Thème 5 – Anatomie et physiologie végétale La photosynthèse

La photosynthèse Photosynthèse  c’est le processus par lequel l’énergie lumineuse est transformée en énergie potentielle chimique et emmagasinée dans les liaisons des molécules de glucose. Se produit dans les chloroplastes des producteurs (végétaux).

Le chloroplaste (Liquide) Contient la chlorophylle (Pile de thylakoïdes) (Liquide) Contient la chlorophylle

Ces molécules possèdent un double rôle : Chlorophylle  On retrouve dans les chloroplastes différentes molécules aux pigments semblables qu’on appelle chlorophylle. Il existe deux types de chlorophylle : a et b. Ces molécules possèdent un double rôle : absorber l’énergie de la lumière convertir cette énergie en une forme permettant aux réactions de se produire.

La photosynthèse se sert de l’énergie lumineuse (________) pour former des substances complexes (glucose : C6H12O6) à partir de substances plus simples (CO2 et H2O) (____________). PHOTO SYNTHÈSE

Equation globale de la photosynthèse Énergie lumineuse 6 CO2 12 H2O En présence de chlorophylle 6H2O 6 O2 C6H12O6

Conditions pouvant affecter la photosynthèse Les conditions lumineuses La température (Si plus de 32oC, photosynthèse diminue) L’approvisionnement en eau (H2O) La disponibilité du CO2

Le mécanisme de la photosynthèse peut être divisé en 2 phases : la phase lumineuse (photophase) 2) la phase obscure (phase synthétique)

Phase lumineuse (photophase) Dans les chloroplastes, on retrouve les substances nécessaires à la photophase : - la chlorophylle (transporteur d’énergie, contenue dans les thylakoïdes) l’ ADP et des phosphates inorganiques (Pi) ADP + Pi  ATP Adénosine + Phosphate  Adénosine Di-Phosphate inorganique Tri-Phosphate - le NADP (accepteur d’hydrogène)

La chlorophylle est activée La chlorophylle est activée.  En captant de la lumière, la chlorophylle devient activée, c’est-à-dire qu’elle gagne de l’énergie et va agir comme transporteur d’énergie Les molécules d’eau sont décomposées  l’énergie libérée par la chlorophylle activée fournit la force nécessaire pour briser des molécules d’eau (H2O). L’oxygène (O2) est alors libéré comme produit secondaire et l’hydrogène est capté par le NADP. Le NADP emprisonne l’hydrogène  le NADP (nicotinamide-adénine dinucléotide phosphate) capte les atomes d’hydrogène pour devenir NADPH2. Le NADP agit comme accepteur d’hydrogène.

L’ATP emmagasine aussi de l’énergie  une partie de l’énergie libérée par la chlorophylle activée sert à combiner des groupes phosphate à l’ADP (adénosine di-phosphate) contenu dans les chloroplastes pour former l’ATP (adénosine tri-phosphate) qui est un composé riche en ENERGIE. (ADP + Pi  ATP) Le NADPH2 et l’ATP formés pendant la phase lumineuse vont jouer un rôle important dans la phase obscure.

+ Chlorophylle activée ____ brisée Pi ADP Oxygène NADP ATP NADPH2 Vers la réaction  NADPH2 LIBÉRÉ

Animation phase lumineuse

+ Chlorophylle activée Pi H2O brisée ADP Oxygène Oxygène Hydrogène NADP ATP Vers la réaction sombre  NADPH2 LIBÉRÉ

Phase obscure (synthétique) (aussi appelé cycle de Calvin) Les chloroplastes sont maintenant pleins d’énergie provenant de l’ ____ et du ________ et n’ont plus besoin de lumière pour les réactions suivantes. ATP NADPH2

Dans les chloroplastes, on retrouve l’autre substance nécessaire à la phase obscure: Le RDP (le ribulose di-phosphate, sucre à 5 carbones et deux phosphate) qui va accepter le CO2 pour faire un sucre à 6 carbones (hexose) : le glucose

Le CO2 est fixé par le RDP  Le RDP (Ribulose Di-Phosphate, 5 carbones) se combine au CO2 pour former un hexose (6 carbones) très instable qui se divise immédiatement en 2 molécules de PGA (acide phosphoglycérique) (3 carbones X 2). Le RDP joue le rôle d’accepteur de CO2. Le PGA est transformé en PGAL  Le PGA se combine avec l’hydrogène du NADPH2 et l’énergie de l’ATP pour former de l’eau et du PGAL (phosphoglycéraldéhyde).

Le PGAL se transforme  (5 sur 6) Deviennent du RDP (accepteur de CO2) Devient du glucose (2 PGAL – 2 phosphates + H2  C6H12O6) Utilisé comme nourriture directe pour la plante Le glucose peut se transformer en disaccharides et polysaccharides (amidon, cellulose) par l’union de plusieurs glucoses. en huile chez certaines plantes (maïs, olive, arachide…)

CO2 H2O Glucose Hexose instable PGA PGA RDP PGAL PGAL 6 carbones ATP ATP ADP ADP huile 5 sur 6 NADPH2 NADPH2 amidon transformé NADP NADP Glucose PGAL 3 carbones utilisé 1 sur 6 PGAL 3 carbones H2O nourriture

H2O Hexose instable PGA PGA RDP PGAL PGAL __carbones 3 carbones ATP ATP 5 sur 6 NADPH2 NADPH2 transformé PGAL 3 carbones utilisé 1 sur 6 PGAL 3 carbones H2O

Animation phase obscure

Conditions pouvant affecter la photosynthèse Les conditions lumineuses La température (Si plus de 32oC, photosynthèse diminue) L’approvisionnement en eau (H2O) La disponibilité du CO2

La photosynthèse dans la betterave