- synthèse de substances organiques à partir de dioxyde de carbone et d'eau avec utilisation obligatoire de l'énergie lumineuse :
6CO 2 + 6H 2 O + Q lumière → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.
Chez les plantes supérieures, l'organe de la photosynthèse est la feuille, et les organites de la photosynthèse sont les chloroplastes (structure des chloroplastes - cours n°7). Les membranes des thylakoïdes chloroplastiques contiennent des pigments photosynthétiques : chlorophylles et caroténoïdes. Il y en a plusieurs différents types la chlorophylle ( a, b, c, d), le principal est la chlorophylle un. Dans la molécule de chlorophylle, on distingue une « tête » de porphyrine avec un atome de magnésium au centre et une « queue » de phytol. La « tête » de porphyrine est une structure plate, hydrophile et se trouve donc à la surface de la membrane qui fait face au milieu aqueux du stroma. La « queue » du phytol est hydrophobe et retient de ce fait la molécule de chlorophylle dans la membrane.
Les chlorophylles absorbent la lumière rouge et bleu-violet, réfléchissent le vert et donnent ainsi aux plantes leur couleur verte caractéristique. Les molécules de chlorophylle dans les membranes thylakoïdes sont organisées en photosystèmes. Les plantes et les algues bleu-vert ont le photosystème-1 et le photosystème-2, et les bactéries photosynthétiques ont le photosystème-1. Seul le photosystème-2 peut décomposer l'eau pour libérer de l'oxygène et extraire des électrons de l'hydrogène de l'eau.
La photosynthèse est un processus complexe en plusieurs étapes ; les réactions de photosynthèse sont divisées en deux groupes : les réactions phase lumineuse et réactions phase sombre.
Phase lumineuse
Cette phase se produit uniquement en présence de lumière dans les membranes thylakoïdes avec la participation de la chlorophylle, des protéines de transport d'électrons et de l'enzyme ATP synthétase. Sous l'influence d'un quantum de lumière, les électrons de la chlorophylle sont excités, quittent la molécule et pénètrent dans la face externe de la membrane thylakoïde, qui finit par devenir chargée négativement. Les molécules de chlorophylle oxydées sont réduites, prenant des électrons de l'eau située dans l'espace intrathylakoïde. Cela conduit à la dégradation ou à la photolyse de l'eau :
H 2 O + Q lumière → H + + OH - .
Les ions hydroxyles cèdent leurs électrons et deviennent des radicaux réactifs.OH :
OH - → .OH + e - .
Les radicaux OH se combinent pour former de l’eau et de l’oxygène libre :
4NON. → 2H 2 O + O 2.
Dans ce cas, l'oxygène est éliminé vers l'environnement extérieur et les protons s'accumulent à l'intérieur du thylakoïde dans le « réservoir de protons ». En conséquence, la membrane thylakoïde, d'une part, est chargée positivement en raison de H +, et d'autre part, en raison des électrons, elle est chargée négativement. Lorsque la différence de potentiel entre les côtés externe et interne de la membrane thylakoïde atteint 200 mV, les protons sont poussés à travers les canaux de l'ATP synthétase et l'ADP est phosphorylé en ATP ; L'hydrogène atomique est utilisé pour restaurer le support spécifique NADP + (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate) en NADPH 2 :
2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.
Ainsi, dans la phase lumineuse, se produit la photolyse de l'eau, qui s'accompagne de trois processus importants : 1) la synthèse d'ATP ; 2) la formation de NADPH 2 ; 3) la formation d'oxygène. L'oxygène se diffuse dans l'atmosphère, l'ATP et le NADPH 2 sont transportés dans le stroma du chloroplaste et participent aux processus de la phase sombre.
1 - stroma chloroplastique; 2 - grana thylakoïde.
Phase sombre
Cette phase se produit dans le stroma du chloroplaste. Ses réactions ne nécessitent pas d’énergie lumineuse, elles se produisent donc non seulement à la lumière, mais aussi dans l’obscurité. Les réactions en phase sombre sont une chaîne de transformations successives du dioxyde de carbone (provenant de l'air), conduisant à la formation de glucose et d'autres substances organiques.
La première réaction de cette chaîne est la fixation du dioxyde de carbone ; L'accepteur de dioxyde de carbone est un sucre à cinq carbones. ribulose biphosphate(RiBF); l'enzyme catalyse la réaction Ribulose biphosphate carboxylase(RiBPcarboxylase). À la suite de la carboxylation du ribulose bisphosphate, un composé instable à six carbones se forme, qui se décompose immédiatement en deux molécules. acide phosphoglycérique(FGK). Un cycle de réactions se produit alors dans lequel l'acide phosphoglycérique est converti en glucose par une série d'intermédiaires. Ces réactions utilisent l'énergie de l'ATP et du NADPH 2 formés dans la phase légère ; Le cycle de ces réactions est appelé « cycle de Calvin » :
6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.
En plus du glucose, d'autres monomères de composés organiques complexes se forment lors de la photosynthèse - acides aminés, glycérol et acides gras, nucléotides. Actuellement, il existe deux types de photosynthèse : la photosynthèse C 3 - et C 4.
C 3-photosynthèse
Il s’agit d’un type de photosynthèse dans lequel le premier produit est constitué de composés à trois carbones (C3). La photosynthèse C 3 a été découverte avant la photosynthèse C 4 (M. Calvin). C'est la photosynthèse C 3 qui est décrite ci-dessus, sous la rubrique « Phase sombre ». Caractéristiques caractéristiques de la photosynthèse C 3 : 1) l'accepteur de dioxyde de carbone est RiBP, 2) la réaction de carboxylation de RiBP est catalysée par la RiBP carboxylase, 3) à la suite de la carboxylation de RiBP, un composé à six carbones se forme, qui se décompose en deux PGA. FGK est restauré à triosephosphate(TF). Une partie du TF est utilisée pour la régénération du RiBP et une autre est convertie en glucose.
1 - chloroplaste; 2 - peroxysome ; 3 - mitochondries.
Il s’agit d’une absorption d’oxygène et d’une libération de dioxyde de carbone dépendantes de la lumière. Au début du siècle dernier, il a été établi que l'oxygène supprime la photosynthèse. Il s'est avéré que pour la RiBP carboxylase, le substrat peut être non seulement du dioxyde de carbone, mais également de l'oxygène :
O 2 + RiBP → phosphoglycolate (2C) + PGA (3C).
L'enzyme s'appelle RiBP oxygénase. L'oxygène est un inhibiteur compétitif de la fixation du dioxyde de carbone. Le groupe phosphate est séparé et le phosphoglycolate devient du glycolate, que la plante doit utiliser. Il pénètre dans les peroxysomes, où il est oxydé en glycine. La glycine pénètre dans les mitochondries, où elle est oxydée en sérine, avec perte du carbone déjà fixé sous forme de CO 2. En conséquence, deux molécules de glycolate (2C + 2C) sont converties en un PGA (3C) et du CO 2. La photorespiration entraîne une diminution du rendement des plantes C3 de 30 à 40 % ( Avec 3 plantes- plantes caractérisées par la photosynthèse C 3).
La photosynthèse en C 4 est la photosynthèse dans laquelle le premier produit est constitué de composés à quatre carbones (C 4). En 1965, on a découvert que dans certaines plantes (canne à sucre, maïs, sorgho, millet) les premiers produits de la photosynthèse étaient des acides à quatre carbones. Ces plantes étaient appelées Avec 4 plantes. En 1966, les scientifiques australiens Hatch et Slack ont montré que les plantes C4 n'avaient pratiquement aucune photorespiration et absorbaient le dioxyde de carbone beaucoup plus efficacement. La voie des transformations du carbone dans les plantes C 4 a commencé à être appelée par Hatch-Slack.
Les plantes C 4 se caractérisent par un structure anatomique feuille. Tous les faisceaux vasculaires sont entourés d'une double couche de cellules : la couche externe est constituée de cellules mésophylles, la couche interne est constituée de cellules de la gaine. Le dioxyde de carbone est fixé dans le cytoplasme des cellules du mésophylle, l'accepteur est phosphoénolpyruvate(PEP, 3C), à la suite de la carboxylation du PEP, de l'oxaloacétate (4C) se forme. Le processus est catalysé PEP-carboxylase. Contrairement à la RiBP carboxylase, la PEP carboxylase a une plus grande affinité pour le CO 2 et, surtout, n'interagit pas avec l'O 2 . Les chloroplastes de mésophylle contiennent de nombreux grains où se produisent activement des réactions en phase légère. Des réactions en phase sombre se produisent dans les chloroplastes des cellules de la gaine.
L'oxaloacétate (4C) est converti en malate, qui est transporté à travers les plasmodesmes jusqu'aux cellules de la gaine. Ici, il est décarboxylé et déshydrogéné pour former du pyruvate, du CO 2 et du NADPH 2 .
Le pyruvate retourne aux cellules du mésophylle et est régénéré en utilisant l'énergie de l'ATP contenue dans le PEP. Le CO 2 est à nouveau fixé par la RiBP carboxylase pour former du PGA. La régénération du PEP nécessite de l'énergie ATP, elle nécessite donc presque deux fois plus d'énergie que la photosynthèse C 3.
Le sens de la photosynthèse
Grâce à la photosynthèse, des milliards de tonnes de dioxyde de carbone sont absorbées chaque année dans l'atmosphère et des milliards de tonnes d'oxygène sont libérées ; la photosynthèse est la principale source de formation de substances organiques. L'oxygène forme la couche d'ozone qui protège les organismes vivants des rayons ultraviolets à ondes courtes.
Lors de la photosynthèse, une feuille verte n'utilise qu'environ 1 % de l'énergie solaire qui lui tombe dessus ; la productivité est d'environ 1 g de matière organique pour 1 m2 de surface et par heure.
Chimiosynthèse
La synthèse de composés organiques à partir de dioxyde de carbone et d'eau, réalisée non pas grâce à l'énergie de la lumière, mais grâce à l'énergie d'oxydation de substances inorganiques, est appelée chimiosynthèse. Les organismes chimiosynthétiques comprennent certains types de bactéries.
Bactéries nitrifiantes l'ammoniac est oxydé en nitreux puis en acide nitrique (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).
Bactéries du fer convertir le fer ferreux en oxyde de fer (Fe 2+ → Fe 3+).
Bactéries soufrées oxyder le sulfure d'hydrogène en soufre ou en acide sulfurique (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).
À la suite de réactions d'oxydation de substances inorganiques, de l'énergie est libérée, qui est stockée par les bactéries sous la forme de liaisons ATP à haute énergie. L'ATP est utilisé pour la synthèse de substances organiques, qui se déroule de la même manière que les réactions de la phase sombre de la photosynthèse.
Les bactéries chimiosynthétiques contribuent à l'accumulation dans le sol minéraux, améliorer la fertilité des sols, favoriser le nettoyage eaux usées etc.
Aller à conférences n°11«Le concept de métabolisme. Biosynthèse des protéines"
Aller à conférences n°13« Méthodes de division des cellules eucaryotes : mitose, méiose, amitose »
La vie sur Terre est possible grâce à la lumière, principalement à l’énergie solaire. Cette énergie est convertie en énergie des liaisons chimiques des substances organiques formées lors de la photosynthèse.
Toutes les plantes et certains procaryotes (bactéries photosynthétiques et algues bleu-vert) participent à la photosynthèse. De tels organismes sont appelés phototrophes . L’énergie nécessaire à la photosynthèse provient de la lumière, qui est captée par des molécules spéciales appelées pigments photosynthétiques. Étant donné que seule une certaine longueur d’onde de la lumière est absorbée, certaines ondes lumineuses ne sont pas absorbées mais réfléchies. En fonction de la composition spectrale de la lumière réfléchie, les pigments acquièrent une couleur : vert, jaune, rouge, etc.
Il existe trois types de pigments photosynthétiques : chlorophylles, caroténoïdes et phycobilines . Le pigment le plus important est la chlorophylle. La base est un noyau plat de porphyrine formé de quatre cycles pyrrole reliés par des ponts méthyle, avec un atome de magnésium au centre. Il existe différentes chlorophylles de type A. Les plantes supérieures, les algues vertes et euglènes contiennent de la chlorophylle-B, qui est formée à partir de la chlorophylle-A. Les algues brunes et diatomées contiennent de la chlorophylle-C au lieu de la chlorophylle-B, et les algues rouges contiennent de la chlorophylle-D. Un autre groupe de pigments est formé par les caroténoïdes, dont la couleur varie du jaune au rouge. On les retrouve dans tous les plastes colorés (chloroplastes, chromoplastes) des plantes. De plus, dans les parties vertes des plantes, la chlorophylle masque les caroténoïdes, les rendant invisibles jusqu'à l'arrivée du froid. En automne, les pigments verts sont détruits et les caroténoïdes deviennent bien visibles. Les caroténoïdes sont synthétisés par des bactéries et des champignons phototrophes. Les phycobilines sont présentes dans les algues rouges et les cyanobactéries.
Stade léger de la photosynthèse
Les chlorophylles et autres pigments des chloroplastes forment des complexes de récupération de lumière . Grâce à la résonance électromagnétique, ils transfèrent l’énergie collectée vers des molécules spéciales de chlorophylle. Ces molécules, sous l'influence de l'énergie d'excitation, donnent des électrons aux molécules d'autres substances - vecteurs , puis enlèvent les électrons des protéines puis de l'eau. La décomposition de l'eau pendant la photosynthèse est appelée photolyse . Cela se produit dans les cavités thylakoïdes. Les protons passent par des canaux spéciaux dans le stroma. Cela libère l’énergie nécessaire à la synthèse de l’ATP :
2H 2 O = 4e + 4H + + O 2
ADP + P = ATP
La participation de l'énergie lumineuse est ici une condition préalable, c'est pourquoi cette étape est appelée étape lumineuse. L'oxygène produit comme sous-produit est éliminé à l'extérieur et utilisé par la cellule pour la respiration.
Stade sombre de la photosynthèse
Les réactions suivantes ont lieu dans le stroma du chloroplaste. Les monosaccharides sont formés de dioxyde de carbone et d'eau. Ce processus lui-même contredit les lois de la thermodynamique, mais comme des molécules d'ATP sont impliquées, grâce à cette énergie, la synthèse du glucose est un véritable processus. Plus tard, des polysaccharides sont créés à partir de ses molécules - cellulose, amidon et autres molécules organiques complexes. L’équation globale de la photosynthèse peut être représentée comme suit :
6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Une grande quantité d'amidon se dépose dans les chloroplastes pendant la journée lors de processus photosynthétiques intenses la nuit, l'amidon est décomposé en formes solubles et utilisé par la plante.
Souhaitez-vous comprendre plus en détail ce sujet ou un autre sujet de biologie ? Inscrivez-vous à des cours en ligne avec l'auteur de cet article, Vladimir Smirnov.
L’article est un extrait de l’ouvrage « Genesis » de Vladimir Smirnov ; toute copie et utilisation du matériel doit inclure l’attribution.
Nous vous suggérons également de regarder une leçon vidéo sur la photosynthèse de notre botaniste Irina :
site Web, lors de la copie totale ou partielle du matériel, un lien vers la source est requis.
Avec ou sans utilisation d’énergie lumineuse. C’est caractéristique des plantes. Voyons ensuite quelles sont les phases sombres et claires de la photosynthèse.
informations générales
L'organe de photosynthèse des plantes supérieures est la feuille. Les chloroplastes agissent comme des organites. Les pigments photosynthétiques sont présents dans les membranes de leurs thylakoïdes. Ce sont des caroténoïdes et des chlorophylles. Ces dernières existent sous plusieurs formes (a, c, b, d). Le principal est l’a-chlorophylle. Sa molécule contient une « tête » de porphyrine avec un atome de magnésium situé au centre, ainsi qu'une « queue » de phytol. Le premier élément se présente comme une structure plate. La « tête » est hydrophile, elle est donc située sur la partie de la membrane dirigée vers le milieu aqueux. La « queue » du phytol est hydrophobe. De ce fait, il retient la molécule de chlorophylle dans la membrane. Les chlorophylles absorbent la lumière bleu-violet et rouge. Ils reflètent également le vert, donnant aux plantes leur couleur caractéristique. Dans les membranes thylactoïdes, les molécules de chlorophylle sont organisées en photosystèmes. Les algues et les plantes bleu-vert sont caractérisées par les systèmes 1 et 2. Les bactéries photosynthétiques n'ont que le premier. Le deuxième système peut décomposer H 2 O et libérer de l'oxygène.
Phase lumineuse de la photosynthèse
Les processus qui se produisent dans les plantes sont complexes et comportent plusieurs étapes. On distingue notamment deux groupes de réactions. Ce sont les phases sombres et claires de la photosynthèse. Ce dernier se produit avec la participation de l'enzyme ATP, des protéines de transfert d'électrons et de la chlorophylle. La phase légère de la photosynthèse se produit dans les membranes thylactoïdes. Les électrons de la chlorophylle sont excités et quittent la molécule. Après cela, ils se retrouvent sur la surface externe de la membrane thylactoïde. Celui-ci devient à son tour chargé négativement. Après l'oxydation, la réduction des molécules de chlorophylle commence. Ils prélèvent des électrons dans l’eau présente dans l’espace intralacoïde. Ainsi, la phase lumineuse de la photosynthèse se produit dans la membrane lors de la décomposition (photolyse) : H 2 O + Q lumière → H + + OH -
Les ions hydroxyles se transforment en radicaux réactifs, cédant leurs électrons :
OH - → .OH + e -
Les radicaux OH se combinent pour former de l’oxygène libre et de l’eau :
4NON. → 2H 2 O + O 2.
Dans ce cas, l'oxygène est éliminé dans l'environnement (externe) et les protons s'accumulent à l'intérieur du thylactoïde dans un « réservoir » spécial. En conséquence, là où se produit la phase lumineuse de la photosynthèse, la membrane thylactoïde reçoit une charge positive due à H + d'un côté. En même temps, grâce aux électrons, il est chargé négativement.
Phosphyrylation de l'ADP
Là où se produit la phase lumineuse de la photosynthèse, il existe une différence de potentiel entre les surfaces interne et externe de la membrane. Lorsqu’elle atteint 200 mV, les protons commencent à être poussés à travers les canaux de l’ATP synthétase. Ainsi, la phase légère de la photosynthèse se produit dans la membrane lorsque l’ADP est phosphorylé en ATP. Dans ce cas, de l’hydrogène atomique est envoyé pour restaurer le support spécial nicotinamide adénine dinucléotide phosphate NADP+ en NADP.H2 :
2Н + + 2е — + NADP → NADP.Н 2
La phase légère de la photosynthèse inclut ainsi la photolyse de l'eau. Elle s’accompagne à son tour de trois réactions les plus importantes :
- Synthèse d'ATP.
- Formation de NADP.H 2.
- Formation d'oxygène.
La phase lumineuse de la photosynthèse s'accompagne du rejet de cette dernière dans l'atmosphère. NADP.H2 et ATP se déplacent dans le stroma du chloroplaste. Ceci termine la phase lumineuse de la photosynthèse.
Un autre groupe de réactions
La phase sombre de la photosynthèse ne nécessite pas d’énergie lumineuse. Cela va dans le stroma du chloroplaste. Les réactions se présentent sous la forme d'une chaîne de transformations séquentielles du dioxyde de carbone provenant de l'air. En conséquence, du glucose et d'autres substances organiques se forment. La première réaction est la fixation. Ribulose biphosphate (sucre à cinq carbones) RiBP agit comme un accepteur de dioxyde de carbone. Le catalyseur de la réaction est la ribulose biphosphate carboxylase (enzyme). À la suite de la carboxylation du RiBP, un composé instable à six carbones se forme. Il se décompose presque instantanément en deux molécules de PGA (acide phosphoglycérique). Après cela, un cycle de réactions se produit où il est transformé en glucose par l'intermédiaire de plusieurs produits intermédiaires. Ils utilisent l'énergie du NADP.H 2 et de l'ATP, qui ont été convertis lors de la phase lumineuse de la photosynthèse. Le cycle de ces réactions est appelé « cycle de Calvin ». Il peut être représenté ainsi :
6CO 2 + 24H+ + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O
En plus du glucose, d'autres monomères de composés organiques (complexes) se forment lors de la photosynthèse. Il s'agit notamment des acides gras, du glycérol, des acides aminés et des nucléotides.
Réactions C3
Il s’agit d’un type de photosynthèse qui produit comme premier produit des composés à trois carbones. C’est ce qui est décrit ci-dessus sous le nom de cycle de Calvin. Les traits caractéristiques de la photosynthèse C3 sont :
- RiBP est un accepteur de dioxyde de carbone.
- La réaction de carboxylation est catalysée par la RiBP carboxylase.
- Une substance à six carbones est formée, qui se décompose ensuite en 2 FHA.
L'acide phosphoglycérique est réduit en TP (triose phosphates). Certains d'entre eux sont utilisés pour la régénération du ribulose biphosphate et le reste est transformé en glucose.
Réactions C4
Ce type de photosynthèse se caractérise par l’apparition de composés à quatre carbones comme premier produit. En 1965, on a découvert que les substances C4 apparaissaient en premier dans certaines plantes. Par exemple, cela a été établi pour le mil, le sorgho, la canne à sucre et le maïs. Ces cultures sont devenues connues sous le nom de plantes C4. L’année suivante, en 1966, Slack et Hatch (scientifiques australiens) découvrirent qu’ils manquaient presque totalement de photorespiration. Il a également été constaté que ces usines C4 absorbent le dioxyde de carbone beaucoup plus efficacement. En conséquence, la voie de transformation du carbone dans ces cultures a commencé à être appelée la voie Hatch-Slack.
Conclusion
L'importance de la photosynthèse est très grande. Grâce à lui, le dioxyde de carbone est absorbé chaque année par l'atmosphère en quantités énormes (milliards de tonnes). Au lieu de cela, il n’y a pas moins d’oxygène libéré. La photosynthèse constitue la principale source de formation de composés organiques. L'oxygène participe à la formation de la couche d'ozone, qui protège les organismes vivants des effets des rayons UV à ondes courtes. Lors de la photosynthèse, une feuille n’absorbe que 1 % de l’énergie totale de la lumière qui tombe sur elle. Sa productivité est inférieure à 1 g de composé organique par 1 m². m de surface par heure.
Le processus de photosynthèse est complété par des réactions en phase sombre, au cours desquelles des glucides se forment. Pour réaliser ces réactions, on utilise l'énergie et les substances stockées pendant la phase lumineuse : pour la découverte de ce cycle de réactions en 1961, le Prix Nobel. Nous essaierons de parler brièvement et clairement de la phase sombre de la photosynthèse.
Localisation et conditions
Les réactions en phase sombre ont lieu dans le stroma (matrice) des chloroplastes. Ils ne dépendent pas de la présence de lumière, puisque l’énergie dont ils ont besoin est déjà stockée sous forme d’ATP.
Pour la synthèse des glucides, on utilise de l'hydrogène obtenu par photolyse de l'eau et lié dans les molécules NADPH₂. La présence de sucres est également nécessaire, auxquels sera attaché un atome de carbone de la molécule de CO₂.
La source de sucres pour les plantes en germination est l'endosperme - des substances de réserve présentes dans la graine et obtenues à partir de la plante mère.
Étudier
L'ensemble des réactions chimiques de la phase sombre de la photosynthèse conduisant à la formation du glucose a été découvert par M. Calvin et ses collaborateurs.
TOP 4 des articlesqui lisent avec ça
Riz. 1. Melvin Calvin au laboratoire.
La première étape de la phase consiste à obtenir des composés à trois atomes de carbone.
Pour certaines plantes, la première étape sera la formation d’acides organiques à 4 atomes de carbone. Cette voie a été découverte par les scientifiques australiens M. Hatch et S. Slack et s'appelle C₄ - photosynthèse.
Le résultat de la photosynthèse en C₄ est également du glucose et d'autres sucres.
Liaison CO₂
En raison de l'énergie de l'ATP obtenue dans la phase légère, les molécules de ribulose phosphate sont activées dans le stroma. Il est converti en un composé hautement réactif, le ribulose diphosphate (RDP), qui possède 5 atomes de carbone.
Riz. 2. Schéma de connexion du CO₂ au RDF.
Deux molécules d'acide phosphoglycérique (PGA), qui comportent trois atomes de carbone, se forment. Dans l'étape suivante, le PGA réagit avec l'ATP et forme de l'acide diphosphoglycérique. Le DiPHA réagit avec le NADPH₂ et est réduit en phosphoglycéraldéhyde (PGA).
Toutes les réactions se produisent uniquement sous l'influence d'enzymes appropriées.
Le PHA forme de la phosphodioxyacétone.
Formation d'hexoses
À l'étape suivante, par condensation du PHA et de la phosphodioxyacétone, il se forme du fructose diphosphate, qui contient 6 atomes de carbone et constitue la matière première pour la formation de saccharose et de polysaccharides.
Riz. 3. Schéma de la phase sombre de la photosynthèse.
Le fructose diphosphate peut réagir avec le PHA et d'autres produits en phase sombre, donnant naissance à des chaînes de sucres à 4, 5, 6 et 7 carbones. L'un des produits stables de la photosynthèse est le phosphate de ribulose, qui est à nouveau inclus dans le cycle réactionnel en interagissant avec l'ATP. Pour obtenir une molécule de glucose, celle-ci subit 6 cycles de réactions en phase sombre.
Les glucides sont le principal produit de la photosynthèse, mais les acides aminés, les acides gras et les glycolipides sont également formés à partir de produits intermédiaires du cycle de Calvin.
Ainsi, dans le corps végétal, de nombreuses fonctions dépendent de ce qui se passe dans la phase sombre de la photosynthèse. Les substances obtenues au cours de cette phase sont utilisées dans la biosynthèse des protéines, des graisses, la respiration et d'autres processus intracellulaires.Évaluation du rapport
Note moyenne : 4. Notes totales reçues : 90.
Photosynthèse est le processus de synthèse de substances organiques à partir de substances inorganiques en utilisant l'énergie lumineuse. Dans la grande majorité des cas, la photosynthèse est réalisée par les plantes à l'aide d'organites cellulaires comme chloroplastes contenant du pigment vert chlorophylle.
Si les plantes n'étaient pas capables de synthétiser la matière organique, alors presque tous les autres organismes sur Terre n'auraient rien à manger, puisque les animaux, les champignons et de nombreuses bactéries ne peuvent pas synthétiser la matière organique. matière organique d'inorganique. Ils n'absorbent que les prêts à l'emploi, les décomposent en plus simples, à partir desquels ils assemblent à nouveau des complexes, mais déjà caractéristiques de leur corps.
C’est le cas si l’on parle très brièvement de la photosynthèse et de son rôle. Pour comprendre la photosynthèse, il faut en dire plus : quelles substances inorganiques spécifiques sont utilisées, comment se produit la synthèse ?
La photosynthèse nécessite deux substances inorganiques : le dioxyde de carbone (CO 2) et l'eau (H 2 O). Le premier est absorbé depuis l’air par les parties aériennes des plantes, principalement par l’intermédiaire des stomates. L'eau provient du sol, d'où elle est acheminée vers les cellules photosynthétiques par le système conducteur de la plante. De plus, la photosynthèse nécessite l’énergie des photons (hν), mais ceux-ci ne peuvent être attribués à la matière.
Au total, la photosynthèse produit de la matière organique et de l'oxygène (O2). Généralement, la matière organique désigne le plus souvent le glucose (C 6 H 12 O 6).
Composés organiques surtout sont constitués d’atomes de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. On les trouve dans le dioxyde de carbone et l'eau. Cependant, lors de la photosynthèse, de l'oxygène est libéré. Ses atomes proviennent de l'eau.
En bref et de manière générale, l'équation de la réaction de la photosynthèse s'écrit généralement comme suit :
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Mais cette équation ne reflète pas l’essence de la photosynthèse et ne la rend pas compréhensible. Regardez, bien que l'équation soit équilibrée, le nombre total d'atomes dans l'oxygène libre est de 12. Mais nous avons dit qu'ils viennent de l'eau, et il n'y en a que 6.
En fait, la photosynthèse se déroule en deux phases. Le premier s'appelle lumière, deuxième - sombre. Ces noms sont dus au fait que la lumière n'est nécessaire que pour la phase claire, la phase sombre est indépendante de sa présence, mais cela ne signifie pas qu'elle se produit dans l'obscurité. La phase claire se produit sur les membranes des thylakoïdes du chloroplaste et la phase sombre se produit dans le stroma du chloroplaste.
Pendant la phase lumineuse, la liaison du CO 2 ne se produit pas. Tout ce qui se passe, c'est que l'énergie solaire est captée par des complexes chlorophylliens, stockée dans l'ATP, et utilisée pour réduire le NADP en NADP*H 2 . Le flux d'énergie de la chlorophylle excitée par la lumière est assuré par des électrons transmis le long de la chaîne de transport d'électrons des enzymes construites dans les membranes thylakoïdes.
L’hydrogène du NADP provient de l’eau, qui est décomposée par la lumière du soleil en atomes d’oxygène, en protons d’hydrogène et en électrons. Ce processus est appelé photolyse. L'oxygène de l'eau n'est pas nécessaire à la photosynthèse. Les atomes d'oxygène de deux molécules d'eau se combinent pour former de l'oxygène moléculaire. L’équation de réaction pour la phase légère de la photosynthèse ressemble brièvement à ceci :
H 2 O + (ADP+P) + NADP → ATP + NADP*H 2 + ½O 2
Ainsi, la libération d'oxygène se produit pendant la phase légère de la photosynthèse. Le nombre de molécules d'ATP synthétisées à partir de l'ADP et de l'acide phosphorique par photolyse d'une molécule d'eau peut être différent : une ou deux.
Ainsi, l'ATP et le NADP*H 2 passent de la phase claire à la phase sombre. Ici, l'énergie du premier et le pouvoir réducteur du second sont dépensés pour lier le dioxyde de carbone. Cette étape de la photosynthèse ne peut pas être expliquée de manière simple et concise car elle ne se déroule pas de la même manière que six molécules de CO 2 se combinent avec l'hydrogène libéré par les molécules de NADP*H 2 pour former du glucose :
6CO 2 + 6NADP*H 2 →C 6 H 12 O 6 + 6NADP
(la réaction se produit avec une dépense d'énergie ATP, qui se décompose en ADP et acide phosphorique).
La réaction donnée n’est qu’une simplification pour la rendre plus facile à comprendre. En fait, les molécules de dioxyde de carbone se lient une à une, rejoignant ainsi la substance organique à cinq carbones déjà préparée. Une substance organique instable à six carbones se forme, qui se décompose en molécules de glucides à trois carbones. Certaines de ces molécules sont utilisées pour resynthétiser la substance originale à cinq carbones afin de lier le CO 2 . Cette resynthèse est assurée Cycle de Calvin. Une minorité de molécules glucidiques contenant trois atomes de carbone sortent du cycle. Toutes les autres substances organiques (glucides, graisses, protéines) sont synthétisées à partir d'elles et d'autres substances.
Autrement dit, ce sont les sucres à trois carbones, et non le glucose, qui sortent de la phase sombre de la photosynthèse.
