Photosynthèse et translocation (GE4) Flashcards
1
Q
Comment sont adaptées les feuilles pour la photosynthèse?
A
- Chevauchement des feuilles (plantes contiguës ou même plante): utilisation plus efficace de l’énergie lumineuse, diminution des pertes d’eau et augmente l’absorption du CO2
- Augmentation surface foliaire par rapport au volume
- Angle d’insertion de la feuille par rapport à la tige
- Feuilles minces = transmission des ondes lumineuses à travers le mésophylle
- Côté lumière: épiderme translucide, cuticule épaisse et peu/pas de stomates
- Côté ombré: - principal contact avec le CO2, mince cuticule et nombreuses stomates
- Présence de parenchyme palissadique (longues cellules en plusieurs couches pour capter la lumière) et de parenchyme lacuneux (grandes cellules ± irrégulières avec beaucoup d’espace pour capter le CO2)
2
Q
Comparez la photosynthèse et la respiration.
A
Respiration (glycolyse, cycle de Krebs,…) :
- Besoin d’O2 et de composés organiques
- Produit du CO2, H2O et de l’énergie (ATP, chaleur)
- Dans le cytoplasme et mitochondries
Photosynthèse:
- Besoin en CO2 et en lumière
- Produit O2 et des composés organiques
- Dans les chloroplastes
3
Q
Qu’est-ce qu’est le point de compensation?
A
Quantité de lumière permettant d’avoir autant de CO2 fixé (photosynthèse) que de CO2 produit (respiration)
4
Q
Importance de la durée de luminosité pour la photosynthèse
A
Minimum trophique à atteindre (quantité minimale de lumière pour ne pas puiser les réserves). Inclut le photopériodisme quotidien (jour-nuit) et saisonnier qui jouent des rôles importants chez la plante (floraison, dormance…)
5
Q
Importance de la durée de luminosité pour la photosynthèse
A
Minimum trophique à atteindre (quantité minimale de lumière pour ne pas puiser les réserves). Inclut le photopériodisme quotidien (jour-nuit) et saisonnier qui jouent des rôles importants chez la plante (floraison, dormance…)
6
Q
Quelles sont les 2 lois qui régulent comment se fait l’absorption de l’énergie lumineuse?
A
Loi de Grotthuss-Draper : Seule l’énergie lumineuse absorbée (pigment) peut participer à une réaction photochimique.
Loi Stark-Einstein (équivalence photochimique) : Sauf exception, le nombre de photons absorbés est égal au nombre de molécules accédant à un état excité.
7
Q
Quels sont les modes de dissipation de l’énergie lumineuse? (4)
A
Chaleur
Lumière (par fluorescence et phosphorescence)
Résonance inductive (transfert de l’énergie à un pigment adjacent)
Réactions photochimiques (photo-oxydation - impliqué dans la photosynthèse)
8
Q
Quels sont les différents pigments photorécepteurs? (2)
A
Chlorophylle (a, b, c, d)
Caroténoïdes (carotènes, xanthophylles)
9
Q
Qu’est-ce qui différencie le spectre d’absorption du spectre d’action?
A
Peuvent s’apparenter, mais le spectre d’action peut inclure plusieurs pigments pour un processus, mais le spectre d’absorption est celui d’un seul pigment
10
Q
Qu’est-ce qu’un spectre d’action?
A
Efficacité du processus physiologique en fonction de la longueur d’onde
11
Q
Qu’est-ce qu’un spectre d’action?
A
Efficacité du processus physiologique en fonction de la longueur d’onde
12
Q
Nommer les 2 natures de la lumière au niveau physique
A
Onde et particule
13
Q
Quel est le nom complet de la RUBISCO?
A
Ribulose-1,5-biphosphate carboxylase oxygénase
14
Q
Comparer le point de compensation chez les plantes C3 et C4.
A
Beaucoup plus faible chez les C4 que les C3
15
Q
Comment l’énergie transférée du photon modifie l’électron qui l’absorbe?
A
L’électron excité change d’état d’excitation (modification du spin)
Passe de l’état stable à un état singulet (même spin, mais plus d’énergie et très instable) à un état triplet (métastable, changement du spin)
Peut libérer de l’énergie en retournant à l’état stable
16
Q
Qu’est-ce qui permet la réaction photochimique?
A
L’électron cédé va être cédé à un accepteur (photo-oxydation) s’il est à l’état triplet
17
Q
Qu’est-ce qu’est la phase photochimique de la photosynthèse?
A
Transformation de l’énergie lumineuse en énergie chimique par transfert d’électrons
Permet aussi de produire de l’ATP
18
Q
Où a lieu la phase photochimique de la photosynthèse?
A
Dans les thylakoïdes des chloroplastes
19
Q
Quels complexes sont impliqués dans la capture de l’énergie lumineuse?
A
PSII et PSI (centres réactifs)
20
Q
Quels sont les complexes impliqués dans la chaîne de transfert d’électrons?
A
PSII, complexe cytochrome B6F et PSI
21
Q
Quels sont les transporteurs mobiles? (3)
A
- Plastoquinone (PQ) : Dans le cycle Q : transfert des e- entre PSII et complexe cyt b6f
- Plastocyanine (PC) : Transfert des électrons entre complexe cyt b6f et PSI
- Ferrédoxine (Fd) : Protéine Fer-Soufre. Transfert des e- du PSI vers cyt b6f (photophosphorylation cyclique)
22
Q
Qu’est-ce qu’est la phase thermochimique?
A
Phase où le carbone inorganique est modifié en carbone organique (triose) servant à la synthèse de molécules organiques comme les glucides
23
Q
Où a lieu la phase thermochimique?
A
Dans le stroma
24
Q
Quelles sont les 3 étapes de la phase thermochimique de la photosynthèse?
A
- Carboxylation
- Réduction du 3-PGA
- Régénération du RuBP (accepteur du
CO2)
25
Combien de molécules de CO2 sont nécessaires pour former une molécule d'hexose par photosynthèse?
6 CO2
26
Combien de molécules de CO2 sont nécessaires pour former une molécule de saccharose par photosynthèse?
12 CO2
27
Combien d'énergie (ATP et NADPH) est requise pour former une molécule d'hexose?
18 ATP
| 12 NADPH
28
Qu'est-ce qu'est la photorespiration?
CO2 produit lors de la phase lumineuse de la photosynthèse (en plus de la respiration mitochondriale) qui provoque une perte de carbone sous forme CO2 à cause de la fonction oxygénase de la RUBISCO
29
Où a lieu la photorespiration?
Uniquement dans les cellules chlorophylliennes
30
Quel est l'impact de la photorespiration?
Perte de carbone sous la forme CO2
31
À cause de quoi est-ce que la photorespiration a-t-elle lieu?
À cause de la fonction oxygénase de la rubisco qui oxyde des produits de la photosynthèse par le cycle du glycolate
32
Qu'est-ce qui se retrouve dans l'antenne photosynthétique?
Des pigments qui servent à capter les électrons chez les PSII et PSI
33
À quoi sert l'antenne photosynthétique?
Guide l’énergie d’excitation par résonance inductive jusqu'au centre réactif où se retrouvent 2 chlorophylles a + protéines
34
Différencier fluorescence et phosphorescence
Fluorescence: sous forme de photon; cesse rapidement après l'excitation
Phosphorescence: sous forme de photon; persiste un temps considérable après l'arrêt de l'excitation
35
Quelles sont les structures impliquées dans la translocation?
Cellules compagnes et tube criblé
36
Où est retrouvé la chlorophylle a?
Centre réactif des photosystèmes
37
Vrai ou faux : les chlorophylles c et d sont retrouvées dans toutes les plantes
Faux : que chez les algues
38
Qu'est-ce qui est produit lors de la phase photochimique?
O2
ATP
NADPH
Électrons excités (mais recyclés dans de nouvelles molécules)
Plastohydroquinone (rapidement oxydée et redevenue quinone)
39
Comment est produit l’oxygène dans la phase photochimique de la photosynthèse?
2 électrons arrachés sur 2 molécules d'eau (avec 4 photons) grâce au système de dégagement de l'oxygène qui va former de l'O2.
40
Quelle est la réaction représentée par le système de dégagement de l'oxygène sur 2 molécules d'eau?
2 H20 = 4 H+ + 4 électrons + 1O2
41
À quel moment a lieu la photorespiration? (5)
- Le jour, quand la lumière est intense et dans les minutes qui suivent l'extinction de la lumière
- Longueur d'onde 590-700 nm
- Concentration d'O2 > 2%
- Si la concentration en gaz carbonique est de 0,03% à 1%
- À haute température
42
Quel est l'effet de la quantité de lumière sur la photosynthèse?
Plus il y a de lumière, plus il y a de photons qui exciteront des électrons, donc plus la photosynthèse sera intense
43
Quelles cellules sont impliquées dans la phase thermochimique pour les plantes C3, C4 et CAM?
Plantes C3 : Cellules du mésophylle
Plantes C4 : Cellules du mésophylle et de la gaine périvasculaire
Plantes CAM : Cellules du mésophylle
44
Dans quel type de plantes (C3, C4 ou CAM) la phase thermochimique de la photosynthèse se fait dans 2 cellules différentes?
C4
45
Quel est le site de fixation du CO2 atmosphérique chez les plantes C3, C4 et CAM?
C3 : Cellules du mésophylle des chloroplastes
C4 : cellules du mésophylle vers le cytosol
CAM : cellules du mésophylle vers le cytosol
46
Quelle est l'enzyme fixant le CO2 atmosphérique chez les plantes C3, C4 et CAM?
C3 : rubisco
| C4 et CAM : PEPcase
47
Quel est le nom complet de l'enzyme PEPcase?
Phosphoénolpyruvate carboxylase
48
Est-ce qu'il y a de la photorespiration chez les plantes C3, C4 et CAM?
C3 : Oui
| C4 et CAM : peu ou pas
49
Quelle est l'énergie requise pour faire la phase thermochimique chez les plantes C3 et C4?
C3 : 3 ATP + 2 NADPH
| C4 : 5 ATP + 2 NADPH
50
La phase thermochimique se passe-t-elle la nuit ou le jour chez les plantes C3, C4 et CAM?
C3 et C4 : jour
| CAM : nuit pour la première étape, reste le jour
51
Quel est le premier produit stable issu de la phase thermochimique chez les plantes C3, C4 et CAM?
C3 : Phosphoglycérate
| C4 et CAM : Oxaloacétate
52
Y a-t-il régénération de l'accepteur chez les plantes C3, C4 et CAM?
C3 et C4 : Oui
| CAM : Non, retrouvé dans les réserves d'amidon
53
Qu'est-ce qu'est la translocation des photosynthétats?
Transport sur une longue distance des substances organiques produites au cours de la photosynthèse via la phloème
54
Vrai ou faux : la translocation des photosynthétats se fait uniquement par le phloème?
Faux : aussi par le xylème au printemps
55
Qu'est-ce qu'est un photosynthétat?
Substances organiques produites au cours de la photosynthèse qui servent à toute la plante
56
Où se fait le chargement/déchargement des photosynthétats?
Complexe du CCTC ***
57
Quelle est la composition de la sève élaborée? (6)
* Eau
* Sucres : composés principaux: surtout saccharose, aussi raffinose, stachyose, mannitol, sorbitol; peu de sucres réducteurs tels glucose, fructose, mannose
* Acides aminés, protéines (ex: protéine P : réparation de tube criblés endommagés)
* Acides organiques (ex. malate)
* Ions inorganiques (K+, Mg2+, HPO4(2-), Cl-)
* Hormones
58
Quel est le type de sucre qui compose principalement la sève élaborée?
Saccharose
59
Nommer les 3 types de cellules compagnes
Ordinaire
De transfert
Intermédiaire
60
Quel type de cellule compagne permet de faire un chargement symplastique?
Cellule compagne intermédiaire
61
Décrire la cellule compagne ordinaire
```
Chargement apoplastique (dépense énergétique).
Chloroplastes avec thylakoïdes bien développés, peu de plasmodesmes en contact avec les cellules environnantes sauf pour les cellules du tube criblé.
```
62
Décrire la cellule compagne de transfert
```
Chargement apoplastique (dépense énergétique). Un peu plus efficaces que les CC ordinaires pour pomper plus de sucres.
Possède plusieurs invaginations qui augmentent la surface du plasmalemme ainsi que le transfert à travers la membrane
```
63
Décrire la cellule compagne intermédiaire?
```
Chargement symplastique (passif).
Petites vacuoles, peu de thylakoïdes et plusieurs plasmodesmes. Notamment chez les plantes C4
```
64
Quel est le rôle des tubes criblés?
Chargement du phloème
65
Décrire le modèle de Münch par rapport à la translocation des photosynthétats.
Chargement/déchargement crée une différence osmotique source-puits qui fournit la force nécessaire pour faire le courant de masse. Mouvement unidirectionnel et, selon cette théorie, la translocation serait un phénomène passif
(Translocation serait due à un écoulement sous-pression de l’eau et des substances dissoutes par courant de masse. Chargement et déchargement fournirait la force nécessaire pour établir cet écoulement sous-pression
Organe source: Chargement actif augmente la quantité de solutés et diminue le potentiel hydrique au niveau du complexe CCTC. Eau entre du xylème vers les tubes criblés, donc augmentation de la turgescence
Organe puits: Déchargement actif du phloème augmente le potentiel hydrique au niveau du CCTC. Sortie d’eau du phloème vers le xylème, diminution de la turgescence des éléments de TC.)
66
Quelle est la conclusion du modèle de Münch?
Translocation serait un phénomène passif
67
Quel type de chargement demande un apport en énergie pour la translocation?
Apoplastique
68
Comment se fait le transport apoplastique?
Symport ou cotransport: l’entrée du saccharose dans le CCTC est couplée à l’entrée de H+ (qui sont sortis dans l'apoplasme à l'aide d'ATP)
69
Vrai ou faux : le transport symplastique nécessite une dépense énergétique
Faux
70
Comment se fait le transport des photosynthétats?
De la source au puits
71
Différencier un organe source d'un organe puits
Organe source : tout organe qui exporte des photosynthétats, car en produit plus qu’il en a besoin (Ex: feuilles matures : exportation ou stockage vers jeunes feuilles, fruits, racines, tiges souterraines)
Organe puits : organe qui importe ou consomme des substances nutritives (Ex: organes en développement ou non photosynthétiques: racines, vieilles ou jeunes feuilles, régions méristématiques, organes de reproduction (fleur, fruit, embryon))
72
La chaîne de transfert d'électrons fait partie de quelle phase de la photosynthèse?
Phase photochimique
73
À partir de quel complexe de la chaîne de transport d'électrons l'eau est-il transformé en O2?
Photosystème II
74
Dans la chaîne de transport d'électron, où est absorbée l'énergie lumineuse?
Photosystème I et II
75
Quel est le nom du phénomène qui permet d'obtenir de l'oxygène à partir d'eau?
Système de dégagement de l'oxygène (SDO)
76
Comment est appelée la protéine transmembranaire qui a comme rôle de produire de l'ATP à partir des protons transloqués vers le stroma?
ATP synthase
77
Nommer les protéines qui sont impliquées dans le transport de l'électron dans le photosystème II
Phéophytine
Quinone A
Quinone B
78
Quel complexe va produire le NADPH dans la chaîne de transport d'électrons?
Photosystème I
79
Dans le complexe P680, quelle molécule va capter en premier le photon?
Chlorophylle a
80
Combien d'électrons/photons sont nécessaires pour que la Quinone B sorte du complexe PSII et aille dans le cycle des quinones?
2
81
Comment est remplacé l'électron perdu au P680?
Un électron est arraché à l'eau grâce au système de dégagement de l'oxygène
82
Combien de photons sont nécessaires pour produire une molécule d'O2?
6 photons :
- 4 au niveau du PSII
- 2 au niveau du PSI
83
Nommer une autre appellation pour le photosystème II.
P680
84
Nommer une autre appellation pour le photosystème I
P700
85
Quel transporteur mobile porte les électrons du PSII vers le complexe b6f?
Plastoquinone
86
Quel transporteur mobile porte les électrons du cytochrome b6f au PSI?
Plastocyanine
87
Quel transporteur porte les électrons du PSI au cytochrome b6f?
Ferrédoxine
88
Qu'est-ce qu'est une plastohydroquinone (ou plastoquinol)?
Quinone avec 2 électrons qui réagit avec 2 H+ du stroma
89
Décrire comment les H+ passent du stroma au lumen dans le cycle des Quinones
Quinone 2- prend 2 H+ du stroma (plastohydroquinone) et déplace les électrons vers le lumen et déplaçant les électrons vers le cytochrome b6f
90
Qu'arrive-t-il aux 2 électrons qui se rendent jusqu'au cytochrome b6f?
1) Retourne dans le pool des plastohydroquinones
2) Transfert du plastoquinol à une protéine fer-soufre (FeS), puis au cytochrome f avant d’aller vers le PSI via la plastocyanine (PC)
91
Quelle enzyme est utilisée pour produire du NADPH au niveau du PSI?
Ferrédoxine NADP-réductase
92
Comment est remplacé l'électron perdu au niveau du PSI?
Électron apporté par la plastocyanine
93
Est-ce que l'ATP synthase fait partie de la chaîne de transfert des électrons?
Non, ne fait que produire de l'ATP
94
Comment est produit l'ATP à partir de l'ATP synthase?
Gradient de H+ dans le lumen qui active l'ATP synthase par leur passage dans la protéine.
95
Quel est le nom complet de l'ATP?
Adénosine triphosphate
96
Nommer les protéines et complexes impliqués dans la photophosphorylation cyclique de la photosynthèse
```
PSI
Ferrédoxine
Cytochrome b6
Plastoquinones
Cytochrome f
Plastocyanine
Retour au PSI
```
(Protéines dans l'ordre)
97
À quoi sert la photophosphorylation cyclique?
Pompe des protons pour former de l'ATP
| Pas d'oxydation d'eau, pas de dégagement d'O2, pas de réduction du NADP+
98
Pour quel type de plante la photophosphorylation cyclique est-elle importante?
Pour les plantes en C4 (dans la gaine périvasculaire)
99
Qu'est-ce qu'est la phase thermochimique?
Phase de la photosynthèse où il y a fixation et réduction du CO2 pour produire des molécules à 3 C (trioses phosphate) servant à la synthèse de différents glucides
100
Vrai ou faux : la phase thermochimique peut se produire à 100% dans le noir
Faux : certaines enzymes ont besoin de lumière pour fonctionner
101
Où se produit la phase thermochimique?
Dans le stroma des chloroplastes
102
Quelle enzyme va favoriser la transformation du CO2 en bicarbonate?
Anhylase carbonique
103
Pourquoi est-ce que le CO2 est transformé en HCO3-?
Parce que la paroi est perméable au CO2, mais pas au HCO3- et la transformation permet la diffusion passive du CO2 à travers la membrane ***
104
À proximité de quelle molécule l'anhylase carbonique va retransformer le HCO3- en CO2?
Rubisco
105
Vrai ou faux : la rubisco ne peut pas utiliser le bicarbonate
Vrai
106
À quoi sert le cycle de Calvin?
À réduire le CO2 et produire éventuellement des sucres
107
Quel est le premier composé stable du cycle de Calvin?
3-phosphoglycérate
108
Dans le cycle de Calvin, avec quelle molécule est condensé le CO2 pour former le phospholycérate?
Ribulose-1,5-bisphosphate
109
Quelle enzyme est nécessaire pour faire la première étape du cycle de Calvin?
Rubisco
110
Décrire l'étape de la carboxylation dans la phase thermochimique de la photosynthèse chez les plantes C3.
Fixation du CO2 sur l'accepteur à 5C (RuBP ou ribulose-1,5-bisphosphate) avec la rubisco qui donne une molécule instable à 6C, puis 2 à 3C pour former le 3-PGA (ou 3-phosphoglycérate)
111
Vrai ou faux : la carboxylation est régulée par la lumière
Vrai
112
Décrire la réduction du phosphoglycérate chez les plantes C3.
Phosphorylation en 1,3-bisphosphoglycérate en utilisant 1 ATP, puis réduction en G3P (glycéraldéhyde-3-P) en utilisant 1 NADPH
Isomérisation en triose-P ou DHAP (dihydroxyacétone-phosphate)
113
Décrire la régénération du RuBP chez les plantes C3
Condensation du fructose-phosphate avec un triose-P, diverses étapes jusqu'à la transformation en ribulose-5-P et une phosphorylation (utilise 1 ATP) pour former le RuBP
114
Comparer la photosynthèse brute à la photosynthèse nette
Brute : quantité totale de CO2 absorbé (ou mesure du dégagement d'O2)
Nette : Quantité de CO2 absorbé - quantité perdue (par respiration mitochondriale ou photorespiration)
115
Qu'est-ce qu'est le rendement de la photosynthèse?
Augmentation de la masse sèche
116
Comment a lieu la photorespiration?
Via la voie du glycolate : Transformation du RuBP en glycolate à cause de la fonction oxygénase de la rubisco
Oxydation en glycine dans le peroxysome, puis en sérine + CO2 dans la mitochondrie (donc, perte du CO2)
117
Dans quel composé est intégré le HCO3- dans les plantes C4?
Oxaloacétate
118
Où est produit la réduction du CO2 dans les plantes C4?
Gaine périvasculaire
119
Décrire l'anatomie de la gaine périvasculaire (anatomie de Kranz)
Feuille C4 plus mince, avec veines vert foncé. Mésophylle: parenchyme non différencié en palissadique et lacuneux; moins aéré
120
Dans le cycle thermochimique des C4, sur quelle molécule est fixé le HCO3-?
Phosphoénol pyruvate (PEP)
121
Dans le cycle des C4, quelle enzyme permet la fixation du HCO3-?
Phosphoénol pyruvate carboxylase (PEPcase)
122
À partir de quelle molécule le PEP est-il régénéré?
Pyruvate
123
Le cycle CAM ressemble à quel autre cycle?
C4
124
La PEPcase a-t-elle une plus grande affinité pour le CO2 ou pour le bicarbonate?
Bicarbonate
125
La rubisco a-t-elle une plus grande affinité pour le CO2 ou pour le bicarbonate?
CO2
126
Dans les plantes CAM, à quel moment est-ce que le CO2 entre dans les cellules?
La nuit
127
Sous quelle forme le CO2 est-il entreposé la nuit?
Acide malique
128
D'où provient le phosphoénol pyruvate chez les plantes CAM?
Hydrolyse de l'amidon
129
Quels organites (3) sont impliqués dans le cycle du glycolate?
Mitochondrie
Peroxysome
Chloroplaste
130
Quels sont les avantages de la plante C4?
* Concentration du CO2 dans cellules de la gaine périvasculaire où a lieu le cycle C3: 10 X plus de CO2 que plantes C3 (supprime la photorespiration, augmente le taux de photosynthèse
* Meilleure survie en conditions de stress hydrique même si le CO2 est limitant (stomates fermés) - coefficient de transpiration faible (meilleure conservation de l'eau)
* Pas d'inhibition de la photosynthèse par l'oxygène
* Point de compensation beaucoup plus faible que les C3
131
Comment est-ce que le rendement des plantes C4 peut être inférieur à celui des plantes C3?
Si les conditions sont moins favorables pour les C4; ex: faible lumière, faible T°, eau suffisante
132
Avantages du cycle CAM
* Concentre le CO2 dans les cellules photosynthétiques
* Plantes bien adaptées aux conditions de sécheresse en utilisant le CO2 entreposé la nuit (sous forme de malate)
* Coefficient de transpiration très faible
133
Quel est l'inconvénient des plantes C4?
Assimilation lente - poussent plus lentement MAIS CO2 est fixé même si peu d’eau
134
Quels sont les accepteurs du CO2 atmosphérique pour les plantes C3, C4 et CAM?
C3: RuBP
| C4 + CAM: PEP
135
Quels sont les formes du CO2 atmosphérique lors de la fixation chez les plantes C3, C4 et CAM?
C3: gazeux
| C4 + CAM: bicarbonate
