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La Photorespirat ion Description et stratégies d’évitement Collège Lionel-Groulx

La Photorespiration Description et stratégies dévitement Collège Lionel-Groulx

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Page 1: La Photorespiration Description et stratégies dévitement Collège Lionel-Groulx

La Photorespiration

Description et stratégies d’évitement

Collège Lionel-Groulx

Page 2: La Photorespiration Description et stratégies dévitement 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

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L’équation générale de la photosynthèse

1. Rappels

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+ énergie lumineuse

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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

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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

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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+

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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+)

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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

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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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