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Définition de la photosynthèse Ensemble de réactions physico- chimiques conduisant à la transformation de lénergie lumineuse et du CO 2 en énergie chimique.

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2 Définition de la photosynthèse Ensemble de réactions physico- chimiques conduisant à la transformation de lénergie lumineuse et du CO 2 en énergie chimique sous forme de matière organique. La photosynthèse est réalisée par les organismes chlorophylliens quon nomme alors autotrophes. Ce sont également des producteurs primaires.

3 Lieu de la photosynthèse : la cellule végétale paroi pectocellulosique + membrane plasmique collée vacuole chloroplastes

4 noyau chloroplaste vacuole Paroi végétale cytoplasme Lieu de la photosynthèse : la cellule végétale

5 Lieu de la photosynthèse : Le chloroplaste enveloppe stroma thylakoïdes granum amidon

6 La photosynthèse se décompose en 2 étapes La phase photochimique (aussi appelée phase claire ou phase lumineuse) La phase dincorporation du CO2 (aussi appelée phase sombre)

7 stroma du chloroplaste membrane du thylakoïde PSI PSII La membrane des thylakoïdes contient de nombreux photosystèmes toujours associés par 2 (PSI et PSII). Chaque photosystème comprend : des antennes collectrices (composées de pigments accessoires tels le carotène, la chlorophylle b et le xanthophylle…) un centre réactionnel (constitué de chlorophylle a). Le soleil émet de lénergie lumineuse sous forme de particules dénergie nommées photons. Ceux-ci sont captés par les antennes collectrices des PS. Lénergie ainsi captée est transmise au centre réactionnel (chlorophylle a). 2 e - La chlorophylle a, excitée par lénergie reçue, expulse 2 électrons.Elle se trouve alors dans un état instable. Lapport de 2 électrons permettront de retrouver la stabilité. CHAINE PHOTOSYNTHETIQUE DE TRANSPORT DELECTRONS Les électrons sont pris en charge par des chaînes de transporteurs délectrons. Le transport est assuré par des réactions doxydo-réduction dans le sens des potentiels redox croissants. espace intrathylakoïde 2 e - H2OH2O Les électrons issus du PSII vont stabiliser PSI. Par contre, pour PSII les électrons proviennent de la « décomposition de leau » dite photolyse de leau.

8 PSII stroma du chloroplaste membrane du thylakoïde H2OH2O 2 e - 2 électrons qui sont captés par PSII qui redevient stable. PHOTOLYSE DE LEAU O2O2 Dioxygène qui quitte le chloroplaste et la cellule et sera rejeté dans le milieu extérieur au niveau des stomates. 2 H + 2 protons. Chaque molécule deau se dissocie en :

9 PSI PSII FORCE PROTON MOTRICE n H + Lespace intrathylakoïde présente une forte concentration en protons dune double origine: H2OH2O 1) La photolyse de leau n H + 2) Le transport délectrons qui libère de lénergie utilisée par les protons pour traverser la membrane du thylakoïde

10 PHOTOPHOSPHORYLATION synthèse dATP n H + H2OH2O sphère pédonculée La membrane des thylakoïdes contient des sphères pédonculées, protéïnes canal qui permettent la communication entre lintérieur et lextérieur du thylakoïde. La différence de concentration des protons entre lintérieur et lextérieur du thylakoïde génère un flux (= force proton motrice) traversant le thylakoïde au niveau des sphères pédonculées. ATP ADP Pi Lénergie de la force proton motrice permet à une enzyme, lATP synthétase, dajouter un groupement Phosphate (Pi) à une molécule dADP pour former ainsi de lATP.

11 n H + ADP Pi H2OH2O sphère pédonculée ATP NADP NADPH 2 En fin de parcours, les électrons et les protons sont pris en charge par laccepteur final, le NADP, qui passe alors de la forme oxydée à la forme réduite NADPH 2. REDUCTION DU NADP en NADPH 2 n H +

12 La phase photochimique 2 e - n H + O2O2 NADP NADPH 2 ADP Pi H2OH2O stroma du chloroplaste espace intrathylakoïde membrane du thylakoïde PSI PSII sphère pédonculée ATP n H +

13 Bilan de la phase photochimique O2O2 NADPH 2 ATP ADP H2OH2O NADP Pi Chlorophylle Lumière

14 La phase dincorporation 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 CO 2, capté par les stomates de la plante, ainsi que l ATP et le NADPH 2, formés lors de la première phase, concourent à la formation de matière organique au cours du cycle de Calvin.

15 La phase dincorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN 3 CO 2 RuDP carboxylase 3 RuDP Le CO 2 entre dans le cycle de Calvin en se fixant sur un composé à 5 carbones, le Ribulose diphosphate (RuDP) grâce à une enzyme, la Ribulose diphosphate carboxylase. 3 HexPP 6 APG Le sucre à 6 carbones obtenu, Hexose diphosphate (HexPP) est particulièrement instable et se scinde très rapidement en composés à 3 carbones, lacide phospho-glycérique(APG).

16 La phase dincorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN 3 CO 2 RuDP carboxylase 3 HexPP 3 RuDP 6 APG 6 ADPG 6 ADP 6 ATP - LAPG est phosphorylé en ADPG (acide diphosphoglycérique). - Les Phosphates proviennent de lATP qui se transforme alors en ADP. 6 NADPH 2 6 NADP 6 Pi LADPG est réduit en Phospho-glycér-aldéhyde (PGA) lors dune réaction couplée à loxydation du NADPH 2 en NADP. On remarque également une déphosphorylation (Pi). 6 PGA

17 La phase dincorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN 6 NADPH 2 6 ADP 6 NADP 6 Pi 6 ATP 3 CO 2 RuDP carboxylase 3 HexPP 3 RuDP 6 PGA 6 ADPG 6 APG PGA GLUCIDES PROTIDESLIPIDES Des 6 PGA formés, un quitte le cycle et donnera des glucides, lipides ou protides selon les réactions 3 ATP 3 ADP 5 PGA Les 5 PGA restant subissent une réorganisation chimique et une phosphorylation grâce à lATP pour régénérer le RuDP, matière initiale du cycle.

18 La phase dincorporation du carbone LE CYCLE DE CALVIN 6 NADPH 2 3 ATP 6 ADP 6 NADP 6 Pi 6 ATP 3 ADP 3 CO 2 RuDP carboxylase 3 HexPP 3 RuDP 6 PGA 6 ADPG 6 APG 5 PGA PGA GLUCIDES PROTIDESLIPIDES

19 Bilan du CYCLE DE CALVIN 9 ADP 6 NADP 6 Pi PGA 3 CO 2 9 ATP 6 NADPH 2

20 Bilan de la Photosynthèse n H + O2O2 NADP NADPH 2 ADP Pi H2OH2O n H + ATP Phase Photo- chimique 6 NADPH 2 3 ATP 6 ADP 6 NADP 6 Pi 6 ATP 3 ADP 3 CO 2 PGA GLUCIDES PROTIDESLIPIDES Cycle De Calvin Les 2 phases sont couplées par les recyclages des transporteurs (NADP, NADPH 2 ) et des molécules énergétiques (ATP, ADP et Pi).

21 Bilan simplifié de la Photosynthèse Chlorophylle Lumière H2OH2O CO 2 O2O2 PGA

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