Photosynthèse Flashcards
Substance réduite…
•La substance qui reçoit les électrons
La substance oxydée…
•La substance qui perdles électrons
Autotrophes
Élaborent leurs molécules organiques à partir de matières premières inorganiques tirées de leur milieu (ex. CO2) -> Producteurs
Hétérotrophes :
Se nourrissent de composés synthétisés par d’autres organismes -> Consommateurs.
Qui a la capacité de synthétiser des composés organiques à partir de substances inorganiques et d’une source d’énergie (lumineuse ou chimique).
Producteurs
La photosynthèse s’effectue chez les végétaux grâce aux…
Chloroplastes des:
◦Feuilles
◦Tiges
◦Fruits qui ne sont pas mûrs
Les chloroplastes abondent plus dans …
l’épiderme des feuilles : le mésophyle : tissu interne des feuilles
Les stomates
- pores microscopiques sur l’épiderme des feuilles
- permettent l’entrée du CO2 dans les feuilles et la sortie de l’O2.
L’ouverture et fermeture des stomates est conditionnées par…?
Physiologie de la plante
Thylakoïde .
- replis de la membrane interne du chloroplaste
- sacs membraneux aplatis qui baignent dans un liquide : le stroma
Granum
Empilement des thylakoïdes
Les pigments liposolubles dans les membranes de thylakoïdes qui absorbent la lumière?
- Chlorophylles
2. Caroténoïde
Chlorophylles
◾Noyau tétrapyrolique qui contient un atome de magnésium (Mg2+)
◾Queue hydrophobe
◾On distingue :
◾Chlorophylle a -> radical méthyle
◾Chlorophylle b -> radical aldéhydePourquoi Est-ce que la feuille est verte?
Car elle a absorbée les autres longueurs d’ondes et réfléchit le vert.
•Le spectre d’absorption de la chlorophylle a ?
La lumière bleue et la lumière rouge.
Longueurs d’ondes de la lumière visible?
380 et 720 nm
Les voies métaboliques de la photosynthèse :
- Les réactions photochimiques
2. Cycle de Calvin
Les réactions photochimiques
- Lieu dans les thylakoïdes
- En phase lumineuse
- Convertissent l’énergie solaire en énergie chimique sous forme d’ATP et NADPH,H+ (un coenzyme d’oxydoréduction).
Cycle de Calvin
- Dans le stroma
- La fixation du CO2 se déroule en phase obscure
- Produisant la matière organique
- Ne nécessite pas de lumière, mais peut se dérouler le jour.
Réaction de la photosynthèse
6CO2 + 12H2O + Énergie lumineuse ->C6H12O6 +6O2 +6H2O
Photosystèmes
La chlorophylle s’associe à des protéines et d’autres molécules organiques et forment des photosystèmes.
◦Photosystème I ou P700
La chlorophylles A de ce système absorbe mieux dans la longueur d’onde de 700nm (partie rouge du spectre).
◦Photosystème II ou P680
Son spectre se situe vers 680 nm
Tout photosystème est composé de 2 parties
- Complexe collecteur de lumière
2. Complexe du centre réactionnel :
Complexe collecteur de lumière
- Chlorophylle a et b, caroténoïdes reliés à des protéines)
- Antennes pour le centre réactionnel.
- Cles photons, les concentre et les dirige vers le centre réactionnel.
Complexe du centre réactionnel :
◦Entouré d’un ensemble de centres collecteur
◾Contient 2 molécules de chlorophylle a
◾Et d’une molécule appelée : l’accepteur primaire d’électrons.
Un complexe de cytochromes
◾Reliant le PSII et PSI : Plastoquinone, complexe de cytochromes et plastocyanine
◾-> Production d’ATP
Une chaîne de ferrédoxine
◾Après le PSI : ferrédoxine, NADP+réductase
◾-> Production NADPH, H+
Qu’Est-ce qui arrive lorsqu’une molécule de chlorophylle absorbe un photon (quantum d’énergie)?
il propulse un de ses électrons de l’état fondamental à l’état excité, qui est un état d’instabilité.
Comment Est-ce que le P680+ redevient P680?
Photolyse de l’eau : une enzyme déshydrogénée, extrait les électrons de l’eau et les fournit au photosystème 2
Comment Est-ce que les protons (H+) passe du stroma vers l’espace intrathylakoïdienne?
Le passage de l’électron à travers le complexe de cytochrome permet le pompage des H+
Comment Est-ce que le P700+ récupère son électron?
Du PS2
Force promotrice
Énergie emmagasinée dans le gradient électrochimique causé par l’accumulation des protons (H+) dans l’espace intrathylakoïdien.
Qu’Est-ce qui actionne l’ATP synthase ( l’enzyme responsable de la phosphorylation de l’ADP -> ATP)?
Force promotrice
Comment Est-ce que les protons (H+) sort de l’espace intrathylakoïdien?
Par l’ATP synthétase
Deux produits essentiels pour le cycle de Calvin?
◦l’ATP (source d’énergie métabolique) pour la phoshprylation de certains substrats du cycle de Calvin.
◦La NADPH,H+ (forme réduite du NADP+) comme source d’électrons et de protons.
Transport cyclique des électrons
Électrons excités du P700 -> Accepteur primaire -> Ferrédoxine -> Complexe de cytochrome -> Plastocyanine -> Retourne les électrons de base énergie au P700
La production d’ATP réalisée grâce au transport cycle se nomme :
Photophosphorylation cyclique
Qu’Est-ce qui détermine la voie suivie par les électrons pour leur transport (cycle ou non-cyclique)?
•Le rythme de l’oxydation du NADPH+ H+
Où Est-ce que le cycle de Calvin se produit?
Dans le stroma
Cycle de Calvin a besoin de?
◾CO2 : absorbé au niveau des stomates ◾D’un substrat : ribulose diphosphate = RuDP ◾ATP (source d’énergie) ◾NADPH, H+ (agent réducteur) ◾Enzymes -> Rubisco
But du cycle de Calvin?
•Transformation du CO2 en glucide : fixation du carbone
Étape du cycle de Calvin?
- Fixation du carbone
- Réduction du carbone fixé
- Régénération de l’accepteur de CO2
Cycle de Calvin : Fixation du carbone
- Fixation du CO2 sur le ribulose-diphosphate (RuDP).
- Nécessite enzyme : Rubisco
- Formation d’une molécule à 6C instable -> formation de deux molécules de 3-phosphoglycérate (3C).
Cycle de Calvin : Réduction du carbone fixé
Synthèse d’un hydrate de carbone PGAL (glucide à 3C) à partir du CO2 et d’H2 du NADPH et avec l’énergie de l’ATP.
Cycle de Calvin : Régénération de l’accepteur de CO2
◦1/6 de PGAL sert de point de départ pour la fabrication de toutes les molécules organiques produites par la plante.
◦5/6 restant sont utilisés pour reformer du RuDP (besoin ATP)
Le PGAL peut servir immédiatement?
◦Combustible pour la respiration.
◦Point de départ pour la synthèse de tous les matériaux constituants de la cellule.
◦Soit transformée et entreposée sous forme de réserve: glucose, saccharose, maltose, amidon, lipides.
Photorespiration
L’union du rubisco à l’O2, au lieu du CO2
L’activité oxygénées du RubisCO
- Permet, à partir du RuBP -> la formation d’un PGAL (C3) et d’un glycolate (C2) à partir d’un RUB (C5).
- Favorisée lorsque la concentration de O2 est forte.
Le glycolate sert à quoi?
Le glycolate se transforme en sérine. Un aa avec libération d’un CO2.
La rubisco a une plus grande affinité pour l’O2 ou le CO2?
CO2
Le type de photosynthèse d’une plante est déterminé par quoi?
Le nombre d’atomes de carbone de la 1ère molécule organique formée lors de la fixation du CO2.
Plantes C3
- Utilisant des molécules à trois carbones pour la formation de leurs sucres.
- Elles vivent principalement dans des milieux tempérés.
Plantes C4
- Étape intermédiaire dans l’assimilation du CO2 qui est la formation d’un composé à 4C , l’acide oxaloacétate, par l’enzyme PEP carboxylase.
- l’oxaloacétate est alors réduit en malate dans les cellules du mésophyles
- Le malate donnera du pyruvate et du CO2, qui sera réutilisé dans le cycle de Calvin dans une autre cellule.
- Le pyruvate est réutilisé pour former le malate.
Pourquoi est-ce que les plantes en C4 ont une capacité élevée de fixation du CP2 élevé?
Grâce à l’enzyme PEP carboxylase
Pourquoi est-ce que l’activité oxygénée de la rubisco des plantes C4 est plus petite que celles des plantes C3?
Les plantes en C4 enrichissent l’environnement de la Rubisco en CO2 (besoin ATP).
Plantes CAM
- Vivent en milieu aride
- Même réaction supplémentaire que les plantes en C4 ; se distinguent donc de celles-ci par une assimilation nocturne du CO2 stricte (ouvrir stomate strictement la nuit)
Dans les plantes CAM, le CO2 est stock sous quelle forme?
De malate
Les plantes CAM pendant la nuit :
- Les stomates sont ouverts.
- La PEPcase forment l’oxaloacétate.
- De grande quantité de malate sont stockées dans la vacuole des cellules photosynthétique.
Les plantes CAM pendant le jour :
- Les stomates sont fermés (éviter la perte d’eau).
- Le malate est décarboxylé
- Le cycle de calvin peut s’effectuer.
Facteurs qui influencent sur la photosynthèse
- Eau
- Concentration CO2
- Température
- Lumière
- Nutrition minérale
Comment est-ce que les pertes en eau sont contrôlées?
Par l’ouverture et la fermeture des stomates contrôle selon le climat et la saison.
Photosynthèse meilleur sous quelle lumière?
Meilleur rendement à la lumière blanche qui réunit toutes les longueurs d’onde.
Minéraux nécessaires dans les photosystèmes (chlorophylle)
Mg, N
Minéraux nécessaires dans le complexe de cytochrome
Fe, Cu, S
Minéraux nécessaires dans le plastocyanine
Cu
Minéraux nécessaires dans le ferrédoxine
Fe, S
Est-ce que les réactions photochimiques dépende du cycle de Calvin?
Les réactions photochimiques dépendent du NADP+, de l’ADP et du phosphate que le Cycle de Calvin génère. Les deux cycles sont interdépendants.
Comment les molécules de réactifs de la photo- synthèse parviennent-elles dans les chloroplastes des feuilles ?
Le CO2 entre dans les feuilles par les stomates, tandis que l’eau y parvient en pénétrant dans les racines pour ensuite monter dans les nervures.
Parmi les couleurs de la lumière, laquelle est la
moins favorable à la photosynthèse? Expliquez.
La lumière verte, parce qu’elle est en grande partie transmise et réfléchie (et non absorbée) par les pigments photosynthétiques.
Comparativement à une solution de chlorophylle pure, pourquoi les chloroplastes intacts libèrent-ils moins de chaleur et de fluorescence lorsqu’ils sont exposés à la lumière?
Dans les chloroplastes, les électrons excités par la lumière sont captés par un accepteur primaire d’électrons, ce qui les empêche de retourner à l’état fondamental. Comme la chlorophylle pure ne contient pas d’accepteur d’électrons, les électrons excités par la lumière retournent immédiatement à l’état fondamental en libérant de la lumière et de la chaleur.
Dans les réactions photochimiques, quel est le donneur d’électrons? Où les électrons se retrouvent-ils à la fin de ces réactions?
L’eau (H2O) est le donneur d’électrons; le NADP+ accepte des électrons à la fin
de la chaîne de transport d’électrons, ce qui le réduit en NADPH, H+.
Pour fabriquer une mole de glucose, le cycle de Calvin utilise ______ moles de CO2, _____ moles d’ATP et _____ moles de NADPH.
6, 18, 12.
Expliquez pourquoi le grand nombre de molécules d’ATP et de NADPH employées au cours du cycle de Calvin concorde avec la valeur énergétique élevée du glucose.
Plus une molécule emmagasine de l’énergie potentielle, plus sa formation nécessite d’énergie et de potentiel réducteur. Le glucose est une excellente source d’énergie parce qu’il est fortement réduit et emmagasine de grandes quantités d’énergie potentielle dans ses électrons. Pour réduire le CO2 en glucose, il faut beaucoup d’énergie et de potentiel réducteur, soit un grand nombre de molécules d’ATP et de NADPH, H+, respectivement.
