Présenté par Karine Dion LA PHOTOSYNTHÈSE Présenté par Karine Dion Physiologie du vivant (101-CKA-05)

LA PHOTOSYNTHÈSE DANS LA NATURE

LA PHOTOSYNTHÈSE DANS LA NATURE But du cours: Comprendre comment les cellules captent l’énergie lumineuse et fabriquent des molécules organiques.

LA PHOTOSYNTHÈSE DANS LA NATURE Un organisme doit se procurer les composés organiques essentiels à la production d’ATP et de chaînes carbonées. Il existe différentes façons de le faire: Les autotrophes  Élaborent leurs molécules organiques à partir de matières premières inorganiques tirées de leur milieu. (ex. CO2) Les hétérotrophes  Ils se nourrissent directement ou indirectement de composés synthétisés par d’autres organismes.

LA PHOTOSYNTHÈSE DANS LA NATURE Les autotrophes  Les hétérotrophes  Producteurs Consommateurs

LA PHOTOSYNTHÈSE DANS LA NATURE Les chloroplastes abondent dans les cellules du mésophylle; tissus interne des plantes. Une cellule contient plusieurs chloroplastes. Le CO2 entre dans les feuilles et l’O2 en sort par des pores microscopiques appelés stomates.

LA PHOTOSYNTHÈSE DANS LA NATURE À l’intérieur des chloroplastes on retrouve des empilements de thylakoïdes que l’on nomme des grana. Le liquide dense qui les entoure est nommé le stroma. La chlorophylle se trouve dans la membrane du thylakoïde.

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LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE

Équation de la photosynthèse: LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Équation de la photosynthèse: 6 CO2 + 6 H2O + Énergie lumineuse  C6H12O6 + 6 O2 oxydation réduction

LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE La photosynthèse comprend 2 phases: Les réactions photochimiques Le cycle de Calvin THYLAKOÏDES STROMA

LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE

Spectre électromagnétique LA PHOTOSYNTHÈSE LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Les réactions photochimiques LA NATURE DE LA LUMIÈRE La lumière est une forme d’énergie appelée énergie électromagnétique (ou rayonnement). Spectre électromagnétique Les longueurs d’ondes comprises entre 380 et 720 nm forment la lumière visible.

Les réactions photochimiques LA PHOTOSYNTHÈSE LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Les réactions photochimiques LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES Les substances qui absorbent la lumière visible chez les photoautotrophes s’appellent pigments. Spectre d’absorption Il représente la capacité d’absorption du pigment en fonction de la longueur d’onde.

Les réactions photochimiques LA PHOTOSYNTHÈSE LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Les réactions photochimiques LES PIGMENTS PHOTOSYNTHÉTIQUES La chlorophylle a n’est pas le seul pigment à participer à la photosynthèse. D’autres pigments qui se trouvent dans les membranes des thylakoïdes peuvent absorber la lumière et transférer l’énergie qui en résulte à la chlorophylle a. On nomme ces autres pigments les pigments accessoires (antennes). Chlorophylle b Carotenoïdes

Les réactions photochimiques LA PHOTOSYNTHÈSE LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Les réactions photochimiques PHOTO-OXYDATION DE LA CHLOROPHYLLE

LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Les réactions photochimiques LES PHOTOSYSTÈMES

Les réactions photochimiques LA PHOTOSYNTHÈSE LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Les réactions photochimiques TRANSPORT NON CYCLIQUE D’ÉLECTRONS

Les réactions photochimiques LA PHOTOSYNTHÈSE LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Les réactions photochimiques TRANSPORT NON CYCLIQUE D’ÉLECTRONS Le photosystème II absorbe 2 photons d’énergie lumineuse. Deux électrons de la P680 passent de l’état fondamental à l’état excité. La déshydrogénase extrait des électrons de l’eau et les fournis au P680. 2 atomes d’oxygène s’unissent pour former de l’O2. Les électrons excités sont captés par l’accepteur primaire et passent au travers une chaîne de transport d’électrons. Les électrons, arrivés en bas de la chaîne, comblent les vides dans la P700 du photosystème I. Deux de ses électrons ont aussi été captés par un accepteur primaire. L’accepteur primaire du photosystème I cède les électrons excités à une deuxième chaîne de transport d’électrons. Les électrons sont transférés au NADP+ qui est réduit en NADPH + H+ qui va servir au cycle de Calvin.

Les réactions photochimiques LA PHOTOSYNTHÈSE LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Les réactions photochimiques TRANSPORT NON CYCLIQUE D’ÉLECTRONS P680 P700

Le cycle de Calvin consomme davantage d’ATP que de NADPH + H+. LA PHOTOSYNTHÈSE LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Les réactions photochimiques TRANSPORT CYCLIQUE D’ÉLECTRONS Le cycle de Calvin consomme davantage d’ATP que de NADPH + H+. Le transport cyclique vient combler la différence.

LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Les réactions photochimiques COMPARAISON DE LA CHIMIOSMOSE DANS LES CHLOROPLASTES ET DANS LES MITOCHONDRIES Les électrons proviennent de l’oxydation de molécules de nutriments. Les photosystèmes captent l’énergie lumineuse et l’utilise pour acheminer des électrons au sommet de la chaîne.

LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE

LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Le cycle de Calvin Le cycle de Calvin attache aux molécules de CO2 des molécules de RuDP. La molécule formée est si instable qu’elle se scinde aussitôt en deux. On utilise de l’ATP pour attacher du phosphate aux molécules. La molécule est réduit par le NADPH + H+ qui redevient du NADP+. Pour chaque 3 moles de CO2, on obtient 6 PGAL mais seulement 1 quitte le cycle. Les 5 autres y restent pour régénèrer le RuDP. On dépense encore ici de l’ATP.

LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE 6 CO2 + 6 H2O + Énergie lumineuse  C6H12O6 + 6 O2

LES VOIES MÉTABOLIQUES DE LA PHOTOSYNTHÈSE Facteurs externes influant sur la photosynthèse Disponibilité de l’eau Disponibilité en CO2 L’intensité de l’éclairement La durée de l’éclairement Les longueurs d’ondes La température La valeur nutritive du milieu