Chapitre 6

Question 1

Quel est le rôle de la phase thermochimique de la photosynthèse?

Answer 1

Stocker l’énergie fournit par la phase photochimique dans les liens covalents de composés organiques utiles au métabolisme et à la croissance

Question 2

Quel est le rôle du cycle de Calvin dans la photosynthèse?

Answer 2

Fixation du CO2 atm en molécules carbonées réduites compatibles avec le métabolisme par la synthèse d’ATP et NADPH (phase photochimique) en source d’énergie et en pouvoir réducteur

Question 3

Ou se produit le cycle de Calvin chez les organismes photosynthétiques?

Answer 3

Dans le stroma des chloroplastes ou l’ATP et le NADPH s’y accumulent

Question 4

Qu’arrivent-ils aux molécules d’ADP et NADP+ résultant de la réduction du CO2 en composés glucidiques réduits?

Answer 4

Ils sont recyclés par la phase photochimique pour la biosynthèse de nouvelles molécules d’ATP et NDAPH

Question 5

Comment le cycle de Calvin procède en gros?

Answer 5

Décrit comment le CO2 et l’eau dans les chloroplastes sont combinés à un composé accepteur à 5 carbones (ribulose-1,5-biphosphate) pour générer 2 molécules de 3-phosphoglycérate

Question 6

Comment l’élucidation du mode de fixation du CO2 atmosphérique a-t-elle été découverte?

Answer 6

Par étude d’une solution d’algues pulvérisée de lumière et en observant la migration de différent composés dans 2 solutions mélangées suite à l’arrêt forcée de la photosynthèse après le temps t

Question 7

Quelles sont les 3 grandes étapes du cycle de Calvin et leur fonction

Answer 7

1- Carboxylation ou le CO2 atm est fixé au ribulose-1,5-biphosphate pour générer 2 molécules de 3-P-glycérate
2- Réduction ou le 3-PGA est chargé en énergie potentielle par le NADPH et une partie de l’ATP générés par la phase photochimique
3- Regénération ou l’ATP résiduel est utilisé pour régénérer le RuBP nécessaire à la reprise du cycle

Question 8

Quel est le premier produit stable du cycle de Calvin? (étape de carboxylation)

Answer 8

2 molécules de 3-PGA qui sont hydrolysées par l’intermédiaire à 6 carbones formé par la carboxylation du pentose, attaché à l’enzyme, en raison de la grande instabilité de la Rubisco

Question 9

Comment le stroma chloroplastique est concentré en Rubisco? (étape de carboxylation)

Answer 9

La Rubisco est une enzyme de structure complexe représentant 40% des protéines solubles de la feuille

Question 10

Quelles sont les 2 caractéristiques cinétiques contribuant positivement à l’action de la Rubisco pour la fixation du CO2? (étape de carboxylation)

Answer 10

1- Son affinité élevée pour le CO2 qui assure une carboxylation rapide du pentose accepteur
2- La qte imp d’énergie libérée par la réaction de carboxylation

Question 11

Comment le 3-PGA entre dans une phase de réduction (étape de réduction)

Answer 11

Par des réactions successives de phosphorylation et de réduction utilisant comme sources d’énergies l’ATP et le NADPH générés dans le stroma par la phase photochimique

Question 12

Quels sont les 2 intermédiaires clés du métabolisme carboné dans la plante produit par l’étape de réduction du cycle de Calvin?

Answer 12

G3P et son isomère le dihydroxyacétone-3-P

Question 13

Quel composé accepteur est requis pour la fixation continue de CO2 dans les chloroplastes?

Answer 13

La disponibilité du RuBP, qui doit être régénéré pour la pousuite du cycle

Question 14

Qu’est-ce qui régule le taux de RuBP? (étape de régénération)

Answer 14

Le taux de photosynthèse
La demande en métaboliste pour le cycle de Calvin
Les besoins énergétiques de la plante

Question 15

Qu’elle sont les 3 voies métaboliques cellulaires possibles ou le G3P est dirigé? (régénération)

Answer 15

1- Il est fusionné en dihydroxyacétone-P par une isomérase à ders métabolites carbonés. Cette étape nécéssite une source d’énergie constante (ATP)
2- Il est transporté dans le cytosol par un transporteur protéique membranaire pour la synthèse des hexoses et du saccharose requis pour la croissance et dév de la plante
3- Il est stocké dans le stroma sous forme d’amidon. Survient en fortes périodes photosynthétiques et en équilibre avec le taux de transfert du composé vers le cytoplasme

Question 16

Combien de trioses-P générés par le cycle de Calvin sont utilisés pour la synthèse des glucides ET pour régénérer les métabolites essentiels à la poursuite du cycle?

Answer 16

1/6 pour la synthèse des glucides

5/6 pour régénérer les métabolites essentiels à la poursuite du cycle

Question 17

Est-ce que le cycle de Calvin fonctionne pendant la nuit? Et pourquoi?

Answer 17

Non, car plusieurs enzymes impliquées dans le cycle sont inactives en absence de lumière ET la phase photochimique qui nourri le cycle de Calvin en électron n’a pas lieu

Question 18

Qu’arrivent-ils au métabolites retrouvés dans le stroma et l’amidon stocké pendant le jour lors de la nuit?

Answer 18

Ils sont transportés vers le cytoplasme et utilisés pour la synthèse des glucides essentiels au métabolisme et à la croissance cellulaire

Question 19

Qu’arrivent-ils au levé du jour à une partie importante des trioses-P dans la cellule?

Answer 19

Il sont redirigés vers le stroma pour relancer le cycle de Calvin (avec un ratio de 1/6-5/6)

Question 20

Comment sont régulés une grande partie des enzymes du cycle de Calvin?

Answer 20

Par la lumière par le système ferrédoxine thiorédoxine

Question 21

Comment se produit le cycle de Calvin avec les enzymes et liens respectifs?

Answer 21

Le système ferrédoxine thiorédoxine puise son pouvoir réducteur dans la phase photochimique et réduit quelques enzymes du cycle en les activant. La ferrédoxine est réduite par la présence de lumière (chaîne d’électrons des thylakoïdes) et en présence de H+ vient réduire le lien disulfure dans le site actif de la ferrédoxine/thiorédoxine réductase (FTR) qui elle réduit ensuite le lien S-S de la protéine thiorédoxine. La forme réduite (-SH HS-) réduit les liens S-S d’enzymes sensibles qui devient active.

Question 22

Que permet le cycle de Calvin?

Answer 22

Le signal lumière est converti dans le stroma en signal réducteur -SH qui permet à la phase thermochimique de se poursuivre

Question 23

Quel est le bilan du cycle de Calvin?

Answer 23

Pour une fixation d’une molécule de CO2, une utilisation de 3 ATP et 2 NADPH ce qui représente 36 ATP et 24 NADPH par molécule de saccharose transportée dans le phloème en direction des organes de croissance

Question 24

Qu’est-ce qui doit être pris en compte dans le bilan énergétique de la photosynthèse?

Answer 24

Le phénomène de photorespiration qui est associé à l’affinité non exclusive de la Rubisco pour le substrat CO2.

Question 25

Qu’est-ce qui caractérise la Rubisco?

Answer 25

Elle possède une fonction oxygénase par laquelle elle utilise comme substrat non seulement leCO2 mais aussi l’O2 (oxygène gazeux)

Question 26

Qu’est-ce que la voie de récupération?

Answer 26

Une partie du carbone perdu par le chloroplaste est récupéré sous forme de glycérate disponible pour le cycle de Calvin (3-PGA)

Question 27

Pourquoi le ratio CO2/O2 dans le stroma demeure faible malgré une plus forte affinité pour l’oxygène par la Rubisco?

Answer 27

Une partie des molécules de RuBP régénérées par le cycle de Calvin sont oxygénés plutôt que carboxylées, causant la synthèse d’une seule molé de P-glycérate au lieu de 2 et la libération d’un métabolite à 2 carbones (P-glycolate) qui doit être évacuée du cycle vers le peroxysome pour aller dans la mitochondrie

Question 28

Quelle concentration de O2 permet une photosynthèse nette optimale? 1%, 20% ou 30%

Answer 28

1% et ce pour 30% d’efficacité supplémentaire. Parce que la substitution du substrat CO2 pour de l’O2 a un effet à la baisse marqué sur le taux de Pnette (photorespiration qui augmente)

Question 29

Quel est la second façon defixation du CO2 chez les plantes vasculaires?

Answer 29

Assimilation du CO2 par des acides légers à 4 carbones d’abord avant de les intégrer au cycle de Calvin par les plantes tropicales à croissances rapides (Maïs, sorgho, etc))

Question 30

Comment les plantes en C4 assimilent-elle le CO2 en acides légers?

Answer 30

Le CO2 dissous dans la cellule sous forme anionique HCO3- est fixé au Phosphoénolpyruvate (PEP = 3 carbones) par l’enzyme phosphoénolpyruvate carboxylase (PEPcase). Cette réaction de carboxylation produit des intermédiaires stables à 4 carbones reconvertis ensuite en pyruvate (précurseur du PEP) pour relâcher du CO2 (en HCO3-) finalement intégré au cycle de Calvin

Question 31

Que permet le mode de fixation du CO2 en plante C4 et à quoi est-il lié?

Answer 31

C’est un mécanisme de concentration qui permet d’optimiser la teneur du CO2 à proximité des métabolites du cycle de Calvin et est étroitement lié à l’anatomie foliaire des plantes en C4 (comporte un seul type de tissulaire bien défini, constitué de cellules de parenchyme disposées en anneau autour des tissus vasculaires et d’une gaine périvasculaire très active (métaboliquement)

Question 32

Quelle est la première étape de la fixation du CO2 par les plantes C4?

Answer 32

Le CO2 est assimilé au métabolisme dans le mésophylle par carboxylation du phosphoénolpyruvate pour générer de l’oxaloacétate et du malate, des acides solubles à 4C. Cette réaction catalysée par la PEP carboxylase implique la production préalable de phosphoénolpyruvate à partir de pyruvate, avec comme source d’énergie de l’ATP généré par la phase photochimique.

Question 33

Quelle est la 2e étape de la fixation du CO2 par les plantes en C4?

Answer 33

Le malade produit dans le mésophylle migre en direction des cellules de la gaine périvasculaire par l’intermédiaire des plasmodesmes pour y être décarboxylé

Question 34

Quelle est la 3e étape de la fixation du CO2 par les plantes en C4?

Answer 34

Une décarboxylase retire un atome de carbone au malate pour libérer du CO2, rapidement intégré au cycle de Calvin par l’enzyme Rubisco.

Question 35

Quelle est la 4e étape de la fixation du CO2 par les plantes en C4?

Answer 35

Le pyruvate libéré par la réaction de décarboxylation retourne aux cellules du mésophylle pour y être phosphorylé. Cette réaction permet de régénérer le pool de phosphoénolpyruvate nécessaire à la poursuite du processus

Question 36

Pour quelles raisons le taux de photosynthèse nette des plantes en C4 est généralement plus élevé que celui des plantes en C3? (2 raisons)

Answer 36

1) La PEP carboxylase ne montre aucune affinité pour l’O2 et son affinité très élevée pour le CO2 (HCO3-) permet une capture efficace de ce composé même en conditions limitantes
2) Le mécanisme de concentration du CO2 dans la gaine périvasculaire rend inopérante la fonction oxygénase de la Rubisco et négligeable la variable photorespiration prq le ratio CO2/O2 est fortement augmenté. Un taux de photorespiration presque nul lié à l’anatomie foliaire est jumelé à un taux de photophosphorylation cyclique élevé à certains moments de leur développement.

Question 37

Qu’est-ce que le métabolisme CAM?

Answer 37

Une autre façon de fixation du CO2, pendant la saison sèche, gardent leur stomates fermés en journée et fixent le CO2 pendant la nuit pour éviter des taux de transpiration trop importants.