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La Photorespiration
Description et stratégies d’évitement
Collège Lionel-Groulx
La photorespiration1. Rappels2. La RuDP carboxylase et la fixation de
l’O2
3. La photorespiration4. La photorespiration et les climats secs5. Stratégies d’évitement de la
photorespiration1. La photosynthèse C42. La photosynthèse CAM3. Comparaison C4/CAM
Plan du cours
Collège Lionel-Groulx
L’équation générale de la photosynthèse
1. Rappels
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+ énergie lumineuse
Cycle de Calvin (Photosynthèse C3)
PP
3
P6
6
P6
P5
CO2
PPGAL
P3 P
1. Rappels
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Fixation du carbone
P
CO2
P2
P
Ribulose diphosphate(RuDP)
3-Phosphoglycérate(3PG)
1. Rappels
Collège Lionel-Groulx
La RuDP carboxylase (ou RubisCO)
• Ribulose bisphosphaste Carboxylase / Oxygénase
• Famille de macromolécules?
• Fixe le CO2 sur le RuDP
• Protéine la plus abondante sur Terre!
1. Rappels
Collège Lionel-Groulx
La RubisCO
2. La RubisCO et la fixation de l’O2
• Ribulose Bisphosphaste Carboxylase / Oxygénase
Permet de fixer le
Carbone
CO2
Permet de fixer
l’Oxygène
O2
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La RubisCO
2. La RubisCO et la fixation de l’O2
• Capable de fixer le dioxygène (O2)
• Si la concentration en O2 est trop forte, alors c’est l’activité oxygénase qui sera favorisée
• → aux dépens de l’activité carboxylase
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La fixation de l’O2
3. La photorespiration
P
O2
P
Ribulose diphosphate(RuDP)
3-Phosphoglycérate(3PG)
P
2-Phosphoglycolate
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La photorespiration
3. La photorespiration
P
2O2
P(3PG)
P CO2
(RuDP)
Chloroplaste Peroxysome Mitochondrie
ATPADP+ Pi
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2
2
2+1
NAD+
NADH+H+
NADH+H+
NAD+
Le bilan de la photorespiration
3. La photorespiration
2 O2 + 10 C + énergie 9 C + CO2(2 X RuDP) (3 X 3PG)
• Perte de matière organique et d’énergie
• Diminue l’efficacité de la photosynthèse
→ réduction de 50% des rendements agricoles due aux pertes de matière organique
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(ATP + 2 NADH + 2
H+)
Pourquoi alors?
3. La photorespiration
• Hypothèse: Vestige de l’évolution?
• Au moment de l’apparition de la RubisCO peu de O2
• Donc pas besoin de distinguer le CO2 du O2
• Mais maintenant est inévitable car plus de O2
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Impact d’un climat sec
4. La photorespiration et les climats secs
• Photorespiration augmente si trop de O2
par rapport au CO2 dans la feuille
1.Quelle est la structure de la feuille responsable des échanges gazeux?
2.Quel est l’impact du climat sec sur cette structure?
3.Quel est l’impact du climat sec sur la composition en gaz dans la feuille lors de la photosynthèse?
4.Quel est l’impact du climat sec sur la photorespiration?
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Impact du climat (Réponses)
4. La photorespiration et les climats secs
Climat Normal
Climat Sec
CO2
O2
Ouverts FermésÉviter la perte
d’eau
O2
CO2 ▼CO2 ▲O2
Plus de CO2 que d’O2
Peu de photorespiration
de O2
de photorespiration
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Plantes de climats secs
• Ferment les stomates pour éviter les pertes d’eau
• Donc augmentation de O2 vs CO2 lors de la photosynthèse
• Risque d’augmentation de la photorespiration
4. La photorespiration et les climats secs
Collège Lionel-Groulx
Pour éviter la photorespiration:
5. Stratégies d’évitement de la photorespiration
• Il faut qu’il y ait plus de CO2 que d’O2 autour de la RubisCO
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Pour éviter la photorespiration:
• Il faut qu’il y ait plus de CO2 que d’O2 autour de la RubisCO
Photosynthèse de type C4
Exemples: Canne à SucreMaïsGraminées en général
a. La photosynthèse C4
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Photosynthèse C4
a. La photosynthèse C4
PEP Carboxylase CO2
O2Oxaloacétate (4C)
Malate
CO2
PEP
ATP
Pyruvate
Glucide
Cellule de la gaine
fasciculaire
Tissu
conducteur
Premier composé :4 Carbones
Cellule du mésophylle
Figure 10.20
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Avantages de la photosynthèse C4
a. La photosynthèse C4
• PEP carboxylase ne peut pas fixer l’O2
• Fixe le CO2 puis le livre dans les cellules contenant la RubisCO
PEP Carboxylase CO2
O2Oxaloacétate (4C)
Malate
CO2
PEP
ATP
Pyruvate
Glucide
Cellule de la gaine
fasciculaire
Tissu
conducteur
Cellule du mésophylle
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Avantages de la photosynthèse C4
a. La photosynthèse C4
• Cellule du mésophylle agit comme un filtre
• Même si augmentation de l’O2 dans la feuille, il y a plus de CO2 que d’O2 autour de la RubisCO
• Peu de photorespiration
PEP Carboxylase CO2
O2Oxaloacétate (4C)
Malate
CO2
PEP
ATP
Pyruvate
Glucide
Cellule de la gaine
fasciculaire
Tissu
conducteur
Cellule du mésophylle
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Pour éviter la photorespiration:
• Il faut qu’il y ait plus de CO2 que d’O2 autour de la RubisCO
Photosynthèse de type CAM
Exemples: AnanasCactus
b. La photosynthèse CAM
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Photosynthèse CAM
JOURNUITCO2
PEPcarboxylase
Vacuole
Malate
O2
MalateMalate
MalateCO2
Cycle deCalvin
b. La photosynthèse CAM
PEP
PEP
Épiderme Épiderme
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Avantages de la photosynthèse CAM
b. La photosynthèse CAM
• Même si les stomates sont fermés, on libère le CO2 stocké la nuit
• Donc même si quantité O2 augmente, plus de CO2 autour de la RubisCO
• Peu de photorespiration
JOUR
O2
Malate
MalateCO2
Cycle deCalvin
PEP
Épiderme
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Comparaison
c. Comparaison C4/CAM
C4 CAM
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Comparaison
c. Comparaison C4/CAM
• Séparation temporelle (Jour vs Nuit)
C4 CAM
• Climats secs et arides
• Peu de photorespiration
• Séparation spatiale (Mésophylle vs Gaine)
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Synthèse
• Résumez en une phrase chacun des concepts suivants:
• Photorespiration
• Photosynthèse C4
• Photosynthèse CAM
• Réflexion: à quel type de plantes (C3 ou C4) les changements climatiques profiteront le plus?
• Réflexion et lien avec le module précédent: combien d’ATP sont perdus par cycle de photorespiration?
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Synthèse
• La RubisCO peut fixer le CO2 ou l’O2
• Si fixation du CO2
• Cycle de Calvin• Photosynthèse normale
• Si fixation du O2
• Photorespiration• Diminution de la photosynthèse• Perte de matière organique
• Climat sec augmente la photorespiration car plus de O2 que de CO2 dans la feuille
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Synthèse
• Pour éviter la photorespiration, il existe deux mécanismes d’adaptations des plantes de climats secs:
• Photosynthèse C4
• Séparation spatiale qui permet qu’il y ait plus de CO2 que d’O2 autour de la RubisCO
• Photosynthèse CAM• Séparation temporelle qui permet qu’il y
ait plus de CO2 que d’O2 dans la feuille en journée
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