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Métabolisme et régulation > Module 11 : La photosynthèse > Flashcards

Module 11 : La photosynthèse Flashcards

1
Q

Organisme produisant son énergie à partir de la lumière et qui requiert une source de nutriment organique.

A

Photohétérotrophe

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Q

Organisme produisant son énergie à partir de la lumière et qui utilise des molécules inorganiques.

A

Photoautotrophe

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3
Q

Organisme produisant son énergie par oxydoréduction et qui requiert une source de nutriment organique.

A

Chimiohétérotrophe

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4
Q

Organisme produisant son énergie par oxydoréduction et qui utilise des molécules inorganiques.

A

Chimioautotrophe

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5
Q

Lequel de ces énoncés sur le photosystème II est correct?

A. Le PSII est situé dans la membrane mitochondriale interne.
B. Le PSII contient un complexe particulier qui catalyse la photolyse de l’eau.
C. Le PSII transfère ses électrons au NADP+.
D. Le PSII absorbe la lumière de longueur d’onde plus courte que 700 nm.

A

B. Le PSII contient un complexe particulier qui catalyse la photolyse de l’eau.

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6
Q

À partir du premier donneur d’électrons (l’eau), remettez dans le bon ordre le parcours des électrons jusqu’à leur accepteur final chez les plantes vertes.

A
  1. OEC
  2. P680
  3. PQB
  4. cyt b6f
  5. Plastocyanine
  6. P700
  7. Ferrodoxine
  8. NADP+
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7
Q

Transporte les électrons du cyt b6f au PSI

A

Plastocyanine

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8
Q

Transfère un électron au cyt b6f lors de la photophosphorylation cyclique

A

Ferrodoxine

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9
Q

Transporte les électrons du PSII au cyt b6f

A

Plastoquinone

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10
Q

Catalyse la photolyse de l’eau

A

OEC

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11
Q

Répond à la lumière de longueurs d’onde plus courtes que 700 nm

A

PSI

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12
Q

Réduit la plastoquinone

A

PSII

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13
Q

Oxyde la plastocyanine

A

PSI

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14
Q

Transfère les électrons à la ferrodoxine.

A

PSI

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15
Q

Répond à des longueurs d’onde plus courtes que 680 nm

A

PSII

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16
Q

Contient l’OEC

A

PSII

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17
Q

Associez chacun de ces complexes ou composés avec le site approprié où il est localisé dans le chloroplaste.

  1. NADPH
  2. ATP synthase
  3. PSII
  4. Cytochrone b6f
  5. PSI
  6. Plastocyanine
  7. Ferrodoxine
  8. Plastoquinone
  9. ATP
A
  1. Stroma
  2. Membranes thylakoïdes
  3. Membranes thylakoïdes
  4. Membranes thylakoïdes
  5. Membranes thylakoïdes
  6. Lumen
  7. Stroma
  8. Membranes thylakoïdes
  9. Stroma
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18
Q

La phase lumineuse et la phase obscure de la photosynthèse sont liées parce que :

A. Les réactions de la phase lumineuse génèrent l’énergie requise pour l’assimilation du carbone.
B. L’oxydation des glucides produits lors de l’assimilation du carbone (phase obscure) fournit l’énergie nécessaire à la production d’ATP lors de la phase lumineuse.
C. Le CO2 généré lors de la phase lumineuse est converti en triose phosphate lors de la phase obscure.
D. Le NADPH généré lors de la phase obscure fournit l’énergie nécessaire à la production d’ATP lors de la phase lumineuse.

A

A. Les réactions de la phase lumineuse génèrent l’énergie requise pour l’assimilation du carbone.

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19
Q

Dans quelle partie du chloroplaste ont principalement lieu les réactions de la phase lumineuse?

A. Le lumen
B. Les membranes thylakoïdes
C. Le stroma
D. La membrane interne

A

B. Les membranes thylakoïdes

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20
Q

Dans quelle partie du chloroplaste ont principalement lieu les réactions de la phase obscure?

A. Le lumen
B. Les membranes thylakoïdes
C. Le stroma
D. La membrane interne

A

C. Le stroma

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21
Q

Quel est le rôle des pigments antennaires?

A. Donner leurs électrons lors de réactions d’oxydoréduction
B. Libérer l’énergie lumineuse sous forme de fluorescence
C. Transmettre l’énergie lumineuse au centre réactionnel.
D. Transduire l’énergie lumineuse en énergie chimique

A

C. Transmettre l’énergie lumineuse au centre réactionnel.

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22
Q

Lequel de ces énoncés sur le PSI est vrai?

A.	Il produit de l’O2.
B.	Il scinde l’eau en 4 protons, 4 électrons et une molécule d’O2.
C.	Il produit du NADPH.
D.	Il transfère ses électrons au PSII.
E.	Il réduit la ferrodoxine.
A

E. Il réduit la ferrodoxine.

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23
Q

Pourquoi les plantes possèdent-elles un sentier alternatif de photophosphorylation cyclique?

A. Pour ajuster le ratio d’ATP/NADPH produits.
B. Pour augmenter l’efficacité de la synthèse d’ATP.
C. Pour produire de la chaleur.
D. Pour générer de l’O2.

A

A. Pour ajuster le ratio d’ATP/NADPH produits.

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24
Q

Lequel de ces énoncés sur les différences entre la phosphorylation oxydative et la photophosphorylation est vrai?

A. La photophosphorylation se produit dans les organismes photosynthétiques, alors que la phosphorylation oxydation se produit dans les organismes non photosynthétiques.
B. Lors de la phosphorylation oxydative, le NADH est le donneur d’électrons, alors que dans la photophosphorylation, le NADPH est le donneur.
C. La photophosphorylation se produit uniquement à la lumière, alors que la phosphorylation oxydative ne se produit que dans l’obscurité.
D. Lors de la phosphorylation oxydative, l’O2 est réduit en H2O, alors que dans la photophosphorylation, l’H2O est oxydé en O2.

A

D. Lors de la phosphorylation oxydative, l’O2 est réduit en H2O, alors que dans la photophosphorylation, l’H2O est oxydé en O2.

25
Q

La fixation du carbone dans le cycle de Calvin implique la condensation d’une molécule de CO2 et d’une molécule de :

A. 3-phosphoglycérate
B. ribulose-1,5-bisphosphate
C. glycéraldéhyde-3-phosphate
D. phosphoglycolate

A

B. ribulose-1,5-bisphosphate

26
Q

Quand la photorespiration a-t-elle lieu?

A. Lorsque la rubisco utilise l’O2 plutôt que le CO2
B. Lorsque de l’ATP est requis
C. Lorsque le cycle de Calvin est inhibé
D. Lorsqu’il n’y a pas de lumière

A

A. Lorsque la rubisco utilise l’O2 plutôt que le CO2

27
Q

Dans des conditions chaudes et sèches, les plantes C3 sont envahies par les plantes C4. Pourquoi?

A. Les plantes C4 n’utilisent pas autant d’ATP pour compléter le cycle de Calvin que les plantes C3.
B. Lorsque la température est élevée, les plantes C4 utilisent le CO2 de façon plus efficace parce qu’elles augmentent la concentration de CO2 dans les cellules de la gaine.
C. Les plantes C4 sont capables de contourner le cycle de Calvin et de sauver de l’énergie.
D. Les plantes C4 réfère au composé à 4 carbones pour transporter CO2 entre les cellules du mésophylle et de la gaine.

A

B. Lorsque la température est élevée, les plantes C4 utilisent le CO2 de façon plus efficace parce qu’elles augmentent la concentration de CO2 dans les cellules de la gaine.
D. Les plantes C4 réfère au composé à 4 carbones pour transporter CO2 entre les cellules du mésophylle et de la gaine.

28
Q

Comment nomme-t-on organisme qui utilise des composés organiques comme source de carbone et la lumière comme source d’énergie?

A

Cet organisme est un photohétérotrophe.

29
Q

Lorsqu’un photon est absorbé, un électron de la molécule absorbante (pigment) est élevé à un niveau d’énergie plus haut. Nommez les 4 façons possibles pour cet électron de retourner à son état initial. Lesquelles de ces façons sont utilisées lors de la photosynthèse?

A

Le retour de l’électron sur l’orbitale de plus faible énergie libère un quantum d’énergie. Cette énergie peut être libérée :
 Sous forme de lumière (fluorescence)
 Sous forme de chaleur
 En transférant l’électron excité sur une autre molécule (photooxydation).
 En transférant l’énergie sous forme d’exciton à une molécule voisine.
Le transfert d’exciton et la photooxydation sont utilisés lors de la photosynthèse.

30
Q

Quel est le plus important photorécepteur chez les plantes?

A

La chlorophylle.

31
Q

Quels autres types de pigments sont présents dans la plupart des complexes collecteurs de lumière des plantes?

A

Les caroténoïdes.

32
Q

Comment appelle-t-on les chlorophylles associées directement au centre réactionnel d’un photosystème?

A

La paire spéciale.

33
Q

Comment appelle-t-on les pigments qui ne sont pas associés directement au centre réactionnel?

A

Les pigments antennaires (antennes collectrices de lumière).

34
Q

Expliquez comment l’organisation des photosystèmes améliore l’efficacité de la photosynthèse. Quel est l’avantage de l’organisation des pigments antennaires en complexe?

A

Les photosystèmes contiennent un grand nombre de pigments antennaires qui absorbent plus de lumière que ne pourrait le faire un centre réactionnel isolé. L’énergie de la lumière absorbée par les pigments antennaires est ensuite canalisée vers les centres réactionnels par transfert d’exciton.
L’organisation des pigments antennaires associés à des protéines spécifiques permet de fixer la position des pigments les uns par rapport aux autres et par rapport à la membrane, ce qui favorise le transfert efficace des excitons.

35
Q

Dans le centre réactionnel, l’électron de la paire spéciale de chlorophylles est transféré à un accepteur. Suite au départ de l’électron, la chlorophylle du RC se retrouve avec un électron en moins et l’accepteur d’électron acquiert une charge négative. Comment appelle-t-on ce phénomène? Qu’est-ce que cela entraîne?

A

Le phénomène décrit correspond à la séparation de charges par la lumière (aussi appelé photooxydation). Cela initie une cascade d’oxydoréduction.

36
Q

Chez les plantes vertes, quelle est l’équation globale des phénomènes d’oxydoréduction au niveau des PSI et PSII?

A

2 H2O + 2 NADP+ + 8 photons  O2 + 2 NADPH + 2 H+

37
Q

Quelles sont les trois principales réactions qui contribuent à la production d’un gradient de protons dans les chloroplastes?

A

 La photolyse de l’eau catalysée par l’OEC libère des H+ dans le lumen.
 Des H+ sont pompés dans le lumen par le cyt b6f lors du transfert des électrons.
 La réduction du NADP+ en NADPH utilise des H+ du stroma.

38
Q

Certaines composantes de la photosynthèse ont des rôles et des fonctionnements similaires à des molécules rencontrées lors de la phosphorylation oxydative. Pour chacune des composantes de la photosynthèse présentées, nommez les composantes
de la phosphorylation oxydative ayant un rôle correspondant.

A. Cytochrome b6f
B. Plastoquinone
C. Plastocyanine
D. ATP synthase CF1-CF0

A

A. Complexe III
B. Quinone
C. Cytochrome c
D. ATP synthase F1-F0

39
Q

Comparez la photosynthèse oxygénique et la phosphorylation oxydative.

A

Similarités :
 Les deux impliquent le transport d’électrons au travers d’une chaîne.
 Les deux génèrent un gradient de protons.
 Les deux utilisent des ATP synthases similaires pour convertir le gradient de protons
en ATP.

Différences :
 Chez les eucaryotes, les deux processus se produisent dans des compartiments différents :
o Photosynthèse : chloroplaste.
o Phosphorylation oxydative : mitochondrie.
 L’origine des électrons de haute énergie (les donneurs d’électrons) :
o Photosynthèse : Les électrons proviennent de l’eau. Cette réaction libère de l’oxygène.
o Phosphorylation oxydative : Les électrons proviennent principalement du NADH obtenu suite à l’oxydation de composés organiques. Cette réaction régénère le NAD+.
 L’accepteur final des électrons :
o Photosynthèse : NADP+ (ce qui produit du NADPH)
o Phosphorylation oxydative : O2 (ce qui produit de l’H2O)

40
Q

Lors de la création du gradient de protons, de quel côté de la membrane thylakoïde s’accumulent les H+? De quel côté de la membrane thylakoïde retrouve-t-on l’ATP nouvellement synthétisé? De quel côté de la membrane thylakoïde le NADPH est-il synthétisé? Quel est l’avantage pour la cellule de cette localisation des molécules énergétiques?

A

Les protons s’accumulent dans le lumen lors de la formation du gradient de protons. Le NADPH et l’ATP synthétisés au cours de la phase lumineuse se retrouvent dans le stroma. Puisque la phase obscure qui utilise ces composés a lieu dans le stroma, il est logique qu’elles soient libérées dans cette partie du chloroplaste.

41
Q

Décrivez la photophosphorylation cyclique. Quelle est l’utilité d’un tel processus?

A

Lors de la photophosphorylation cyclique, l’absorption d’un photon permet l’excitation du P700 du PSI qui transfère son électron excité à la ferrédoxine. Mais plutôt que de transférer son électron au NADP+, la ferrédoxine transfère son électron au cyt b6f. Cela permet de créer un gradient de protons et de réduire la plastocyanine qui sert de source d’électron pour la régénération du P700.
Lors de ce processus, le PSII n’est pas impliqué et aucun NADPH n’est produit. Cependant, un gradient de protons servant à la synthèse d’ATP est généré. En régulant la distribution des électrons entre le processus de réduction du NADP+ et la photophosphorylation cyclique, les plantes ajustent le rapport ATP/NADPH produit par les réactions de la phase lumineuse pour rencontrer les besoins en ATP et NADPH des réactions de biosynthèse des glucides et d’autres processus biosynthétiques. La phosphorylation cyclique a lieu lorsque le ratio NADPH/NADP+ est élevé.

42
Q

Pourquoi le cycle de Calvin est-il crucial pour le fonctionnement de toutes les formes de vie sur Terre, même pour celles qui ne possèdent pas ce sentier?

A

Le cycle de Calvin est le moyen primordial de convertir le CO2 gazeux en biomolécules. Dans les faits, chaque atome de carbone de votre corps a traversé le cycle de Calvin à un moment donné dans le passé.

43
Q

Quelles sont les trois phases du cycle de Calvin?

A

 La fixation du CO2
 La réduction du 3-phosphoglycérate (3PG) en glycéraldéhyde-3-phosphate (GAP)
 La régénération du ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP)

44
Q

Quels sont les produits des deux réactions catalysées par la rubisco?

A

La rubisco possède une activité carboxylase et une activité oxydase.
 La carboxylation du Ru5P par la rubisco entraîne la formation de deux molécules de
3-phosphoglycérate.
 L’oxydation du Ru5P par la rubisco entraîne la formation d’une molécule de 3-
phosphoglycérate et d’une molécule de 2-phosphoglycolate.

45
Q

Quelle proportion de triose (GAP) peut sortir du cycle de Calvin? Quels sont les destins de ces molécules de GAP?

A

1 molécule de GAP sur 6 peut sortir du cycle de Calvin :
 Cette molécule peut demeurer dans le stroma et être convertie en glucose-6- phosphate (par des isozymes chloroplastiques de la gluconéogenèse). Ce glucose-6- phosphate permet la synthèse de l’amidon.
 Alternativement, la molécule de GAP peut être transformée en dihydroxyacetone phosphate (DHAP) et transportée dans le cytosol. Le DHAP peut entrer dans la glycolyse (pour produire de l’énergie) ou servir de précurseur pour la gluconéogenèse. Le glucose formé sert de substrat pour la synthèse du sucrose.

46
Q

Combien faut-il d’ATP et de NADPH pour fixer une molécule de CO2?

A

3 ATP et 2 NADPH

47
Q

Combien faut-il fixer de molécules de CO2 pour produire une nouvelle molécule de GAP?

A

3 molécules de CO2

48
Q

Quelles enzymes du cycle de Calvin sont régulées?

A

La rubisco et trois enzymes de la phase de régénération (fructose-1,6-bisphosphatase, sedoheptolose-1,7-bisphosphatase et phosphoribulokinase).

49
Q

Nommez trois facteurs affectant l’efficacité de la photosynthèse.

A

La lumière, la teneur en CO2 et la température

50
Q

Pourquoi est-il important et logique que plusieurs enzymes du cycle de Calvin soient régulées par la présence/absence de la lumière?

A

L’énergie nécessaire au cycle de Calvin est produite par la phase lumineuse uniquement lorsqu’il y a de la lumière. Si la plante ne fournit pas l’énergie nécessaire au cycle de Calvin via la photosynthèse, le cycle de Calvin doit être inhibé pour éviter l’utilisation de l’énergie provenant de la dégradation des glucides nouvellement produits.

51
Q

Qu’est-ce que la photorespiration? Quelle en est la cause? Pourquoi est-elle considérée comme un gaspillage?

A

La photorespiration est la consommation d’O2 par les plantes accompagnées de production de CO2. La photorespiration s’explique par l’activité oxydase de la rubisco. Ce phénomène est du gaspillage, car en plus de perdre du CO2 déjà fixé plutôt que d’en fixer du nouveau, il y a consommation d’ATP supplémentaire.

52
Q

Quel est le rôle du malate chez les plantes C4 et les plantes CAM?

A

Dans les plantes C4, le malate produit dans les cellules du mésophylle sert de transporteur de CO2 jusqu’aux cellules de la gaine où a lieu le cycle de Calvin. Contrairement aux plantes C4, les plantes CAM séparent l’accumulation du CO2 de son utilisation de manière temporelle et non pas spatiale. Les plantes CAM accumulent le CO2 la nuit (lorsque les stomates sont ouverts) sous forme de malate stocké dans des vacuoles. Le jour, le malate sert de réserve de CO2 qui ne peut plus entrer puisque les stomates sont fermés. Dans les deux cas, cela permet de s’assurer que la rubisco agira dans un environnement faible en oxygène, ce qui diminue la photorespiration.

53
Q

Pourquoi la voie C4 est-elle précieuse pour les plantes tropicales?

A

L’activité oxygénase de la rubisco augmente avec la température plus rapidement que l’activité carboxylase. Par conséquent, la photorespiration augmente. En maintenant la concentration de CO2 élevée, cela favorise l’activité carboxylase de la rubisco, diminuant ainsi la photorespiration.

54
Q

Les plantes C3 sont les plus courantes aux latitudes élevées et sont moins fréquentes près de l’équateur. On observe l’inverse pour les plantes C4. Comment un réchauffement de la planète pourrait-il affecter cette distribution?

A

Lorsque la Terre se réchauffera, les plantes C4 coloniseront des latitudes plus hautes, et les plantes C3 se retireront vers les régions plus froides.

55
Q

VRAI ou FAUX.
Les réactions lumineuses de la photosynthèse se produisent seulement le jour,
tandis que les réactions de la phase obscure ne se produisent que la nuit.

A

FAUX. On appelle la phase obscure ainsi parce qu’elle ne nécessite pas de lumière. Cependant, les réactions de cette phase sont tout de même coordonnées à celles de la phase lumineuse. Par conséquent, les deux ont lieu durant la journée.

56
Q

VRAI ou FAUX.

L’oxygène produit lors de la photosynthèse est libéré lors de la phase obscure.

A

FAUX. L’oxygène est produit lors de la phase lumineuse. Il s’agit du produit de
l’oxydation de l’eau par l’OEC.

57
Q

VRAI ou FAUX.

L’oxygène produit par les plantes vertes durant la photosynthèse est dérivé des atomes d’oxygène du CO2 fixé.

A

FAUX. Puisque l’oxygène est le produit de l’oxydation de l’eau lors de la phase lumineuse, ses atomes dérivent de l’eau oxydée.

58
Q

VRAI ou FAUX.

Un gradient de protons est formé dans les chloroplastes lorsque les protons s’accumulent dans le lumen.

A

VRAI.

59
Q

VRAI ou FAUX.

Chez les plantes, le sucrose et l’amidon sont synthétisés dans le cytosol.

A

FAUX. Le sucrose est bien synthétisé dans le cytosol, mais l’amidon est synthétisé dans les chloroplastes.

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