La photosynthèse

La photosynthèse
Diaporama adapté de S.Delvaux

Photosynthèse et respiration cellulaire
chloroplaste
mitochondrie
ATP
CO 2 + H 2 0 Molécules organiques + O 2

Photosynthèse
Conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique

Espace
intrathylakoïdien
Granum
Stroma
Stomate
¢ du mésophylle
Thylakoïde
LA PHOTOSYNTHÈSE
CHEZ UNE PLANTE
• Les chloroplastes
abondent dans les ¢ du
mésophylle (tissu interne
des feuilles)
• Le CO 2 entre dans les
feuilles et l’O 2 en sort par
des pores microscopiques
appelés stomates
• La chlorophylle se trouve
dans la membrane des
thylakoïdes

Équations de la photosynthèse
Molécules simples + Énergie → Molécules complexes
Dioxyde de carbone + Eau + Énergie Composés organiques + Dioxygène
oxydation
6 CO 2 + 6 H 2 O + É lumineuse C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
réduction
Réactifs:
Produits:

Quel est l’impact quantitatif d’un
arbre sur les gaz de l’atmosphère?
Un arbre moyen absorbe chaque année environ 12 kg de
CO 2 , une quantité équivalente à celle émise par une
voiture roulant sur une distance de 7 000 km. Il rejette
également suffisamment d’O 2 pour assurer la
respiration d’une famille de 4 personnes pendant un an.

Voies métaboliques de la photosynthèse
2 phases

Les 2 phases de la photosynthèse
1. Les réactions photochimiques
L‘é ‘énergie nergie de l'électron l' lectron sert à transformer
Photodépendantes
ADP + Pi en ATP
2. Le cycle de Calvin
STROMA
THYLAKOÏDES
THYLAKO DES
Utilise ATP pour fixer le carbone du CO 2 et
former Photoindépendantes
du glucose ou d’autres d autres matières mati res
organiques

Voies métaboliques de la photosynthèse

Les réactions photochimiques
380 nm
La lumière = énergie
électromagnétique (ou
rayonnement)
Spectre électromagnétique
720 nm
Les longueurs
d’ondes (λ)
comprises entre
380 et 720 nm
forment la
lumière visible

Absorption de la lumière
Pigments = capteurs de lumière visible (absorbent certaines λ)
Ex: chlorophylle
• Les différents diff rents pigments
n'absorbent pas la
lumière lumi re de la même façon fa on
• L‘É ‘É absorbée absorb e par les
pigments accessoires
(chlorophylle b, , caroté- carot
noïdes no des) ) est transmise à la
chlorophylle a

Spectre d’action = Graphique du rythme de photosynthèse à
différentes longueurs d’ondes
Spectre d’absorption = Graphique du % de lumière absorbée à
différentes longueurs d’ondes

Qu’est-ce qui explique les couleurs
automnales des feuilles?
• La couleur des pigments accessoires est
normalement masquée par la chlorophylle, mais à
l'automne avec la diminution de la photopériode (et
de la T°), la chlorophylle se dégrade plus vite
qu’elle n’est produite et les autres couleurs
deviennent visibles.

Capteurs de lumière lumi re
Les pigments sont insérés dans
la membrane des thylakoïdes
Chlorophylle a

Photo-oxydation de la chlorophylle

Photosystèmes: Photosyst mes: unités unit s photoréceptrices
photor ceptrices

Les réactions photochimiques
Transport non cyclique des électrons

Les réactions photochimiques
Transport non cyclique des électrons

Les réactions photochimiques
Transport non cyclique des électrons
• Le photosystème II absorbe 2 photons d’É lumineuse. Deux
éde la P680 passe de l’état fondamental à l’état excité.
• La déshydrogénase extrait deux é de l’eau et les fournit au
P680. Formation d’O2 .
• Les é excités sont captés par l’accepteur primaire et passent au
travers une chaîne de transport d’é.
ATP
• Les é arrivés au bas de la chaîne, comblent les vides dans la
P700 du photosystème I. 2 de ses électrons ont aussi été
captés par un accepteur primaire.
• L’accepteur primaire du photosystème I cède les é excités à
une 2e chaîne de transport d’é.
• Les é sont transférés au NADP + réduit en NADPH + H +
qui va servir au cycle de Calvin. Calvin

• Énergie des électrons sert à activer des pompes à protons
• Les ions H
→ formation d'un gradient de concentration et d'un
gradient électrique
+ sont "pompés" à l'intérieur des thylakoïdes
• Diffusion des H+
• Ils passent par des ATP
synthétases (turbine)
formation d'ATP à
partir d'ADP et de P i
Chimiosmose
La concentration en H + dans le thylakoïde peut
devenir 1000 fois supérieure à celle du stroma.

Stroma
(Faible concentration H + )
Espace
Intrathylakoïdien
(Forte concentration H + )
Stroma
(Faible concentration H + )
Chimiosmose
Vers
cycle
Calvin

Chimiosmose comparée

Bilan total du transport non cyclique
d’électrons
Pour 12 H 2O scindée :
+ 6 O 2
+ ATP
+ NADPH
+ H +
* Quand la lumière atteint les 2 photosystèmes, le
flux d’é est continuel

Transport cyclique des électrons
Le cycle de Calvin consomme plus d’ATP que de NADPH + H +
Le transport cyclique vient combler la différence
= ↑ production ATP

Voies métaboliques de la photosynthèse

Cycle de Calvin
• Le cycle de Calvin lie le CO2 à des molécules de RuDP
• Le produit formé est si
instable qu’il se scinde
aussitôt en 2
• L’ATP phosphoryle une
molécule à 3C
• La molécule est réduite par le
NADPH + H + qui redevient
du NADP +
• Pour chaque 3 moles de CO2, on obtient 6 PGAL mais
seulement 1 quitte le cycle
• PGAL = glucide à 3C (peut
ensuite être converti en
glucose à 6C ou autres)
• Les 5 autres y restent pour
régénérer le RuDP ⇒
dépense d’ATP

Bilan total du cycle de Calvin
Pour 6 CO 2 fixés:
+ 2 PGAL ou 1 glucose
(10 autres PGAL produits restent dans le cycle)
Consommation
- 18 ATP
- 12 NADPH + H +
Le transport
cyclique d’é
comble la
différence

Voies métaboliques de la photosynthèse
6 CO 2 + 6 H 2 O + Énergie lumineuse C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

Facteurs externes influençant la
1- Intensité lumineuse
Absorption CO 2
photosynthèse
Intensité lumineuse

Facteurs externes influençant la
2- Concentration de CO 2
Biomasse
photosynthèse
Concentration de CO 2

Facteurs externes influençant la
3- Température
Biomasse
photosynthèse
Température

Facteurs externes influençant la
3- Température
Biomasse
photosynthèse
Optimum
Température

Intensité lumineuse
Facteur limitant
Concentration de CO 2
Température
À certaines conditions, le facteur limitant est celui qui est le
plus loin de son optimum

Lien structure fonction…
+++ pigments photosynthétiques
Peut créer un gradient de proton pour synthétiser ATP
Possède les enzymes du cycle de Calvin