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La photosynthèse : le cycle de Calvin

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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

bannière à retenir

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

Les trois phases du cycle de Calvin Les trois phases du cycle de Calvin