La Photosynthèse convertit l'énergie lumineuse en énergie chimique

Chloroplastes

Parcours des atomes pendant la photosynthèse

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

Site de la photosynthèse chez les végétaux

Composition d'un chloroplaste

Présent dans les Feuilles

Présent dans toutes les parties vertes d'une plantes + tiges vertes + fruits non murs

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

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.)

1 cellule du monophylle contiennent en général 30-40 chloroplastes (4 à 7µm de longueur + 2 à 4 µm d'épaisseur)

Ribosomes

Thylakoïdes = systèmes membraneux constitué de sac aplatis communicants

Stroma = liquide dense

2 membranes

Chlorophylle = pigment vert -> couleur des feuille

Forment des empilements dense = Grana (pl.) *(granum au sg.)

Membrane thylakoïde délimite un *espace interthylakoïdien

Membranes des thylakoïdes renferment la Chlorophylle #

Energie lumineuse absorbée par la chlorophylle -> alimente la synthèse des molécules organiques dans le chloroplaste

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)

  1. Etudie la photosynthèse chez des bactéries qui produisent leur glucides à partir de dioxyde de carbone sans libération de O2
  1. Hypothèse : Ces bactéries ne scindent pas la molécules de CO2 en C + O2
  1. 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 + 2H2X -> [CH2O] + H2O + 2X

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: CO2 + 2H2O -> [CH2O] + H2O+O2 Expérience 2: CO2 + 2 H2O -> [CH2O] + H2O + O2

Dioxygène (O2) de la photosynthèse est libéré dans l'atmosphère

Photosynthèse et oxydoréduction

Photosynthèse

Respiration cellulaire

Les électrons doivent gagner de l'énergie potentielle en passant de l'eau au glucose (nécessite apport d'énergie = lumière) -> processus Endergonique

Photosynthèse + respiration cellulaire aérobie = processus comportant des réactions d'oxydoréduction

  1. Transporteurs acheminent vers O2 des électrons associés à l'hydrogène -> libération d'énergie du glucose
  1. Libère de l'eau comme sous produit
  1. 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

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

Les 2 étapes de la photosynthèse

2 phases (divisées en nombreuses étapes)

REACTION PHOTOCHIMIQUES

CYCLE DE CALVIN

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

PHOTOPHOSPHORYLATION (ADP + P -> ATP)

Réduction de NADP+ en NADPH + H+ par ajout d'une paire d'électrons + 2 H+

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

Synthèse des glucides

  1. FIXATION DU CARBONE: Incorporation du CO2 atmosphérique dans les molécules organiques présentes dans les chloroplastes
  1. 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. ⚠ 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 les thylakoïdes des chloroplastes

A lieu dans le stroma

Molécules d'ADN circulaires