mais d’où vient l’amidon? Le chaînon manquant Vous avez vu toutes les étapes entre la digestion de l’amidon et le mouvement musculaire, mais d’où vient l’amidon?

Photosynthèse et adaptations au manque de lumière La pêche aux photons Photosynthèse et adaptations au manque de lumière Chapitre 10 et anecdotes

Collège Lionel-Groulx Plan du cours Structure des feuilles et des chloroplastes Manque de lumière: adaptations morphologiques Pigments photosynthétiques Manque de lumière: adaptation physiologiques La photosynthèse en 7 étapes Les réactions photochimiques La fixation du CO2 Adaptations au manque d’eau Collège Lionel-Groulx

Structure de la feuille fig. 10.4 Cuticule Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Détour: biomimétisme Le biomimétisme consiste à résoudre des problèmes contemporains en tentant de reproduire des processus naturels. Janine M. Benyus publie le premier livre sur le sujet en 1997. Changement de paradigme: on ne se demande pas ce que nous pouvons prendre de la nature mais plutôt ce que nous pouvons apprendre de la nature. 3,8 milliards d’années de recherche et développement sont à notre portée pour nos innovations. Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Feuille de lotus et super cuticule: une source d’inspiration technologique Cliquez sur l’image pour voir le vidéo Collège Lionel-Groulx

Adaptations au manque de lumière Forêt tropicale humide = très dense Peu de lumière se rend au sol Les petites plantes doivent s’adapter… Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Gigantisme foliaire Augmente la photosynthèse Nombre de photons captés  Maximise les échanges gazeux Par contre, les pertes en eau sont potentiellement importantes Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Gouttières Humidité = développement d’algues et/ou moisissures Couverture d’algues = compétition pour la lumière Les gouttières assurent que l’eau ne s’accumulera pas sur la feuille Super cuticule du lotus = même rôle Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx La chlorophylle fig. 10.11 Anneau porphyrinique Complexe multiprotéique Queue hydrophobe Anneau porphyrique + Mg (absorbe lumière). Queue hydrophobe (dans la membrane) Deux sortes: a (a) et b (ß) Collège Lionel-Groulx

Spectre d’absorption fig. 10.10 Le soleil émet une grande gamme de longueurs d’onde. L’atmosphère laisse passer la lumière visible (380 nm - 720 nm). Les végétaux utilisent surtout le bleu et le rouge… et diffusent le vert. C’est pourquoi ils sont verts ! Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Les photosystèmes fig. 10.13 Photosystème = groupement de pigments (200 à 300) Pigments collecteurs + centre réactionnel Les centres réactionnels perdent leurs électrons Collège Lionel-Groulx

Adaptations au niveau des pigments Augmentation de la concentration de pigments photosynthétiques: plantes foncées = moins de photons « gaspillés » Utilisation de pigments photosynthétiques différents: utilisent la lumière dont les autres plantes ne veulent pas… Utilisation de pigments réfléchissants sous la feuille: les photons ont deux chances d’être captés Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Anthocyanine Pigment qui reflète la lumière rouge Donne une deuxième chance aux « photons rouges » d’être captés Collège Lionel-Groulx

Anthocyanine Coupe transversale d’une feuille Photons Épiderme supérieur Grâce à la couche d’anthocyanine sur la surface inférieure de la feuille, la quantité de lumière gaspillée est de beaucoup diminuée (représenté par la taille des flèches) Chlorophylle Anthocyanine Épiderme inférieur Collège Lionel-Groulx

Vue d’ensemble de la PS fig. 10.6 Phase claire Phase « obscure » Collège Lionel-Groulx

La photosynthèse en 7 étapes (transport non-cyclique des électrons) Réactions photochimiques (6) Photo-oxydation du photosystème I Réduction du NADP+ Photo-oxydation du photosystème II Chaîne de transport d’électron  gradient de concentration de H+ et réduction du photosystème I Scission de l’eau Photophosphorylation grâce au gradient de H+ Fixation du CO2 (cycle de Calvin) Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx La turbine produit un gradient de H+ qui permettra de faire de l’ATP Collège Lionel-Groulx

Réactions photochimiques Transport non-cyclique des électrons Collège Lionel-Groulx

Transport cyclique des électrons fig 10.16 Ne produit pas d’O2 Ne produit pas de NADPH + H+ Collège Lionel-Groulx

Réactions photochimiques Vue détaillée – Thylakoïde Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Donc… Oxydation du photosystème I  NADPH + H+ Oxydation du photosystème II  alimente la chaîne de transport d’électrons Chaîne de transport crée un gradient de H+ Photosystème I = accepteur d’électrons provenant du photosystème II Le photosystème II retourne à son état normal en oxydant l’H2O, formant ainsi l’O2 Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Cycle de Calvin Phase de fixation du carbone L'énergie chimique contenue dans l'ATP et le NADPH+H+ permet de fixer le carbone du CO2 . Le carbone fixé se fait réduire en glucide (PGAL) par l'ajout d'électrons provenant de l’eau. Le PGAL sert à fabriquer du glucose et autres composés (ex : glycérol) Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Cycle de Calvin La lumière n'est PAS nécessaire pour la réalisation de cette étape. Par contre, le cycle de Calvin se déroule de jour, car c'est à ce moment que la phase claire peut régénérer le NADPH+H+ et l'ATP nécessaires à la synthèse du PGAL. La phase claire et la phase sombre sont donc complémentaires  l'une ne va pas sans l'autre dans la nature Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Cycle de Calvin Bilan pour 3 cycles Utilisation de: 3 CO2 9 ATP 6 NADPH+6H+ Gain net de: 1 PGAL Collège Lionel-Groulx

Résumé: animation (anglais) cliquez sur l’image pour voir l’animation Collège Lionel-Groulx

Collège Lionel-Groulx Résumé La photosynthèse convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique (liaisons covalentes non-polaires). L’énergie lumineuse permet d’abord de produire de l’ATP et du NADPH + H+. Ces molécules sont ensuite utilisées pour fixer le CO2 en PGAL À partir du PGAL, on peut faire diverses molécules riches en énergie (ex.: glucose puis amidon). Ce sont ces molécules qui sont ensuite utiles pour la respiration cellulaire des organismes, incluant celle des plantes elles-mêmes. Collège Lionel-Groulx