Les deux phases de la photosynthèse - Spé SVT - Terminale S

Les deux phases de la photosynthèse - Spé SVT - Terminale S

La photosynthèse se décompose en deux phases. Pour tout savoir de ce phénomène, téléchargez gratuitement la fiche de révision de notre professeur de SVT. Pour rappel, la photosynthèse est un gros chapitre de l'enseignement de spé SVT alors ne...

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La photosynthèse se décompose en deux phases. Pour tout savoir de ce phénomène, téléchargez gratuitement la fiche de révision de notre professeur de SVT. Pour rappel, la photosynthèse est un gros chapitre de l'enseignement de spé SVT alors ne négligez surtout pas vos révisions de cette notion !

 

Lire cette fiche est nécessaire pour la compréhension :
  • La photosynthèse : Introduction
Dans la fiche précédente nous avons vu que la photosynthèse correspond à un couplage de réactions d'oxydo-réduction. En fait il existe deux phases la phase photochimique et la phase chimique. Au cours de la phase photochimique au niveau de la membrane des thylakoïdes, en présence d'eau, d'énergie lumineuse et d'un oxydant, se forment du dioxygène et l'oxydant est réduit. C'est cette phase qui va produire de l'ATP et les « RH2 ».

I - La phase photochimique

1 - Photo-excitation de la chlorophylle

La photosynthèse est spécifique aux végétaux dits chlorophylliens. Cette molécule va jouer un rôle primordiale en libérant un électron quand elle excitée par des photons (donc la lumière). C'est la photo-excitation de la chlorophylle. L'électron ainsi libéré va être transporté par accepteur d'électron (A sur la figure 1) et va servir pour la suite de la réaction de photosynthèse. Au même moment une autre réaction intervient qui est la photolyse de l'eau qui va entraîner la réaction suivante :
2H 2O ? O 2 + 4H + + e -
Sous l'effet de la lumière l'eau va être dégradée en dioxygène, en proton et en un électron. C'est cet électron qui va remplacer l'électron perdu par la chlorophylle. Enfin, pour la suite il est important de noter que cette réaction se fait dans la lumière des tylakoides. Il y a donc une accumulation de proton H+ dans cette lumière. La réaction de photo-excitation de la chlorophylle est résumée par la figure 1.
Figure 1 . Photo-excitation de la chlorophylle.





2 - La chaîne d'oxydo-réductions

Mais que deviens l'électron de la chlorophylle ? Cet électron va passer au travers d'une chaîne de transporteur d'électrons inclut dans la membrane du tylakoides c'est ce que l'on appelle une chaine d'oxydo-réduction et dans le cas de la photosynthèse on parle de la chaine photosynthétique. A la fin de cette chaîne l'électron va être capturé par l'accepteur final grâce à la lumière qui va exciter une molécule donnant la réaction suivante :
2R + 2H + ?RH 2
On retrouve donc bien le composé réduit, produit final de la phase photochimique. Mais 2 questions restent en suspens. D'où viennent les protons H + et comment est produit l'ATP ?

3 - Le gradient de proton et la production d'ATP

La photolyse de l'eau a créé un grand nombre de proton H + accumulé dans la lumière du tylakoide. De plus, la chaîne photosynthétique a aussi entraîné l'accumulation de proton H + qui passent du stroma du chloroplaste à la lumière du tylakoide. Cette accumulation a entraîné une forte différence de concentration des protons H+ entre la lumière du tylakoide et le stroma du chloroplaste. Cette différence de concentration va créer une force proton-motrice qui va être exploité par l'ATPsynthase qui est une enzyme-canal permettant au proton H+ de retourner dans le stroma. Le passage des protons H+ va permettre la synthèse d'ATP (Adénosine triphosphate) à partir d'un phosphate libre et d'ADP (Adénosine diphosphate). Nous nous retrouvons donc avec un groupement réduit RH 2 et de l'ATP à la fin de la phase photochimique.

Group 95

Figure 2 . Synthèse d'ATP et force proton-motrice. Les molécules PSI et PSII sont des molécules sensibles à la lumière (chlorophylle ect...).




Figure 3. Résumé de la phase photochimique de la photosynthèse.




II - La phase chimique ou obscure

Petit rappel : L'objectif de la photosynthèse est de produire des molécules organiques telles que le glucose à partir de lumière, d'O 2 et de CO 2. La première phase dite photochimique consiste en l'utilisation de la lumière pour créer de l'ATP et un transporteur d'hydrogène RH 2. La phase chimique se passe dans le stroma du chloroplaste. Il va y avoir réduction du CO 2 grâce au cycle de Calvin ce cycle est décrit dans la figure à la fin de la fiche et nous allons y faire référence tout au long de cette dernière.
La première réaction de ce cycle est la suivante :
3 CO2 + 9 ATP + 6 NADPH + eau ? Glycéraldéhyde 3-phosphate + 8 Pi + 9 ADP + 6 NADP+
L'incorporation de trois molécules de CO2 permet un gain d'une molécule de glycéraldéhyde 3-phosphate pour un coût de neuf molécules d'ATP et six molécules de NADPH. Le NADPH est un transporteur d'hydrogène. Le glycéraldéhyde 3-phosphate produit dans le chloroplaste est rapidement transporté vers le cytoplasme où il est permet la synthèse de saccharose grâce à une succession de réactions chimiques non détaillées dans la figure 4. Le saccharose est la principale forme de transport de glucides entre les cellules végétales via les faisceaux vasculaires pour fournir les glucides au reste du végétal, (c'est l'équivalent du transport de glucose par le sang que l'on trouve chez les animaux). La majorité du glycéraldéhyde 3-phosphate qui n'est pas exporté hors du chloroplaste est transformé en amidon et stocké sous forme de grains volumineux dans le stroma des chloroplastes lors des périodes de grande activité photosynthétique (le jour à la lumière). La nuit l'amidon est dégradée et exporté hors de la cellule.

Group 3

Figure 4. Le cycle de Calvin, réaction finale de la photosynthèse. Le nombre d'atome de carbone est indiqué dans les cadres blancs.




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