Biologie
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La photosynthèse
Les végétaux fabriquent leur propre nourriture. On les appelle des autotrophes.
Les humains et les animaux (carnivores, omnivores, herbivores) ne peuvent pas faire la même chose que les plantes. Ils sont appelés des hétérotrophes car ils ne fabriquent pas leur nourriture.
Les végétaux synthétisent leur matière organique à partir de substances minérales qu’ils puisent dans le sol ou dans le milieu aquatique (eau et sels minéraux).
L’énergie nécessaire pour réaliser cette synthèse provient du soleil. L’énergie du soleil est captée par les pigments assimilateurs des végétaux (que l’on appelle chlorophylle) qui sont situés dans les chloroplastes des cellules végétales ou dans des régions spécialisées de la membrane cellulaire des cellules procaryotes (cellules sans noyau).
Les chloroplastes captent l’énergie lumineuse du soleil et la convertissent en énergie chimique qui est ensuite emmagasinée sous forme de glucides ou d’autres molécules organiques formées à partir d’eau et de gaz carbonique (CO2). Ce processus complexe est appelé photosynthèse.
La photosynthèse est une suite de réactions chimiques. Elle est constituée de deux phases : la phase photo (ou phase claire) convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique et d’une phase synthèse (ou phase obscure) qui utilise l’énergie chimique de la phase photo pour produire du PGAL qui sert à fabriquer le glucose. Cette dernière phase n’a pas besoin de lumière.
On représente la photosynthèse par l’équation suivante :
La plante convertit le dioxyde de carbone (CO2) en oxygène (O2) en suivant une chaîne de réactions chimiques.
La première étape: La phase claire
La première étape de la photosynthèse utilise la lumière et l'eau pour produire des électrons et du H+(qui sont des protons) ce qui permet la formation de ATP et de NADPH. Ces molécules seront utilisées dans la deuxième étape, le cycle de Kelvin.
Cette image nous présente ce qui ce produit à l'intérieur d'une thylacoide. Il y a deux photosyntèmes de présents dans les membranes chacun associés à un différent type de chlorophylle. La voie la plus commune est connue comme la voie directe (représenté dans l'image ci-dessous).
Le photosystème 1 peut aussi agir seul selon la voie cyclique ce qu'on appel la phosphorylation cyclique. Par contre, le photosystème 2 a besoin du photosystème 1. Dans une chaine de transport d'électrons, le photosystème 1 agit seul pour former de l'ATP. On l'appel cyclique car les électrons qui quittent reviennent pour être réutilisés. La voie non-cyclique du photosystème 1 produit une quantité égale de ATP et de NADPH, mais la cellule a besoin de plus de ATP que de NADH. La voie cyclique peut alors produire l'ATP manquant.
* Schéma illustrant la
voie cyclique. Les flèches
noires représentent le
parcours des électrons
qui participent à former
de l'ATP et reviennent à la
chlorophylle.
L'ATP et l'ADP
La deuxième étape: Le cycle de Calvin
(Phase obscure, phase synthèse)
Lors de cette étape, l'ATP et le NADPH, formé par le photosystème 1, et le CO2 absorbé par la plante seront utilisé pour former des glucides, des acides gras et des acides aminés. Par la suite, ces gluides pourront être utilisés comme source d'énergie pour la cellule. Cette phase ce produit dans le stroma et n'a pas besoin de lumière. On l'appel aussi phase obscure.
Vidéo résumant les étapes.
Résumé:
Le cycle de Calvin est constitué de 3 étapes:
1. Fixation du carbone:
3CO2 (de l'air) + 3RuBp = 6 PGA
* Chacun des 3 CO2 se lie à une molécule à 5 Carbones (RuDP) pour former une molécule à 6 Carbones qui se scinde en deux molécules à 3 Carbones. Il se forme donc 6 molécules à 3 C (PGA =phosphoglycéraldéhyde). La réaction est catalysée par la RuDP carboxylase (RubisCO).
2. Réduction:
Utilise l'énergie de 6 ATP et de 6 NADPH provenant de la phase photo pour transformer les 6 PGA en 6 PGAL
3. Reconstitution de RuBP
6 PGAL = 5 PGAL (pour reformer du RuBp et recommencer le cycle, cela consomme 3 ATP) + 1 PGAL (transformée en glucose, amidon au autres)
Exercices: