La photosynthèse

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Énergie et cellule vivante
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La photosynthèse

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La photosynthèse correspond à la production de molécules organiques à partir de matières minérales (eau et CO2) dans les cellules végétales chlorophylliennes grâce à l’énergie lumineuse.

1Le chloroplaste, organite de la photosynthèse

 Le chloroplaste est un organite propre aux cellules chlorophylliennes. Il contient des saccules aplatis et empilés appelés thylakoïdes qui baignent dans le stroma(doc.1). La membrane des thylakoïdes contient des pigments chlorophylliens dont le spectre d’absorption de la lumière se superpose au spectre d’action de la photosynthèse, preuve que les longueurs d’onde absorbées seront aussi celles utilisées lors de la photosynthèse.

Doc. 1 Ultrastructure du chloroplaste (artificiellement coloré pour mettre en évidence les pigments chlorophylliens).

La photosynthèse comprend deux phases couplées :

– une phase photochimique se déroulant au niveau des thylakoïdes et permettant la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique à partir d’un oxydant, l’eau ;

– une phase chimique se déroulant dans le stroma et aboutissant à la fixation du CO2 et à la production de molécules organiques.

2Le déroulement de la phase photochimique

 L’énergie lumineuse absorbée par les pigments chlorophylliens enclenche la libération d’électrons qui sont transférés à une chaîne de réactions d’oxydoréduction (chaîne photosynthétique) située dans la membrane des thylakoïdes et dont l’accepteur final d’électrons (R) libre dans le stroma est alors réduit (RH2).

 En parallèle se produit une oxydation ou photolyse de l’eau qui engendre :

– la libération d’électrons qui sont transférés aux pigments chlorophylliens permettant leur retour à l’état initial ;

– l’accumulation d’ions H+ à l’intérieur des thylakoïdes. Cela donne naissance à un gradient puis un flux de protons de l’intérieur des thylakoïdes vers le stroma à travers des protéines, les ATP-­synthases, engendrant ainsi la synthèse d’ATP. Ces protons permettent ensuite la formation des composés réduits (RH2) dans le stroma.

 La phase photochimique a donc permis la production de l’ATP et des composés réduits RH2 dans le stroma des chloroplastes.

 Bilan de la phase photochimique :

3 Le déroulement de la phase chimique

 Cette phase consiste en un ensemble de réactions dans le stroma qui constituent le cycle de Calvin. Au cours du cycle il y a incorporation du CO2 dans des molécules organiques, principalement des glucides. Il ne nécessite pas de lumière mais utilise les transporteurs d’électrons RH2et l’ATP produits lors de la phase photochimique. Les deux phases de la photosynthèse sont donc couplées.

 Durant ce cycle la fixation du CO2 sur un sucre à 5 carbones, le ribulose biphosphate (C5P2) grâce à l’enzyme Rubisco conduit à la production de deux molécules à trois carbones, les phosphoglycérates (APG). Ces derniers sont transformés en sucres, les trioses phosphates (C3P2) lors de réactions consommatrices de RH2 et d’ATP. Une partie de ces trioses phosphates est utilisée pour produire des molécules organiques dont des sucres, l’autre partie assure la régénération du ribulose biphosphate(>rabats,IV).

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