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Le chaînon manquant
Nous avons vu toutes les étapes entre la digestion de l’amidon et
le mouvement musculaire,
mais d’où vient l’amidon?
La pêche aux photons
Photosynthèse et adaptations au manque de lumière
Chapitre 10 et anecdotes
Plan du cours
• Structure des feuilles et des chloroplastes• Manque de lumière: adaptations
morphologiques• Pigments photosynthétiques• Manque de lumière: adaptation
physiologiques• La photosynthèse en 7 étapes
• Les réactions photochimiques• La fixation du CO2
• Adaptations au manque d’eau
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Structure de la feuille
Cuticule
Super cuticule: feuille de lotus
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Cliquez sur l’image pour voir le vidéo
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Adaptations au manque de lumière
• Forêt tropicale humide = très dense
• Peu de lumière se rend au sol
• Les petites plantes doivent s’adapter…
Gigantisme foliaire
• Augmente la photosynthèse• Nombre de photons
captés • Maximise les
échanges gazeux• Par contre, les
pertes en eau sont importantes
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Gouttières
• Humidité = développement d’algues et/ou moisissures
• Couverture d’algues = compétition pour la lumière
• Les gouttières assurent que l’eau ne s’accumulera pas sur la feuille
• Super cuticule du lotus = même rôle
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La chlorophylle
• Anneau porphyrique + Mg (absorbe lumière).
• Queue hydrophobe (dans la membrane)
• Deux sortes: a (a) et b (ß)
Complexe multiprotéique
Queue hydrophobe
Anneau porphyrique
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Spectre d’absorption
• Le soleil émet une grande gamme de longueurs d’onde.
• L’atmosphère laisse passer la lumière visible (380 nm - 720 nm).
• Les végétaux utilisent surtout le bleu et le rouge… et diffusent le vert.
C’est pourquoi ils sont verts !
Les photosystèmes
• Photosystème = groupement de chlorophylle
• Chlorophylles antennes + 1 centre réactionnel
• Les centres réactionnels perdent leurs électrons
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Adaptations des pigments
• Augmentation de la concentration de pigments photosynthétiques: plantes foncées = moins de photons « gaspillés »
• Utilisation de pigments photosynthétiques différents: utilisent la lumière dont les autres plantes ne veulent pas…
• Utilisation de pigments réfléchissants sous la feuille: les photons ont deux chances d’être captés
Anthocyanine
• Pigment qui reflète la lumière rouge
• Donne une deuxième chance aux photons rouges d’être captés
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Anthocyanine
Chlorophylle
Anthocyanine
Grâce à la couche d’anthocyanine sur la surface inférieure de la feuille, la quantité de lumière gaspillée est de beaucoup diminuée
Épiderme supérieur
Épiderme inférieur
Photons
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Phase obscure
Phase claire
Vue d’ensemble de la PS
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La photosynthèse en 7 étapes(transport non-cyclique d’électrons)
• Réactions photochimiques (6) • Photo-oxydation du photosystème I• Réduction du NADP+
• Photo-oxydation du photosystème II• Chaîne de transport d’électron gradient de
concentration de H+ et réduction du photosystème I• Scission de l’eau• Photophosphorylation grâce au gradient de H+
• Fixation du CO2 (cycle de Calvin)
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La turbine produit un
gradient de H+ qui permettra
de faire de l’ATP
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Phase claire
éé
2
ATP
HHO
2
éé
éé
éé
Vers cycle de Calvin
HH
O
O2
ATP synthétase
P680
P700
Photophosphorylation (non cyclique)
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Phase claire (Vue détaillée)
Vers le cycle de Calvin
Thylakoïdes des chloroplastes
2H H
éé
2
éé
ATP
Force protonmotrice
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Donc…
• Oxydation du photosystème I NADPH + H+
• Oxydation du photosystème II alimente la chaîne de transport d’électrons
• Chaîne de transport crée un gradient de H+
• Photosystème I = accepteur final d’électrons provenant du photosystème II
• Le photosystème II retourne à son état normal en oxydant l’H2O, formant ainsi l’O2
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Cycle de Calvin
• Phase de fixation du carbone• L'énergie chimique contenue dans l'ATP
et le NADPH+H+ permet de fixer le carbone contenu dans le CO2 .
• Le carbone fixé se fait ensuite réduire en glucide (PGAL) par l'ajout d'é (chlorophylle).
• Le PGAL sert à fabriquer du glucose et autres composés (ex : glycérol)
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Cycle de Calvin
3 CO2
9 ATP
6 NADPH + 6H+
1 PGAL
5C
1C
(6C 2x3C)
3C
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Cycle de Calvin
• La lumière n'est PAS nécessaire pour la réalisation de cette étape.
• Par contre, le cycle de Calvin se déroule de jour, car c'est à ce moment que la phase claire peut régénérer le NADPH+H+ et l'ATP nécessaires à la synthèse du PGAL.
• La phase claire et la phase sombre sont donc complémentaires l'une ne va pas sans l'autre
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Phase claire : Voie cyclique
… le cycle de Calvin nécessite 9 ATP
pour 6 NADPH+6H+
Photosystème I seulement= pas O2
= pas NADPH+H+
Photophosphorylation cyclique
# ATP ≈ #
NADPH+H+
Il faut donc produire
+++ d’ATP !!!
MAIS …
Par temps chaud, les plantes doivent fermer leurs stomates pour éviter la perte d’eau par évapotranspiration.
Dans la feuille: CO2
O2
En présence d’un climat chaud et sec
Chaleur
Sécheresse
Ensoleillement
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Les cactus
Plantes « agressives »
• Diminution de la surface de la plante = diminution de l’évapotranspiration
• Protection contre les herbivores. Pourquoi ?
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Forme « chandelle » surface exposée indirectement proportionnelle à l’intensité
lumineuse
Le matin ou en fin d’après-midi: environ la moitié est exposée
Le midi: seul le dessus du cactus est exposé
Alternative: mirmécophilie
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David(s) contre GoliathIl y a beaucoup d’espèces de fourmis dans les régions tropicales et certaines sont très agressives. Voici des fourmis légionnaires qui s’attaquent à un scorpion après avoir détruit une colonie de fourmis coupeuses de feuilles.
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