Photosynthèse et Respiration

Photosynthèse et Respiration

I- Introduction

Si l’on compare une cellule animale d’une cellule végétale. On distingue des éléments en communs ainsi que des différences. En effet chez les cellules végétales on retrouve de très grandes vacuoles centrales, des chloroplastes mais aussi la présence d’un paroi chez la cellule végétale.

Équations importantes

→ La photosynthèse : 6 CO2 + 6 H2O + Lumière → C6H12O6 + 6 O2

→ La respiration cellulaire : C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2+ 6 H2O + Énergie

On remarque que ces équations sont des réactions d’oxydo-réduction. Cela signifie également qu’il y a un ou plusieurs électrons qui passent d’une molécule à une autre.

-L’oxydation : perte d’électron ou gain d’oxygène

-La réduction : gain d’électron ou perte d’oxygène

Lors de la photosynthèse l’oxygène obtenu provient de la molécule d’eau par oxydation. Toutefois lors de la respiration l’oxygène donne de l’eau par réduction.

II- Photosynthèse

Quasiment toutes les plantes sont des végétaux autotrophes photosynthétiques + certaines bactéries et protistes. Le but de la photosynthèse est d’utiliser l’énergie lumineuse pour la transformer en énergie chimique pour obtenir des sucres.

La photosynthèse est donc un processus par lequel les organismes autotrophes utilisent l’énergie solaire pour former des sucres et de l’oxygène à partir de dioxyde de carbone et de l’eau.

La photosynthèse se fait en deux parties

-La première est la réaction lumineuse, on récupère l’énergie lumineuse et l’on obtient de l’énergie chimique. Il y a production d’ATP et NADPH. Ces réactions sont dépendantes de la lumière.

-La deuxième est une réaction indépendante de la lumière durant laquelle le cycle de Calvin opère afin d’obtenir des sucres. L’ATP fournit l’énergie pour la synthèse des sucres, NADPH fournit les électrons pour la réduction de CO2 en glucose. Donc réaction indépendante de la lumière.

        A/ Localisation de la photosynthèse

Cette réaction se fait entièrement dans les chloroplastes des cellules végétales. Ces chloroplastes se trouvent principalement dans les feuilles, ils sont présents en très grands nombres le plus souvent. Ces mêmes chloroplastes varie en 2 et 4 μm de large pour 4 à 7 μm de long, ils possèdent également une double membrane et de l’ADN. Et enfin ces chloroplastes sont souvent verts dus à la chlorophylle qui est un pigment.

Ces cellules se trouvent dans le mésophylle qui sont les parties vertes de la plante : « organes sources » = parenchyme chlorophyllien + mésophylle spongieux. La structure des feuilles favorisent les échanges (stomates → gaz) et la circulation (nervures → H2O, nutriments élaborés).

> Chloroplastes : de plus près on retrouve cette double membrane, le stroma, les thylakoïdes, l’empilement de ceux-ci formant des ganum / grana et enfin les espaces inter-granaires. A l’intérieur des thylakoïdes on retrouve le lumen.

> Thylakoïdes

Leur membrane contient

-Pigments dont la chlorophylle a

-Photosystèmes I et II (phase lumineuse de la photosynthèse), très grande surface de thylakoïdes =< beaucoup d’absorption de lumière et plusieurs réactions simultanées.

-Chaîne de transport des électrons

-ATP synthase

≤ gradient H+ entre le stroma et l’intérieur des thylakoïdes (lumen).

> Origine des « Réactifs » / Matières brutes

La lumière provient des feuilles qui sont les collecteurs de lumière, le CO2 vient lui des stomates qui fait les échanges gazeux. L’eau provient des racines ainsi que les sels minéraux.

> Stomates

Ils permettent la transpiration ainsi que les échanges gazeux.

        B/ Pigments et photosystèmes

3 classes principales :

- Chlorophylles ------------------------------------------------------------------------------------------------→ Pigment principal + accessoires

- Caroténoïdes (carotènes + xanthophylles)                                                           Pigments [pic 1]

- Phycobilines ou phycobiliprotéines (phycoérythrines, phycocyanines, allophycocyanine)        accessoires

> Chlorophylles ⇒ Couleur verte

La a se trouve chez les algues, les plantes et cyanobactéries. La b elle se trouve dans les algues vertes et les plantes et enfin la c se trouve dans les algues brunes (structure 7 sept têtes plus présence ou pas d’un queue phytol).

> Caroténoïdes => carotènes

Les carotènes α se trouve chez les algues vertes, algues rouges et plantes. Le β lui se trouve chez les algues, las plantes et cyanobactéries et les γ se trouve dans les algues vertes et les plantes (structure : ceux sont des chaînes hydrocarbonées donc juste des H et C).

> Caroténoïdes => xanthophylles

Anthéraxanthine se trouve dans les algues vertes etc.…

(structure : O en plus par rapport aux carotènes, c’est également la chaîne oxydée des carotènes.

Ces pigments se trouvent dans la membrane des thylakoïdes. La queue phytol des chlorophylles rentre dans cette membrane (bicouche lipidique) et la tête reste à la surface.

La caractéristique de ces pigments c’est de pouvoir capter la lumière, mais seulement la lumière visible. Tous les pigments ont un spectre d’absorption différent.

La chlorophylle a absorbe dans le rouge et le bleu, moins dans le vert, c’est de là que provient la couleur verte. Les pigments accessoires eux absorbent d’autres longueurs d’onde radiation [PAR (radiation active pour la photosynthèse)].

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