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SYNTHESE D’ENERGIE LIBRE CHIMIQUE POTENTIELLE A PARTIR DE MATIERES INORGANIQUES Apport extérieur d’énergie lumineuse : la photosynthèse Réaction générale.

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1 SYNTHESE D’ENERGIE LIBRE CHIMIQUE POTENTIELLE A PARTIR DE MATIERES INORGANIQUES Apport extérieur d’énergie lumineuse : la photosynthèse Réaction générale H 2 D + A ----> H 2 A + D

2 Les réactions globales 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 +6O 2 2H 2 O + 2NADP O 2 + 2NADPH + 2H ADP + P ATP 6CO NADPH C 6 H 12 O NADP ATP ADP + P

3 Divers types de photosynthèse 2H 2 S + CO 2 ---> (CH 2 O) + H 2 O + O 2 2CH3CHOHCH3 + CO2 ---> (CH2O) +H2O +2CH3COCH3

4 Spectre visible

5 L’absorption de la lumière solaire

6

7 Les états électroniques des chlorophylles

8 Transfert d’excitons

9 Transferts d’excitons

10

11 Transferts électroniques

12

13

14

15 Transferts électroniques (bleu) et transport de protons (rouge)

16

17 Structure de 2 protéines d’antenne

18 Le Photosystème II

19 Centre générateur de dioxygène

20

21 Le cycle Q

22 L’ATP Synthase

23 Modèle à turbine de l’ATP-synthase

24 2H 2 O + 2NADP O 2 + 2NADPH + 2H ADP + P ATP 6CO NADPH C 6 H 12 O NADP ATP ADP + P

25 Fixation du CO2 par la Rubisco

26 Structure par rayons X de la Rubisco

27 Fixation du CO2 par la Rubisco

28 Deuxième phase de fixation de CO 2

29

30

31 Système antiport P-Triose Phosphate

32

33 Fixation de O2 par la Rubisco

34 PHOTORESPIRATION

35 Plantes en C4

36 Régulation

37

38

39

40 Synthèse d’amidon

41 Synthèse de saccharose

42 Cas des microorganismes

43 Exemple de Photosystème bactérien

44

45 CHIMIOSYNTHESE Des bactéries dépourvues de pigments photorécepteurs fixent cependant le CO 2 par le cycle de Calvin et l’énergie nécessaire est tirée de l’oxydation de substrats minéraux : les substrats oxydés libèrent de l’énergie qui permet la synthèse d’ATP et des électrons qui après transport se fixent sur une substance de type T

46 Types de bactéries chimiosynthétiques 1) les bactéries nitrifiantes ou nitrobactériales : a – les bactéries nitreuses (Nitrosomonas) NH 4 + 2O > NO 2 + H 2 O b – les bactéries nitriques (Nitrobacter) NO 2 + ½ O > NO 3

47 2) les Bactéries ferrugineuses (Ferrobactériales) ex Leptothrix 3) les bactéries sulfureuses, non pigmentées ou leucothiobactériales souvent associées à des bactéries sulfatoréductrices qui leur fournissent H 2 S

48 SYNTHESE D’ENERGIE LIBRE CHIMIQUE POTENTIELLE A PARTIR DE MATIERES ORGANIQUES FERMENTATION ET RESPIRATION

49 Fermentation - définition La fermentation constitue la classe des réactions d’oxydo-réductions biologiques productrices d’énergie où des composés organiques sont les accepteurs finaux d’électrons

50 Respiration-définition Dans la respiration (sensu lato), les accepteurs finaux d’électrons sont des composés inorganiques. Si l’accepteur est O 2, c’est la respiration (sensu stricto). Si l’accepteur est un composé inorganique autre que O 2, on parle de respiration anaérobie

51

52

53

54 Spirale de Lynnen

55

56

57 Transferts électroniques et protoniques dans la membrane mitochondriale interne

58

59 Le cycle Q

60 Complexe 4

61 Réduction finale du Dioxygène

62 Transferts électroniques et protoniques dans la membrane mitochondriale interne

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65 Transport des substrats

66 Synthèse de glycogène

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68

69 Synthèse de glycogène : régulation

70 RESPIRATION ANAEROBIE L’accepteur est par ex le NO 3 L’accepteur est le SO 4 L’accepteur est le CO 2

71 L’accepteur est le NO 3 Les bactéries utilisant le nitrate comme accepteur final d’électrons sont aérobie facultative et n’utilise cet accepteur qu’en l’absence d’oxygène : NO 3 + 2e + 2H ----> NO 2 + H 2 O 2NO e + 12H ----> N 2 + 6H 2 O 5CH 3 COOH + 8NO > 10CO 2 + 4N 2 + 6H 2 O + 8OH

72 L’accepteur est le SO 4 Les sulfites (SO 3 ) et hyposulfites (S 2 O 3 ) sont également des accepteurs. L’oxydation anaérobie de l’acide lactique par Desulfovibrio s’écrit : 2 CH 3 CHOHCOOH + SO > 2CH 3 COOH + 2CO 2 +H 2 S + 2OH Anaérobie stricte

73 L’accepteur est le CO 2 Anaérobie stricte Ex : Methanobacterium omelianskii 2CH 3 COOH + CO > 2CH 3 COOH + CH 4 Attention, tous ces accepteurs sous forme réduite peuvent être obtenu par chimio- synthèse (donneur inorganique) ou par fermentation dans le cas du méthane

74 5S + 6N H 2 O ----> 5SO 4 + 3N 2 + 4H 4H 2 + SO > 2H 2 O + H 2 S + 2OH 4H 2 + CO > CH 4 + 2H 2 O CH 3 COOH ----> CH 4 + CO 2

75 La FERMENTATION Revoir le cours de SV2 : Fermentation alcoolique Fermentation lactique

76 Evolution de la production d’ATP au cours de l’histoire de la planète Un environnement riche en molécules organiques : les premiers êtres vivants sont hétérotrophes

77 Hétérotrophie primaire

78 Apparition de l’autotrophie

79 Compartimentation cellulaire

80 Apparition des organites

81 Conclusions : schéma de synthèse

82 Rôle prépondérant des nucléotides


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