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La Photosynthèse convertit l'énergie lumineuse en énergie chimique…
La Photosynthèse convertit l'énergie lumineuse en énergie chimique
Chloroplastes
Site de la photosynthèse chez les végétaux
Composition d'un chloroplaste
Ribosomes
Thylakoïdes
= systèmes membraneux constitué de sac aplatis communicants
Forment des empilements dense =
Grana
(pl.)
*(granum au sg.)
Membrane thylakoïde délimite un *espace interthylakoïdien
Membranes des thylakoïdes renferment la
Chlorophylle
#
Stroma
= liquide dense
2 membranes
Chlorophylle
= pigment vert -> couleur des feuille
Energie lumineuse absorbée par la chlorophylle -> alimente la synthèse des molécules organiques dans le chloroplaste
Molécules d'ADN circulaires
Présent dans les
Feuilles
Lieu préférentiel pour la photosynthèse
Abondant dans le
monophylle
=
tissu interne de la feuille
Stomates
(pores microscopiques
-> Entrée de CO2 + sortie de O2 de la feuille
1 cellule du monophylle contiennent en général 30-40
chloroplastes
(4 à 7µm de longueur + 2 à 4 µm d'épaisseur)
Présent dans toutes les parties vertes d'une plantes + tiges vertes + fruits non murs
Dans les feuilles présences de nervures -> transport de l'eau qui a était absorbée par les racines puis qui se rend jusqu'aux feuilles par des tissus conducteur regroupés dans les nervures
(tissus permettent aussi de transporter le sucre des feuilles jusqu'aux racines et autres parties non photosynthétique de la plante.)
Parcours des atomes pendant la photosynthèse
Photosynthèse consomme 12 moles d'eau + produit 6 moles d'eau
#
6 CO2 + 6 H2O + énergie lumineuse
->
C6H12O6 + 6 02
Résultat de la photosynthèse = sucre à 3 atomes C -> synthèse de Glucose
(C6H1206)
Photosynthèse = processus inverse de la respiration cellulaire aérobie : Cellule végétale = siège de ces 2 processus métaboliques
6 CO2 + 12 H2O + énergie lumineuse
->
C6H1206 + 6 O2 + 6 H2O
CO2 + H2O --> [CH2O] + O2
([formule générale des glucides])
: si réaction réalisée 6 fois -> molécule de glucose
En présence de lumière, les parties vertes des plantes
produisent des molécules organiques et du dioxygène
à partir de
dioxyde de carbone et d'eau
#
Scission de la molécule d'eau
Chloroplastes scindent les molécules d'eau en protons (H+) + Oxygène (O)
1er hypothèse: (CO2 -> C + O2) + (C + H20 ->[ CH2O])
O2 libéré par les stomates des végétaux dérive de l'eau et non du CO2
Expérience de C.B. Van Niel
(1930)
Etudie la photosynthèse chez des bactéries qui produisent leur glucides à partir de dioxyde de carbone sans libération de O2
Hypothèse : Ces bactéries ne scindent pas la molécules de CO2 en C + O2
Utilise des bactéries qui se servent du Sulfure de dihydrogène
(H2S)
à la place de l'eau -> rejettent du soufre
#
CO2 + 2 H2S -> [CH2O] + H20 + 2S
Tous les organismes photosynthétiques ont besoins d'une source d'hydrogène jouant le
rôle de réducteur
mais que cette source varie
#
En générale: CO2 + 2H2
X
-> [CH2O] + H2O + 2
X
Confirmation de cette hypothèse grace à des marquage de CO2
(C 18O2)
et de H2O (H2 16O)* afin de suivre leur devenir lors de la photosynthèse
#
Expérience 1
: C
O
2 + 2H2O -> [CH2
O
] + H2
O
+O2
Expérience 2
: CO2 + 2 H2
O
-> [CH2O] + H2O +
O
2
Dioxygène
(O2)
de la photosynthèse est libéré dans l'atmosphère
Généralités
Enzymes + molécules photosynthétiques regroupées dans la membrane biologique -> séries de réactions chimiques
Organisation structurelle de la cellule --> capter l'énergie lumineuse + utiliser pour la synthèse de composés organique
Photosynthèse et oxydoréduction
Photosynthèse
Les électrons doivent gagner de l'énergie potentielle en passant de l'eau au glucose
(nécessite apport d'énergie = lumière)
-> processus
Endergonique
Inverse le flux d'électron: puise ses électrons dans l'eau à l'aide de la lumière -> redonne une grande énergie potentielle
Molécule d'eau se scinde + électrons sont transférés + protons de l'eau au CO2 -> réduction de CO2 en glucide
Respiration cellulaire
Transporteurs acheminent vers O2 des électrons associés à l'hydrogène -> libération d'énergie du glucose
Libère de l'eau comme sous produit
Electrons perdent de l'énergie potentielle à mesure que le dioxygène électronégatif les attire vers le bas de la chaîne de transport + mitochondries utilisent cette énergie pour synthétiser de l'ATP
Photosynthèse + respiration cellulaire aérobie = processus comportant des
réactions d'oxydoréduction
Les 2 étapes de la photosynthèse
2 phases
(divisées en nombreuses étapes)
REACTION PHOTOCHIMIQUES
Comprend les étapes qui conduisent à la conversion de l'énergie solaire en énergie chimique
Molécule d'eau scindée : devient source d'électrons + protons + rejette O2
LUMIERE:
Absorbée par la chlorophylle
Transfert des électrons + protons de l'eau vers
NADP
+
(accepteur)
: *stockage temporaire
Réduction de NADP+ en NADPH + H+
par ajout d'une paire d'électrons + 2 H+
PHOTOPHOSPHORYLATION
(ADP + P ->
ATP
)
Conversion initiale de l'énergie lumineuse en énergie chimique donne 2 composés
NADPH + H+
: source d'électrons riche en énergie (potentiel réducteur)*: peut être transféré à un accepteur d'électrons
ATP
devise énergétique des cellules
A lieu dans les
thylakoïdes
des chloroplastes
CYCLE DE CALVIN
Synthèse des glucides
FIXATION DU CARBONE
: Incorporation du CO2 atmosphérique dans les molécules organiques présentes dans les chloroplastes
Carbone fixé est ensuite réduit
en glucide par ajout d'électrons :
potentiel réducteur =
NADPH + H+
(électrons hautements énergétiques pendant la réactions photochimiques)
+ Energie chimique (
ATP
) produit lors de la réaction photochimiques
Le cycle de Calvin élabore le glucide uniquement avec l'aide du NADPH + H+ et de l'ATP produit au cours des réactions photochimiques
=> Coordination entre les deux phase de la photosynthèse
Etapes du cycle de Calvin =
phase obscure/sombre
car ne nécessite pas directement de la lumière. :warning: La plupart des végétaux ont leur cycle de Calvin qui se déroule pendant le jours le NADPH + H+ ainsi que l'ATP sont produit lors de la phase Photochimiques qui nécessite de la lumière .
A lieu dans le
stroma