photosynthèse (10) Flashcards
déf photosynthèse
processus par lequel les pigments de chlorophylle absorbent l’énergie lumineuse et la transforment en énergie chimique sous forme de glucides (réaction d’oxydoréduction)
résumé de la photosynthèse
1) la chlorophylle est excité par l’énergie lumineuse et cède des électrons à une chaine de transport d’électrons, provoque réduction du NADP+ en NADPH (étapes appelées photo-oxydation de la chlorophylle et transport non cyclique des électrons)
2) des molécules d’eau sont oxydées pour fournir des électrons pouvant remplacer ceux que la chlorophylle a perdus au cours de l’étape précédente. Libère de l’oxygen (photolyse de l’eau)
3) chaine de transport d’électrons utilise énergie des électrons pour faire rentrer des H+ à l’intérieur de thylakoïdes, créé gradient électrochimique fabrique ATP (photophsoporylation)
4) NADPH fabriqué à l’étape 1 cède ses électrons au CO2 at l’ATP fabriqué a l’étape 3 est utilisé pour fabriqué des glucides (cycle de Calvin)
cycle de la photosynthèse avec la respiration cellulaire
énergie lumineuse se transforme en molécules organique + O2 qui sont utilisé pour la respiration cellulaire qui produit ensuite du H2O et CO2 qui est utilisé dans la photosynthèse
Autotrophe:
producteurs: fabrique leur propre matière organique
photosynthèse et resp. cellulaire / fermentation
produit
hétérotrophes
(consommateurs)
respiration cellulaire / fermentation
transforme
équations de la photosynthèse
Molécules simples + Énergie → Molécules complexes
(6 CO2 + 6 H2O + É lumineuse → C6H12O6 + 6 O2)
oxidation: H2O->O2
réduction: CO2->C6H12O6
photoautotrophes
def: organisme qui utilise la lumière comme source d’énergie pour synthétiser des composés organiques à partir du CO2
utilité de la lumière chez les végétaux autotrophes / photoautotrophes:
-utilisent la lumière comme source d’énergie pour synthétiser les matières organiques
nutriments nécessaire chez végétaux autotrophes / photoautotrophes:
-les seuls nutriments qu’ils ont besoin: CO2 de l’air, eau, minéraux du sol
où se déroule la photosynthèse?
chloroplastes
- Les chloroplastes contiennent des grana : un empilement de plusieurs thylakoïdes
Photosynthèse se fait n’importe où dans la plante où c’est vert (pigment chlorophylle), mais principalement dans les feuilles. (Lorsque c’est vert, ça contient de la chlorophylle, donc contient nécessairement des chloroplastes aussi. )
chlorophylle
se retrouve dans les membranes de thylakoïde
C’est une pigment vert qui donne couleur au feuille
- Absorbe l’énergie lumineuse et la transforme en énergie chimique qui alimente la photosynthèse
- Absorbe la lumière rouge et bleue, reflète la lumière verte
Mésophylle
Tissu interne de la feuille
Abondant en chloroplastes, chloroplastes viennent de là
Cellules mésophylles contiennent 30 à 40 chloroplastes
stomates
permettent d’évacuer de l’eau qui a chauffé (vapeur)
laisser entrer CO2 et libère O2
-> régulation de la température
Stroma
Liquide dense qui renferme des molécules d’ADN circulaires, des ribosomes et un système membraneux composé de sacs aplatis communicants (thylakoïdes)
thylakoïde
Système membraneux constitué de sacs aplatis communicants
Forme des empilements denses appelés « grana »
Grana = pluriel de granum)
Chaque « étage » d’un granum est composé d’un thylakoïde
Intérieur : espace intrathylakoïdien
Membrane des thylakoïdes contient chlorophylle
Les 2 grandes étapes de la photosynthèse
réaction photochimique et le cycle de Calvin
D’où vient l’oxygène libéré durant la photosynthèse
les chloroplastes scindent les molécules d’eau en hydrogène (H+) et O2
la lumière =
énergie électromagnétique (rayonnement)
longueurs d’ondes 380-750 nm forment lumière visible = lumière exploitable par plante
Qu’est ce qui détermine la quantité d’énergie possédée par un photon?
photons: particules possédant de l’énergie
plus longueur d’onde est courte, plus il y a de l’énergie
important: plus énergie pas efficace pour photosynthèse
pigments
capteurs de lumière visible (absorbent certaines longues d’onde)
accessoire et principal absorbent pas la même longueur d’onde
spectre d’absorption
Capacité d’absorption en fonction de la longueur d’onde
chaque pigments a son spectre d’absorption
pigments accessoires
chlorophylle b (absorbe bleu/mauve et orange)
et carténoides (absorbe jusqu’à bleu)
(il en a moins)
L’énergie absorbée par les pigments accessoires est transmise à la chlorophylle a
agrandie le spectre d’action
pigments principals
chlorophylle a
spectre d’action
le rendement de la photosynthèse (avec pigment principal et pigments accessoire) selon longueur d’onde
expérience d’Engelmann
Theodor W. Engelmann a dirigé sur une algue filamenteuse de la lumière qu’il a fait passer par un prisme. Il a exposé des segments distincts de l’algue a des longueurs d’onde différentes.
Il a utilisé des bactéries aérobies pour repérer les segments libérant le plus de dioxygène (permet d’indiquer a quelle endroit la photosynthèse a été la plus productive)
Les bactéries se sont collé ensemble plus densément autour des parties de l’algue exposées a la lumière rouge et bleu/violet
Pourquoi les plantes sont-elles vertes?
Les pigments des chloroplastes absorbent principalement la lumière rouge et bleue (+ favorable à la PS), mais réfléchissent et transmettent la majorité de la lumière verte reçue (celle qu’on perçoit).
Qu’est-ce qui peut expliquer les multiples couleurs des feuilles à l’automne?
Diminution de la photopériode (longueur des jours diminuent )et de la température->La chlorophylle se dégrade plus vite qu’elle n’est produite et les autres pigments (caroténoïdes,…) deviennent majoritaires.
Que ce passe t’il lorsque la chlorophylle absorbe un photon
un de ses électrons passe à un orbital supérieure où il possède plus d’énergie potentielle (état exité)
c’est pourquoi chaque pigment possède son spectre d’absorption: la différence d’énergie entre les deux états des électrons doit correspondre exactement à la quantité d’énergie apportée par le photon
en autre mot: les pigments peuvent augmenter leur énergie potentielle en absorbant des photons
Que ce passe t’il lorsque la molécule de chlorophylle retourne a son état fondamental?
la chlorophylle émet de la chaleur et de la fluorescence en retournant immédiatement à son état fondamental… en réalité la fluorescence n’est pas émise et cette É est récupérée par l’accepteur primaire d’é du photosystème.
photosystèmes
Dans la membrane des thylakoïdes, les pigments de chlorophylle s’associe à des protéines pour former des photosystèmes
-Constitué de complexe collecteur de lumière (autour): ensemble de pigments (antenne)
-complexe du centre réactionnel: chlorophylle, accepteur primaire d’électrons
qu’est ce qui est transférer de pigments à pigments
il n’y a aucun transfert d’électron, il y a transfert d’énergie potentielle jusqu’à atteindre molécule chlorophylle a et accepteur d’électron
quand p700 et p680 perdent leur électron a accepteur primaire, il y a un manque
quel photosystème vient avant 1 ou 2
aucun, il se déroule simultanément, mais les électrons de la le photosystème 2 remplacent ceux perdus du phtosystème 1
déroulement du photosystème 1
1)la lumière excite le centre réactionnel ce qui rejète des électrons p700
2)ils sont acceptés par un accepteur primaire d’électrons
3)l’accepteur cède les électrons à une chaine de transport (dans la membrane du thylakoïde) où les électrons servent à réduire le NAPD+ en NAPDH
le photosystème 1 remplacent les électrons perdus (accepteur d’électrons) par les électrons du photosystème 2
déroulement du photosystème 2
1)la lumière excite le centre réactionnel ce qui rejète des électrons p680
2)ils sont acceptés par un accepteur primaire d’électrons
3)l’accepteur cède les électrons à une chaine de transport (dans la membrane du thylakoïde) où les électrons servent à remplacer les électrons perdus photosystème 1
la photolyse de l’eau remplace les électrons perdue (accepteur électrons)
photolyse de l’eau
une enzyme brise la molécule d’eau et en retire les électrons. Cela libère du H+ e- et de l’oxygène
À quoi sert l’ATP produit par le transport non cyclique (chaine de transport d’électron)
il fait intervenir la chimiose ; H+ vont d’endroit plus concentré vers moins concentrés (storma vers espace intrathylakoïdien)
L’énergie des électrons sert à activer des pompes à protons, les ions H+ sont “pompé” à l’intérieure des thylakoïdes ->formation d’un gradient électrique
photophosphorylation
tout les H+ entrés dans le thylakoïde au cours des étapes de la chaine de transport des photosytème créent une force proton motrice (gradient électrochimique de H+) qui est utilisé par une ATP synthases pour fabriquer l’ATP
Bilan au cours du transport non cyclique d’électrons (pour 1 H2O)
1/2 O2
1 ATP
1 NADPH
Chaque molécule d’eau permet de remplacer 2é et former 1 NADPH+ H+
3 étapes du cycle de Calvin
1) fixation du carbone
2) réduction
3) régénération de l’accepteur de CO2
ce cycle est anabolique, il consome de l’énergie et fabrique glucides à partir de molécule plus petites)
fixation du carbone
une molécule de CO2 est attaché RuDP (5 carbones) ce qui donne un intermédiaire à 6 carbone (instable) il se scinde ainsi en 2 molécules à 3 carbone (3-phosphoglycérate)
réduction
chaque 3-phosphglycérate reçoit un groupement phosphate de l’ATP (devient ADP) et forme un 3-diphosophglycérate
Paire d’électrons du NAPDH réduit le 3-diphosophglycérate en PGAL (perd un groupement phosphate)
Apres 3 cycle, il y a donc 3 PGAL MAIS seulement 1 compte pour un glucide car les deux autres sont nécessaire pour terminer les cycle
Régénération de l’accepteur de CO2
les dernières étapes du cycles réarrangent les chaines de carbone en 3 molécules de RuDP (sur 3 cycles), pour ce faire, il faut 3 molécule d’ATP
