Photosynthèse © Julie Lavoie, C. Lionel-Groulx ; images © ERPI

Photosynthèse vs Respiration cellulaire Fixation du Carbone inorganique dans des glucides Photosynthèse : 6 CO2 + 6 H2O + Lumière  C6H12O6 + 6 O2 vs Respiration cellulaire : C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + Énergie Réduction (+é) Oxydation (- é) Oxydation des glucides  ATP Oxydation (- é) Réduction (+é) ATP 2

PHOTOSYNTHÈSE : OÙ?... Mésophylle des parties vertes (feuilles, tiges…) de la plante : « organes sources » Structure des feuilles favorise les échanges (stomates  gaz) et la circulation (nervures  H2O, nutriments élaborés) Entièrement dans les chloroplastes Structure du chloroplaste : double mb + thylakoïdes (compartiments internes ) empilés en grana [1a, p. 195] ou [1b, p. 209]

L’essentiel en un coup d’œil : les 2 étapes interdépendantes de la photosynthèse [1a ou 1b, p. 211]

Rappel : équation de la Photosynthèse 6 CO2 + 6 H2O + Lumière  C6H12O6 + 6 O2 Réduction (+é) Oxydation (- é) 5

Rx photochimiques : résumé (1/2) Des protéines insérées dans la membrane des thylakoïdes sont impliquées : Des Photosystèmes (PS) = protéines + pigments, dont deux (2) chlorophylles a particulières : P680 dans PS II, P700 dans PS I (PSI car découvert le premier). Clic Fig. chloro. Des chaînes de transport d’électrons (les accepteurs d’e- sont, dans l’ordre, de plus en plus électronégatifs) et des ATP synthases. Le voyage des électrons (transport non cyclique) : Clic Fig. Rx photochimiques Des photons (E lumineuse)  pigments du PS II ET du PS I ; 1 e- des chlorophylles a P680 ET P700 est excité, perdu (cédé à)  accepteur primaire réduit  E chimique! Les PS, très puissant agents oxydants, DOIVENT remplacer leurs e- perdus! Scission de H2O  2 H+ + 2 e- + ½ O2 ; le P680 du PS II remplace son e- par un e- de l’H2O. L’ e- arraché au P680 du PS II  descend la chaîne de transport d’e- vers le P700 du PS I, qui l’accepte pour remplacer le sien. L’ e- arraché au P700 du PS I  courte chaîne de transport vers un accepteur final = NADP+ (réduction en  NADPH + H+), dans le stroma. Les ½ O2 se combinent  O2 libéré par la photosynthèse. RAPPEL : les e- qui descendent une chaîne de transport d’e- libèrent de l’Énergie.

Photosynthèse - 1ère étape : Rx photochimiques et chimiosmose RETOUR TEXTE 1/2 RETOUR TEXTE 2/2 [1a, p. 205] ou [1b, p. 221]

Réactions photochimiques : résumé (2/2) Utilisation de l’énergie libérée par les électrons (chaîne de transport) : « Pompage » de protons (H+) du stroma vers l’intérieur des thylakoïdes, où ils s’accumulent S’y ajoutent les H+ libérés lors de la scission d’H2O dans les thylakoïdes, DONC création d’un fort gradient de H+ (force proton motrice, ~eau dans un réservoir). Les protons vont ensuite traverser vers le stroma, dans le sens de leur gradient, par des ATPsynthases ( production d’ATP) (~eau dans une turbine). Que reste-t-il au terme des rx photochimiques?… ATP NADPH + H+ Seront utilisées dans la 2e étape de la photosynthèse : le cycle de Calvin Clic vers Figure Rx photochimiques Clic vers Figure Chimiosmose comparée

La 2e étape de la photosynthèse : le cycle de Calvin OÙ? Dans le stroma des chloroplastes RETOUR TEXTE = Enzyme [1a, p. 207] ou [1b, p. 222] M. Calvin, A. Benson et J. Bassham, ~fin années 1940 ; Nobel 1961

Cycle de Calvin : résumé Clic Fig. cycle Calvin Cycle de Calvin : résumé Fixation du CO2 : Entrée dans la plante par les stomates, diffusion vers l’intérieur des cellules, puis jusqu’au stroma des chloroplastes. Là, l’enzyme RUBISCO lie chaque 3 mol de CO2 à 3 mol de RuDP, (5C chacun)  3 mol de molécules à 6C (donc = un total de 18 mol d’atomes de C). Réorganisation en 6 mol de molécules à 3C chacune (APG) (toujours = 18 C). Ajout de 1 Pi (consommation d’ATP) à chaque molécule. Enzyme qui transfère un groupement phosphate = ?... Réduction : Ajout d’électrons (provenant de NADPH)  NADP+ régénéré. Le Pi se détache ; molécule + stable, le PGAL (6 mol de molécules, à 3C chacun). Une (1) mol PGAL quitte le cycle, les cinq (5) autres continuent dans le cycle. Régénération du RuDP (Ribulose diphosphate) : Réorganisation en 3 mol de molécules à 5C chacune, avec ajout de 1 Pi chacun (donc consommation de 3 mol ATP)  3 mol RuDP, prêt à être lié à 3 mol CO2 par la RUBISCO.

RAPPEL: les 2 étapes interdépendantes de la photosynthèse [1a ou 1b, p. 211]

Liens structure-fonction dans le chloroplaste? Compartimentation interne : espace intra-thylakoïdien vs stroma… Quantité élevée de petits thylakoïdes (et non un gros compartiment)… Perméabilité des mb thylakoïdiennes aux H+… [1a, p. 195] ou [1b, p. 209]

Chlorophylle et photosystèmes [1a, p. 200] ou [1b, p. 215] RETOUR TEXTE [1a, p. 201] ou [1b, p. 217]

Chimiosmose comparée :. Respiration cellulaire vs. Photosynthèse Chimiosmose comparée : Respiration cellulaire vs Photosynthèse = Phosphorylation = Photophosphorylation oxydative RETOUR TEXTE [1a, p. 204] ou [1b, p. 220]