Fiche de révision : La photosynthèse : le cycle de Calvin

Définitions à retenir : phase chimique, phase photochimique, thylakoïdes, pigments, photosystème.

La photosynthèse peut se décomposer en deux réactions bien distinctes : la phase photochimique, qui se déroule sur les parois des thylakoïdes, et la phase chimique, qui se déroule dans le stroma des chloroplastes.

La phase photochimique

• Il existe deux grands types de pigments :
• les pigments chlorophylliens qui sont de couleur verte. Il y a la chlorophylle a et la chlorophylle ;
• et les pigments caroténoïdes, de couleur orangée. Ici encore, on peut distinguer les carotènes et les xanthophylles.
• Les pigments foliaires sont situés sur la membrane des thylakoïdes. Ils sont regroupés avec des protéines pour former ce que l’on appelle des photosystèmes.
• Le spectre d’absorption correspond à la quantité de lumière absorbée par les pigments foliaires, la lumière étant définie par sa longueur d’onde.
• Pour tous les pigments, les longueurs d’ondes qui ne sont pas absorbées correspondent à la couleur verte.
• Les végétaux ont une activité photosynthétique maximale aux longueurs d’ondes pour lesquelles l’absorption des pigments chlorophylliens est la plus importante.
• Lorsqu’un pigment reçoit un photon correspondant à une longueur d’onde de son spectre d’absorption, le pigment se modifie, on dit qu’il est excité.
• Le dioxygène produit pendant la photosynthèse provient de l’oxydation de molécules d’eau.
• L’oxydation a lieu sur la membrane des thylakoïdes. C’est la chlorophylle a dans son état oxydé qui permet l’oxydation de l’eau et donc la production de dioxygène.
• Les électrons perdus par la chlorophylle a entrent dans une chaîne d’oxydoréduction dont l’accepteur final est noté R.
• On peut donc écrire que 2R + 4H+ + 4e- à 2RH₂, par la réduction de R en RH₂.
• Il y a donc deux produits chimiques issus de l’énergie lumineuse :
• les molécules d’ATP, véritable source d’énergie cellulaire ;
• des composés RH2 qui ont un pouvoir réducteur.

La phase chimique

À retenir

La phase chimique utilise l’ATP et le RH2 produits lors de la phase photochimique pour réduire le carbone du CO₂ et l’incorporer dans une molécule organique. Cette molécule va subir différentes réactions biochimiques lors du cycle de Calvin, afin de fournir à la plante les molécules de sucre nécessaires à son bon fonctionnement.

• Le cycle de réactions biochimiques que nous allons voir a été mis en évidence par deux scientifiques : Calvin et Besson. On appelle cycle de Calvin cette suite de réactions qui a lieu dans le stroma des chloroplastes. Elle se décompose en trois phases :
• la phase de fixation du CO₂
• la phase de réduction du carbone
• la phase de régénération du ribulose biphosphate à partir du C3P