathylakoïde

membrane du thylakoïde stroma du chloroplaste

ATP sphère pédonculée

O2

Pi

ADP

Bilan de la phase photochimique Lumière

Chlorophylle

H2O 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. se transforme alors en remarque également une ADP. déphosphorylation (Pi).

6 NADPH2 6 6 NADP 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 6 NADP 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 6 NADP 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).

Pi

ADP 6 ATP

3 CO2

6 ADP

Cycle De Calvin

6 NADPH2

3 ADP 3 ATP

6 NADP PGA

PROTIDES

LIPIDES GLUCIDES

6 Pi

Bilan simplifié de la Photosynthèse Lumière

O2

Chlorophylle

H2O CO2

PGA