2,1,2 :
Photosynthèse
A6 :
Bilan partiel de la photosynthèse / équation chimique
6CO2
+ 6H2O
+ ENERGIE → C6H12O6
+ 6O2
CO2
+ 2H2O + ENERGIE→ (CH2O)
+ H2O + O2
A7 :
Réaction de Hill / ExAO
Réaction de Hill (version 21/02/2012) :
(
doc,
odt,
pdf)
phase
photochimique puis phase (bio)chimique
composés
réduits RH2
EV : CR ExAO→ IMMRID
Intro /1 :
M&M /3 : schéma du montage :
bioréacteur + 2
sondes + agitateur
Vg + seringue + réactif de Hill
2 adaptateurs - interface - ordi :
DD-clavier-écran
R&I /3 : interprétation des courbes
partie 1 + lumière => légère
augmentation O2 + baisse CO2
partie 2 + accepteur d'é => forte
augmentation O2 + baisse CO2
partie 3 sans lumière => baisse O2
Discussion /3
retour sur hypothèse : accepteur
d'éléctrons indispensable
équation photosynthese :
CO2
+ lumière + accepteur d'éléctrons → ...+ O2
réact°
Redox, oxydation de l'eau : photolyse
A8 :
Bilan final de la photosynthèse / équation chimique
=> lumière + un accepteur d'électrons sont
indispensables pour obtenir un dégagement d'O2.
Le rejet d'O2 est donc bien la conséquence d'une
oxydoréduction.
En présence de lumière, on a donc
une oxydation de l'eau : 2 H2O = 4 H+ + 4 e- + O2
Le ferricyanure est réduit : 2 Fe3+ + 4 e- = 2
Fe2+
L'O2 vient donc de la molécule d'eau qui s'oxyde
en présence de lumière dans les chloroplastes.
Dans les conditions naturelles de la
photosynthèse, l'oxydation de l'eau s'accompagne de la réduction
d'un intermédiaire
Quels
sont les intermédiaires entre phases photochimique et phase de
synthèse chimique ?
Des expériences ont montré que des chloroplastes
isolés et éclairés fabriquaient une molécule riche en énergie,
l’ATP (adénosine triphosphate), à partir d’ADP et de phosphate
inorganique (Pi). Découverte en 1929, la molécule d’ATP a été
mise en évidence dans toutes les cellules animales, végétales et
bactériennes : c’est une molécule universelle. L’ATP est un
ribonucléotide formé : – d’adénosine, composée de ribose et
d’adénine, – de trois groupements phosphate.
A9 :
Modélisation de l'ATP et de l'ADP / Rastop
Comptez les atomes de la molécule
recopiez la formule globale
dessinez la molécule en plan
L'ATP est une molécule instable dont les liaisons
entre les deux derniers groupements phosphate sont des liaisons
covalentes faibles. La synthèse de l’ATP par phosphorylation de
d’ADP, c’est-à-dire création d’une liaison entre deux
groupements phosphate, est catalysée par l’enzyme ATP synthase ou
synthétase et nécessite de l’énergie. Quand la source d’énergie
est la lumière, on parle de photophosphorylation. Dans le contexte
de la photosynthèse, la réaction chimique produisant de l’ATP
peut s’écrire :
ADP
+ Pi + ENERGIE → ATP
L’hydrolyse d’une molécule d’ATP, catalysée
par l’enzyme ATPase, avec production d’une molécule d’adénosine
diphosphate (ADP) et d’une molécule de phosphate inorganique (Pi),
produit une grande quantité d’énergie : c’est pourquoi on parle
de composé phosphorylé riche en énergie. Cette hydrolyse est une
réaction exergonique, c’est-à-dire s’accompagnant d’une perte
d’énergie.
ATP
+ H2O → ADP + Pi + énergie
VACANCES
A10 :
Mécanismes moléculaires de la photosynthèse
©
photosynthese
meca mol.odg
D3
\TSS
photosynthèse meca mol.odp
Les pigments photosynthétiques sont insérés
dans la membrane des thylakoïdes où ils jouent des rôles
différents :
L’énergie des photons permet de générer de la
chlorophylle a oxydée qui, par cette oxydation, acquiert un fort
pouvoir oxydant. Elle peut ainsi oxyder la molécule d’eau.
L’oxydation de la molécule d’eau libère des
protons dans le lumen et des électrons qui sont ensuite transportés
par une chaîne de transport d’électrons membranaires jusqu’à
un accepteur final d’électrons, le composé R réduit en RH2.
Au transfert des électrons est associée une
libération de protons dans le lumen. Or la membrane thylakoïdale
est imperméable aux protons. Il en résulte une concentration en
protons différente de part et d’autre de cette membrane qui se
matérialise par une différence de pH et une différence de charge
électrique. Le lumen est plus acide et comporte plus de charges
positives que le stroma
L’inégale répartition des protons de part et
d’autre de la membrane des thylakoïdes constitue une source
d’énergie qui permettra la synthèse d’ATP au niveau de
l’ATPsynth(ét)ase (complexe protéique inclus dans la membrane des
thylakoïdes).
Au cours de la phase photochimique sont fabriquées
:
– de l’ATP, molécule riche en énergie
potentielle,
– des molécules de composés réduits RH2.
Ces molécules font le lien entre les deux phases
et vont être utilisées pendant la phase chimique de la
photosynthèse.
A11 : calculs de rendements energetiques
Par molécule de CO2 incorporée
on a consommation de 3 ATP et de 2 RH.
Or les glucides de base entrant dans les
mécanismes énergétiques sont des hexoses.
Pour la formation d’un hexose, il faut donc 6
molécules de CO2 fixées, avec 6 tours de cycle et
la consommation de 18 ATP et 12 RH.
Petite estimation du rendement énergétique de la
photosynthèse :
L’oxydation complète d’une mole d’hexose
permet de récupérer 2804kJ. C’est l’énergie potentielle
obtenue après 6 tours de cycle.
On considère habituellement qu’il faut 8 moles
de photons pour fixer 1 mole de CO2. Or l’énergie contenue dans 1
mole de photons de =680nm : 175kJ. Donc l’énergie
extérieure nécessaire à la synthèse d’une mole d’hexose
vaut : 8x6x175=8400kJ
Le rendement est le rapport de l’énergie
potentielle obtenue par l’énergie entrante
Rdt=2804/8400=33%.
Le chloroplaste récupère, sous forme d’hexose,
33% de l’énergie lumineuse utilisée dans les thylakoïdes
Bilan :
Energie et photosynthèse
-
La cellule chlorophyllienne des végétaux verts effectue la
photosynthèse grâce à l'énergie lumineuse. Le chloroplaste est
l'organite clé de cette fonction. La phase photochimique produit des
composés réduits RH2 et de l'ATP. La phase chimique
produit du glucose à partir de CO2 en utilisant les
produits de la phase photochimique.
§ Art & science
Fichli et Weiss die Lauf der Dinge
Mobiles de Calder
§ rappel de biochimie de 2nde / schématisation
globale du métabolisme
Équation bilan de la photosynthèse :
Équation bilan de la respiration :
§ Une image du métabolisme :
molécules
organiques, minérales, métabolisme, macromolécules,
mono/polymères,
glucides,
lipides, protides, acides nucléiques
