Photosynthèse Flashcards

1
Q

Donner la définition de photosynthèse.

A

Processus endergonique (non spontané) qui consomme du CO2 pour produire de l’O2. Elle est réalisée par les plantes chlorophyliennes, les plantes et des cyanobactéries.

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2
Q

Comment les organismes utilisent-ils l’énergie solaire ?

A

Ils utilisent l’énergie solaire sous forme de photo pour la transformer afin de fixer et réduire la carbone inorganique (=CO2) pour en faire des sucres.
Il y a une conversion de l’énergie solaire vers une énergie chimique sous forme de sucre qui pourra être stocké par l’organisme.

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3
Q

Comment qualifie t-on les plantes sachant qu’elles ne peuvent pas bouger ?

A

Ce sont des organismes sessiles.

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4
Q

Comment qualifie t-on les plantes par rapport à leur capacité à consommer du CO2 ?

A

Les plantes sont autotrophes vis-à-vis du carbone.

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5
Q

De quoi les plantes ont seulement besoin pour survivre ?

A

De lumière, du CO2 et de l’eau, nécessaire au fonctionnement de la cellule et au fonctionnement biochimique de la photosynthèse.

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6
Q

Donner la formule de la photosynthèse.

A

6CO2 + 6H2O + énergie = C6H12O6 + 6O2

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7
Q

Par quels organistes est portée la photosynthèse ?

A

Par les chloroplastes.

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8
Q

Donner la définition de chloroplaste.

A

Organite semi-autonome issus d’une endosymbiose (cyanobactérie), ils sont sous forme de plaste différencié au niveau des tissus photosynthétiques.
(Une cellule peut avoir une douzaine de chloroplastes).

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9
Q

Quelles sont les deux étapes (générales) de la photosynthèse ?

A

-Absorption de la lumière et transduction de l’énergie pour pouvoir produire du NADPH,H+ et de l’énergie utilisable par la cellule suis forme d’ATP.
-Fixation et réduction du carbone en utilisant le NADPH et l’ATP afin de produire des sucres à partir du CO2 atmosphérique.

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10
Q

Quelle est la particularité des plantes par rapport à l’absorption de la lumière ?

A

La lumière est de l’énergie transformée en énergie chimique par les organismes photosynthétiques. Les plantes ne captent que les photons ayant une longueur d’onde entre 400 et 700 nm.

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11
Q

Comment peut-on déterminer la quantité d’énergie lumineuse reçoit une surface donnée d’une plante à un temps t ? ( L’irradiance).

A

Cette énergie est l’irradiance (PPFD) et ne peut être déterminée que si les photons sont compris dans le PAR (=photosynthetically Active Radiations).

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12
Q

Grâce à quoi les plantes peuvent absorber la lumière ? et comment ?

A

Grâce à des pigments.
Un pigment est excité par des photons ce qui permet le passage d’un électron d’une orbitale vers une autre. L’état n’est plus stable le pigment revient à son état basal en libérant l’énergie.

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13
Q

Combien de pics d’absorption ont les pigments ?

A

Ils ont 2 pics d’absorption: 1 dans le bleu et 1 dans le rouge.

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14
Q

Donner la définition d’un pigment par rapport à son rôle chez les plantes.

A

C’est une substance colorée capable d’absorber l’énergie lumineuse.
C’est l’élément du photosystème qui permet de capter l’énergie lumineuse.

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15
Q

Quels sont les deux types de pigments photosynthètique ?

A

La chlorophylle et les caroténoïdes.

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16
Q

Donner les caractéristiques “physique” de la chlorophylle.

A

Elle se trouve dans les membranes des thylakoides. Elle est constituée d’une tête porphyrine et d’une queue de phytol (permet insertion dans la mb). La porphyrine peut capter des photons.
La chlorophylle absorbe dans le bleu et le rouge.

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17
Q

Quels sont les deux types de chlorophylle ? et quelles sont leurs différences ?

A

La chlorophylle A qui absorbe dans le violet et la chlorophylle B qui absorbe dans le bleu.
Cette différence est due à une substitution au niveau de la porphyrine.

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18
Q

Quel est le rôle de la chrolophylle ?

A

Elle permet l’absorption de la lumière et le transfert de l’énergie.

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19
Q

Donner les caractéristiques des caroténoïdes.

A

Se localise dans les membranes des thylakoides mais aussi dans l’enveloppe du chloroplaste. Molécules très hydrophobes. Ils absorbent dans le bleu.

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20
Q

Quel est le rôle des caroténoïdes ?

A

Ils permettent de compléter l’absorption de la lumière en absorbant celle que les chlorophylles ne peuvent absorber. Ils permettent aussi de filtrer les fortes lumières et de protéger les chlorophylles de celles-ci.

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21
Q

Combien de photon peut absorber une molécule de chlorophylle ? par quel mécanisme ?

A

Une molécule peut absorber 1 photon, par un mécanisme de résonance: une chlorophylle transfère son énergie à la chlorophylle d’à côté (passage à l’état excité de celle-ci, la première retourne à l’état basal).

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22
Q

Quelle est la condition pour que le mécanisme de résonance puisse fonctionner?

A

La distance entre les molécules de chlorophylles doit être très petite. Ce transfert d’énergie est rapide.

Chaque fois qu’une chlorophylle transfère son état excité à sa voisine une partie de l’énergie est perdue sous forme de chaleur, donc la chlorophylle nouvellement excité sera dans un état moins énergétique que la précedente.

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23
Q

Que dit le principe de la résonnance de Foster ?

A

Si la distance entre 2 chlorophylles est inférieure à 2,5nm alors il n’y a pas de perte d’énergie.

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24
Q

Sous quelle forme sont organisées les pigments pour capter de façon efficace l’énergie lumineuse ?

A

Sous forme d’un système de captage de photon: une antenne collectrice d’énergie.

25
Q

De quoi sont composées les antennes collectrices ?

A

D’environ 300 molécules de chlorophylles ( A et B) qui sont associées à des protéines et organisées autour d’un centre réactionnel mais ausse des caroténoïdes.

26
Q

Que forme l’association entre les antennes collectrices et le centre réactionnel ?

A

Un photosystème.

27
Q

Qu’est qu’un centre réactionnel ?

A

C’est un dimère de chlorophylle A spécifique.

28
Q

Donner la définition d’un photosystème.

A

Complexe constitué de pigments associés à des protéines. Situé dans la membrane des thylakoides, il est responsable de la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique.

29
Q

Comment une antenne collectrice peut augmenter sa surface pouvant capter de la lumière ?

A

L’antenne principale peut être associée à des antennes secondaires (LHC= light harvesting complex).

30
Q

Donner la définition et les rôles du LHC (light harvesting complex).

A

C’est une structure protéique (28kDa) qui contient 14 chlorophylles et 2 caroténoïdes.
C’est une antenne secondaire donc elle permet seulement de capter plus de lumière.
Les LHC peuvent bouger d’un photosystème à un autre pour augmenter l’absorption de la lumière.

31
Q

Que faut-il au centre réactionnel pour empêcher le photon de repartir de l’antenne afin qu’il puisse capter l’énergie ?

A

Il faut au niveau du centre réactionnel un accepteur d’électron.

32
Q

Pour compenser la perte d’un électron que faut-il au centre réactionnel ?

A

Il faut qu’un donneur d’électrons en cède un au centre réactionnel.

33
Q

Quel est le rôle d’une antenne collectrice ?

A

Elle permet de capter et transférer l’énergie lumineuse jusqu’au centre réactionnel (qui transformera cette énergie en énergie chimique).

34
Q

Quels sont les deux types de photosystèmes qu’on peut retrouver au niveau de la membrane des thylakoides ? Quelles sont leur différences et similitudes ?

A

Le photosystème I (PSI) et le photosystème II (PSII). Ils sont différents par leur localisation dans la membrane, de leur constitution et fonction.
Ils sont tout les deux donneurs et receveurs d’électrons spécifiques.

35
Q

Quel est le premier photosystème à être impliqué dans le mécanisme de photosynthèse ?

A

Le photosystème II (PSII).

36
Q

Que permet le photosystème II ?

A

Il permet de capter les électrons de l’eau ( oxydation de l’eau en O2), qui est présente dans la lumière du thylakoide et de les monter à un niveau d’énergie leur permettant d’être transférer au PSI.

37
Q

Que permet le photosystème I (PSI) ?

A

Il permet de créer du NADPH à partir de NADP et de l’électron venant du PSII en augmentant le niveau d’énergie de ce dernier.

38
Q

Que permet le transfert d’électron du PSII au PSI ?

A

Il permet de générer un gradient de proton qui permet la synthèse d’ATP.

39
Q

Donner une définition du photosystème II.

A

C’est un complexe transmembranaire constitué de proteines, de pigments, et de cofacteurs. Il est composé d’un corps réactionnel et d’antennes collectrices.

40
Q

Décrire les caractériques de la structure du PSII.

A

Deux protéines, D1 et D2 s’associent en forme de X pour former la structure de base du corps réactionnel. Elles sont stabilisées par 2 cytochromes.
Le centre réactionnel du PSII est le P680, qui est une chlorophylle A spécifique (absorbe la lumière à 680nm). Il est relié à D1 et D2.
Les pheophytines sont les premières molécules à accepter l’électron issu du centre réactionnel puis elles le transfèrent à des quinones.
Le corps réactionnel est joint à des antennes qui permettent de canaliser l’énergie vers le P680.

41
Q

Combien de réactions différentes le PSII est capable de catalyser permettant de donner un électon d’une molécule d’eau vers les pheophytines?

A

Il est capable de catalyser 3 réactions différents.

42
Q

Quelles sont les réactions différentes que le PSII est capable de catalyser pour donner un électron d’une molécule d’eau vers les pheophytines ?

A
  • La sépraration de charge au niveau du centre réactionnel ( réaction primaire)
  • Le transfert d’électron de la chlorophyle A vers la plastoquinone.
    -L’oxydation de l’eau qui prend au molécule d’eau un électron pour le redonner à la chlorophylle A du CR.
43
Q

Décrire le mécanisme de transfert d’électron venant de l’énergie lumineuse dans le PSII.

A

-L’énergie absorbée par les chlorophylles des antenne atteind le P680 ce qui excite ce dernier.
-Le P680 cède un électron à une pheophytine.
La pheophytine cède l’électron à une plastoquinone (Qa) qui le transfort à une autre quinone (Qb).
-Le P680 est sous la forme P680+ qui a besoin d’être réduite.

44
Q

Quelle est la réaction qui permet de réduire le P680+ ?

A

C’est l’oxydation de l’eau.
Grâce à un électron de tyrosine présente dans le complexe.

45
Q

Quel mécanisme précis va permettre le transfert d’électron du PSII au PSI ?

A

Après réduction le P680+ redevient le P680 pouvant être à nouveau excité et donc d’apporter un deuxième électron à la deuxième plastoquinone (Qb). Une fois Qb réduite elle va se lier à deux protons pour compenser les deux électrons, ainsi réduite elle peut diffuser à travers la membrane des thylakoides et sortir du PSII. Une nouvelle quinone non réduite prend sa place.
C’est donc la sortir de Qb ( sous forme réduite qui permet le transfert d’électron du PSII au PSI.

46
Q

A quel complexe le Qb réduite sortie du PSII va donner les électrons ?

A

Au complexe B6f situé entre les deux PS.

(Elle va auss relâcher les deux protons dans le lumen = augmente le gradient de protons entre lumen et stroma).

47
Q

Comment de site de liaison possède B6f, et à qui sont-ils spécifique ?

A

B6f possède 2 sites de liaions: un spécifique au plastoniNONE et l’autre au plastoquiNOL.

48
Q

De quoi à besoin le PSI pour réduire le NADP en NADPH ?

A

Il a besoin de 2 électrons mais la ferrédoxine n’en apport qu’un donc pour compenser elle va céder électron à une FNR, capable de réduire NADP en NADPH.

49
Q

Comment se déroule la réduction du NADP en NADPH du PSI ?

FNR, ferrédoxine

A
  • La ferrédoxine réduite donne un électron à la FNR (le ferrédoxine redevient oxydée et peut donc de nouveau se lier au PSI)
  • Une 2ème ferrédoxine réduite donne un 2ème électrons à la FNR qui devient réduite.
  • La FNR réduite peut à son tour réduire le NADP en NADPH en donnant les 2 électrons.
50
Q

A quoi sont couplées les chaines de transfert d’électron permettant la production du NADPH et la synthèse d’ATP ?

A

Elles sont couplées à un gradient de protons de part et d’autre de la membrane du thylakoide.

51
Q

Quelles sont les deux méthodes de transfert d’électrons ?

A

Le linéaire (PSII et PSI) et le cyclique (PSI).

52
Q

Qu’est ce que la rubisco ?

A

Il s’agit d’un enzyme qui permet la fixation du CO2 par le cycle de Calvin-Benson. Son susbtrat est el ribulose 1,5- bis-phosphate. Elle peut catalyser deux réactions: la carboxylase et l’oxygénase.

53
Q

Donner un exemple d’inhibiteur de la photosynthèse et son action.

A

Le DCMU qui prend la place de la plastoquinone Qb du PSII.

54
Q

Quel est le rôle du la plastocyamine ?

A

Elle rempli un rôle de navette entre B6f et le PSI dans sa forme réduite.

55
Q

Qu’est que la plastocyamine ?

A

C’est une petite protéine ayant la particularité de posséder une atome de cuivre, ce qui lui permet de transporter l’électron. Elle est soluble dans le lumen.

56
Q

Décrire le transfert d’un électron venant de l’énergie lumineuse dans le PSI.

A
  • L’électron de la séparation de charge ( provenant de l’énergie lumineuse) provient de la plastocyamine réduite.
  • L’accepteur final de cet électron est la ferrédoxine
  • La sépraration de charge est permise par le centre réactionnel P700
  • Plusieurs intermédiaires permette le passe de l’électron du P700 vers la ferrédoxine.
  • La ferrédoxine réduite se dissocie de PSI et se retrouve du côté du stroma.
57
Q

Définir le photosystème I (PSI).

A

Complexe protéique monomère captant l’énergie lumineuse grâce à des antennes collectrices et qui se sert de cette énergie pour réaliser une séparation de charge et utilise l’électron issu de celle-ci.

58
Q

Décrire les particularités (étapes) du transfert cyclique d’électrons.

A
  • L’électron de la ferrédoxine ne va pas être transmit au FNR mais retourné au cycle quinone du B6f
  • Cet électron rendu au complexe va alors le transmettre à la plastiquinol
  • Une fois réduite la plastoquinol pourra repartir au niveau de la partie luminale du B6f et transmettre un de ses électrons à la plastocyamine.
  • L’électron sera transmis au PSI à nouveau.
59
Q

Que permet le transfert cyclique ?

A

Il permet de renforcer le gradient de proton et donc d’augmenter la production d’ATP.