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TP6 : le déroulement de la photosynthèse.
La photosynthèse se réalise dans une feuille en présence lumière.
La synthèse d'amidon se réalise dans une feuille, à la lumière
Eau iodée
Coloration bleu-noire
Pas de coloration
En présence d'eau iodée, les chloroplastes d'une cellule se colore en bleu-noir, mettant en évidence la présence d'amidon, résultat de la photosynthèse.
La synthèse de l'amidon a lieu dans les chloroplastes, à la lumière.
Chloroplastes
Coloration bleu-noire localisée dans un chloroplaste
Coloration d'un fragment de feuille d'élodée (à l'obscurité en a et à la lumière en b)
1- Chloroplastes/pigments chlorophylliens/photosynthèse
La photosynthèse a lieu dans les chloroplastes, organite intracellulaire compartimenté
thylakoïdes
ADN chloroplastique
Grains d'amidonStroma
Membranes
Stroma et thylakoïdes constituent les deux compartiments du chloroplasteLe stroma est le lieu de synthèse de l'amidonLes thylakoïdes possèdent dans leur membrane les pigments chlorophylliens.
Les pigments chlorophylliens : extraction/caractéristiques
Les pigments chlorophylliens Les pigments chlorophylliens absorbent las radiations de couleur bleue (400-500 nm) et de couleur rouge (650-700 nm)
Le spectre d'absorption indique les radiations lumineuses les plus absorbées
Le spectre d'action indique les radiations lumineuses les plus efficaces pour la photosynthèse
Il y a correspondance, les radiations lumineuses les plus absorbées par les pigments sont les plus efficaces pour la photosynthèse, on parle de pigments photosynthétiques.
Courbes d'absorption et d'action de pigments chlorophylliens en présence de radiations lumineuses
2- La phase photochimique : thylakoïdes/ATP/RH2
Expérience de Hill :
Cette expérience montre qu'une suspension de chloroplastes permet une oxydoréduction entre l'eau et un accepteur d'électrons appelés R
Cette oxydoréduction nécessite l'énergie de la lumière
Photodissociation de l'eau : 2H2O = O2 + 4H+ + 4e-
Réduction de l'accepteur : 2R + 4H+ + 4 e- = 2RH2
2H2O + 2R O2 + 2RH2
Énergie lumineuse
L'absorption d'un photon (énergie lumineuse) par un pigment chlorophyllien (notamment la chlorophylle a) entraîne une modification de sa configuration spatiale
La chlorophylle a est excité et perd un électron au profit d'accepteurs qui se trouvent réduits
Pour permettre le retour à l'état fondamental de la chlorophylle (état non excité), la chlorophylle a piège un électron provenant de l'oxydation de l'eau, du dioxygène est produit (on parle de photo-oxydation de l'eau)
La quantité d'ATP augmente à la lumière (modérée et forte) et la quantité d'ADP diminue
Il se réalise une synthèse d'ATP à la lumière ou photophosphorylation.
La quantité du composant R diminue en présence de lumière (c'est la forme oxydée du composé RH2)
Donc cette diminution correspond à la formation du composé RH2 à la lumière.
La phase photochimique permet grâce aux pigments chlorophylliens :
- une absorption de l'énergie lumineuse des photons des radiations lumineuses (principalement les photons bleus et rouges)
- une conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique : ATP/RH2
- un dégagement de dioxygène
3- La phase chimique : fixation du CO2/synthèse des molécules organiques.
Cette expérience permet de suivre le devenir du carbone du CO2 absorbé
Le CO2 permet la formation d'APG, d'hexoses P et de RuBP
La quantité d'APG et de RuBP sont stables d'où un équilibre entre les deux
On en déduit :- la fixation de CO2 se réalise sur le RuBP
- cette fixation entraîne la formation de 2 APG
- la molécule de RuBP est renouvelée
- un carbone est utilisé à chaque cycle de Calvin
Le couplage phase photochimique-phase chimique :
Expérience de Gaffron : (doc.2 page 20)
La fixation du CO2 nécessité des composés qui sont fabriqués à la lumière
Couplage des deux phases : (doc.3 page 20 et doc.3 page 19)
La phase chimique a lieu tant que les quantités d'ATP et de RH2 sont suffisantes
Expérience d'Arnon :
Les thylakoïdes seuls ne peuvent réaliser la synthèse de molécules organiques
La fixation du CO2 a lieu dans le stroma
La présence de stroma et de thylakoïdes éclairés permet la synthèse de molécules organiques
Le stroma seul en présence d'ATP et de RH2 est lieu de synthèse de molécules organiques
Les molécules chimiques ATP et RH2 synthétisées lors de la phase photochimique permettent la fixation du CO2 et la production de molécules organiques lors de la phase chimique : il y a
couplage entre les deux phases.
Schéma bilan du déroulement de la photosynthèse
