Apport extérieur d’énergie lumineuse : la photosynthèse SYNTHESE D’ENERGIE LIBRE CHIMIQUE POTENTIELLE A PARTIR DE MATIERES INORGANIQUES Apport extérieur d’énergie lumineuse : la photosynthèse Réaction générale H2D + A ----> H2A + D

Les réactions globales 6CO2 + 6H2O C6H12O6 +6O2 2H2O + 2NADP O2 + 2NADPH + 2H ADP + P ATP 6CO2 + 12 NADPH C6H12O6 + 12 NADP ATP ADP + P

Divers types de photosynthèse 2H2S + CO2 ---> (CH2O) + H2O + O2 2CH3CHOHCH3 + CO2 ---> (CH2O) +H2O +2CH3COCH3

Spectre visible

L’absorption de la lumière solaire

Les états électroniques des chlorophylles

Transfert d’excitons

Transferts d’excitons

Transferts d’excitons

Transferts électroniques

Transferts électroniques

Transferts électroniques

Transferts électroniques

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

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

Structure de 2 protéines d’antenne

Le Photosystème II

Centre générateur de dioxygène

Centre générateur de dioxygène

Le cycle Q

L’ATP Synthase

Modèle à turbine de l’ATP-synthase

2H2O + 2NADP O2 + 2NADPH + 2H ADP + P ATP 6CO2 + 12 NADPH C6H12O6 + 12 NADP ATP ADP + P

Fixation du CO2 par la Rubisco

Structure par rayons X de la Rubisco

Fixation du CO2 par la Rubisco

Deuxième phase de fixation de CO2

Système antiport P-Triose Phosphate

Fixation de O2 par la Rubisco

PHOTORESPIRATION

Plantes en C4

Régulation

Régulation

Synthèse d’amidon

Synthèse de saccharose

Cas des microorganismes

Exemple de Photosystème bactérien

CHIMIOSYNTHESE Des bactéries dépourvues de pigments photorécepteurs fixent cependant le CO2 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

Types de bactéries chimiosynthétiques 1) les bactéries nitrifiantes ou nitrobactériales : a – les bactéries nitreuses (Nitrosomonas) NH4 + 2O2 ----> NO2 + H2O b – les bactéries nitriques (Nitrobacter) NO2 + ½ O2 ----> NO 3

2) les Bactéries ferrugineuses (Ferrobactériales) ex Leptothrix 3) les bactéries sulfureuses, non pigmentées ou leucothiobactériales souvent associées à des bactéries sulfatoréductrices qui leur fournissent H2S

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

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

Respiration-définition Dans la respiration (sensu lato), les accepteurs finaux d’électrons sont des composés inorganiques. Si l’accepteur est O2, c’est la respiration (sensu stricto). Si l’accepteur est un composé inorganique autre que O2, on parle de respiration anaérobie

Spirale de Lynnen

Transferts électroniques et protoniques dans la membrane mitochondriale interne

Le cycle Q

Complexe 4

Réduction finale du Dioxygène

Transferts électroniques et protoniques dans la membrane mitochondriale interne

Transport des substrats

Synthèse de glycogène

Synthèse de glycogène

Synthèse de glycogène

Synthèse de glycogène : régulation

RESPIRATION ANAEROBIE L’accepteur est par ex le NO3 L’accepteur est le SO4 L’accepteur est le CO2

L’accepteur est le NO3 Les bactéries utilisant le nitrate comme accepteur final d’électrons sont aérobie facultative et n’utilise cet accepteur qu’en l’absence d’oxygène : NO3 + 2e + 2H ----> NO2 + H2O 2NO3 + 10e + 12H ----> N2 + 6H2O 5CH3COOH + 8NO3 ----> 10CO2 + 4N2 + 6H2O + 8OH

L’accepteur est le SO4 Les sulfites (SO3 ) et hyposulfites (S2O3 ) sont également des accepteurs. L’oxydation anaérobie de l’acide lactique par Desulfovibrio s’écrit : 2 CH3 CHOHCOOH + SO4 ----> 2CH3COOH + 2CO2 +H2S + 2OH Anaérobie stricte

L’accepteur est le CO2 Anaérobie stricte Ex : Methanobacterium omelianskii 2CH3COOH + CO2 ----> 2CH3COOH + CH4 Attention, tous ces accepteurs sous forme réduite peuvent être obtenu par chimio-synthèse (donneur inorganique) ou par fermentation dans le cas du méthane

5S + 6N03 + 2H2O ----> 5SO4 + 3N2 + 4H 4H2 + SO4 ----> 2H2O + H2S + 2OH 4H2 + CO2 ----> CH4 + 2H2O CH3COOH ----> CH4 + CO2

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

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

Hétérotrophie primaire

Apparition de l’autotrophie

Compartimentation cellulaire

Apparition des organites

Conclusions : schéma de synthèse

Rôle prépondérant des nucléotides