228 DeUXiÈMe partie La cellule
Révision du chapitRe 10
résUMé Des cONcepts cLés
ConCept
10.1
la photosynthèse convertit l’énergie lumineuse
en énergie chimique (p. 209 à 212)
• Chez les Eucaryotes autotrophes, la photosynthèse a lieu dans les
chloroplastes. Ces organites contiennent des thylakoïdes, des sacs
membraneux qui forment ici et là des empilements appelés grana.
Le processus de la photosynthèse se résume par l’équation suivante :
6 CO 2 1 12 H 2 O 1 Énergie lumineuse → C 6 H 12 O 6 1 6 O 2 1 6 H 2 O
Les chloroplastes scindent la molécule d’eau en dihydrogène et
en oxygène, et ils incorporent les électrons du dihydrogène dans
les liaisons des molécules de glucides. La photosynthèse est donc un
processus d’oxydoréduction au cours duquel l’eau est oxydée et le
dioxyde de carbone, réduit.
Les réactions photochimiques, qui se déroulent dans les grana,
produisent de l’ATP et scindent les molécules d’eau ; elles libèrent du
dioxygène et forment du NADPH 1 H
1 en transférant des électrons de
l’eau au NADP
1 . Le cycle de Calvin a lieu dans le stroma ; utilisant
l’ATP comme source d’énergie et le NADPH 1 H
1 comme potentiel
réducteur, il forme un glucide à partir de dioxyde de carbone.
Décrivez et comparez le rôle du dioxyde de carbone
et celui de l’eau dans la respiration cellulaire et la photosynthèse.
ConCept
10.2
l’énergie chimique de l’Atp et du nAdph 1 h
1
provient de l’énergie solaire transformée
par les réactions photochimiques (p. 212 à 221)
• La lumière est une énergie électromagnétique qui se propage sous
forme d’ondes. Les couleurs de la lumière visible – celles que nous
percevons – comprennent les longueurs d’onde qui alimentent
la photosynthèse.
?
• Un pigment est une substance qui absorbe des longueurs
d’onde précises de la lumière. La chlorophylle a est le principal
pigment des Végétaux. Des pigments accessoires absorbent
des longueurs d’onde différentes et transmettent leur énergie
à la chlorophylle a.
• Une molécule de pigment passe de l’état fondamental à l’état excité
lorsqu’un photon propulse un de ses électrons à un niveau énergétique supérieur. Cet état est instable. Les électrons de pigments isolés
ont tendance à retourner à l’état fondamental en libérant de la chaleur
et (ou) de la lumière.
• Un photosystème se compose d’un complexe du centre réactionnel, entouré de complexes collecteurs de lumière qui canalisent
l’énergie des photons vers le centre réactionnel. Quand une paire de
molécules de chlorophylle a du centre réactionnel absorbe de l’énergie,
un de ses électrons est capté par l’accepteur primaire d’électrons.
Le photosystème II contient les molécules P680 dans le complexe
du centre réactionnel ; le photosystème I renferme les molécules
de chlorophylle a P700.
• Le transport non cyclique d’électrons utilise les deux photosystèmes et produit du NADPH 1 H
1 et du dioxygène, outre l’ATP.
Photosystème II
(PS II)
Photosystème I
(PS I)
ATP
Pq
Fd
Accepteur
primaire
Pc
Complexe de
cytochromes
NADP
reductase
NADP
ϩ 2H
NADPH
ϩ H
Accepteur
primaire
O 2
H 2 O
C
h
a
î
n
e
d
e
t
r
a
n
s
p
o
r
t
d
’
é
l
e
c
t
r
o
n
s
C
h
a
î
n
e
d
e
t
r
a
n
s
p
o
r
t
d
’
é
l
e
c
t
r
o
n
s
lors de la photosynthèse quittent les feuilles sous forme de
saccharose, un disaccharide. Une fois que celui-ci a atteint les
cellules non photosynthétiques, il est utilisé dans la respiration cellulaire et dans une multitude de voies anaboliques synthétisant des protéines, des lipides et d’autres produits. Une
quantité considérable de molécules de saccharose se lient pour
former un polysaccharide appelé cellulose, particulièrement
dans les cellules en cours de croissance et de maturation.
La cellulose, le principal composant de la paroi cellulaire, est
la molécule organique la plus abondante dans les plantes, et
sans doute sur la planète.
En 24 heures, la plupart des plantes fabriquent plus de
matière organique qu’il ne leur en faut pour la respiration et
la biosynthèse. Elles emmagasinent le surplus en synthétisant
de l’amidon et en le stockant dans les chloroplastes euxmêmes, ainsi que dans les racines, les tubercules, les graines
et les fruits. N’oublions pas que les molécules orga niques
produites par la photosynthèse nourrissent non seulement
les plantes elles-mêmes, mais aussi les hétérotrophes, comme
nous, qui dévorent les feuilles, les racines, les tiges, les fruits,
voire les plantes entières.
À l’échelle planétaire, c’est grâce à la photosynthèse que
notre atmosphère renferme de l’oxygène. Si la photosynthèse
venait à s’arrêter complètement, la respiration des organismes
viderait l’atmosphère de son oxygène en quelques milliers
d’années. En outre, pour ce qui est de la production de nourriture, la productivité des organites minuscules que sont les
chloroplastes défie l’imagination ; on estime qu’un gramme
de matière végétale (masse en matière sèche) fixe de 20 à
40 mg de CO 2 à l’heure et que le processus de la photosynthèse qu’effectuent plus de 400 000 espèces vivantes à
l’échelle de la planète produit environ 160 milliards de tonnes
de glucides par année, soit l’équivalent de la masse d’environ
60 trillions de copies de ce manuel ! Aucun autre processus
chimique se déroulant sur la Terre n’a un rendement équivalent ni ne contribue autant à la vie.
Révision du chapitRe 10
résUMé Des cONcepts cLés
ConCept
10.1
la photosynthèse convertit l’énergie lumineuse
en énergie chimique (p. 209 à 212)
• Chez les Eucaryotes autotrophes, la photosynthèse a lieu dans les
chloroplastes. Ces organites contiennent des thylakoïdes, des sacs
membraneux qui forment ici et là des empilements appelés grana.
Le processus de la photosynthèse se résume par l’équation suivante :
6 CO 2 1 12 H 2 O 1 Énergie lumineuse → C 6 H 12 O 6 1 6 O 2 1 6 H 2 O
Les chloroplastes scindent la molécule d’eau en dihydrogène et
en oxygène, et ils incorporent les électrons du dihydrogène dans
les liaisons des molécules de glucides. La photosynthèse est donc un
processus d’oxydoréduction au cours duquel l’eau est oxydée et le
dioxyde de carbone, réduit.
Les réactions photochimiques, qui se déroulent dans les grana,
produisent de l’ATP et scindent les molécules d’eau ; elles libèrent du
dioxygène et forment du NADPH 1 H
1 en transférant des électrons de
l’eau au NADP
1 . Le cycle de Calvin a lieu dans le stroma ; utilisant
l’ATP comme source d’énergie et le NADPH 1 H
1 comme potentiel
réducteur, il forme un glucide à partir de dioxyde de carbone.
Décrivez et comparez le rôle du dioxyde de carbone
et celui de l’eau dans la respiration cellulaire et la photosynthèse.
ConCept
10.2
l’énergie chimique de l’Atp et du nAdph 1 h
1
provient de l’énergie solaire transformée
par les réactions photochimiques (p. 212 à 221)
• La lumière est une énergie électromagnétique qui se propage sous
forme d’ondes. Les couleurs de la lumière visible – celles que nous
percevons – comprennent les longueurs d’onde qui alimentent
la photosynthèse.
?
• Un pigment est une substance qui absorbe des longueurs
d’onde précises de la lumière. La chlorophylle a est le principal
pigment des Végétaux. Des pigments accessoires absorbent
des longueurs d’onde différentes et transmettent leur énergie
à la chlorophylle a.
• Une molécule de pigment passe de l’état fondamental à l’état excité
lorsqu’un photon propulse un de ses électrons à un niveau énergétique supérieur. Cet état est instable. Les électrons de pigments isolés
ont tendance à retourner à l’état fondamental en libérant de la chaleur
et (ou) de la lumière.
• Un photosystème se compose d’un complexe du centre réactionnel, entouré de complexes collecteurs de lumière qui canalisent
l’énergie des photons vers le centre réactionnel. Quand une paire de
molécules de chlorophylle a du centre réactionnel absorbe de l’énergie,
un de ses électrons est capté par l’accepteur primaire d’électrons.
Le photosystème II contient les molécules P680 dans le complexe
du centre réactionnel ; le photosystème I renferme les molécules
de chlorophylle a P700.
• Le transport non cyclique d’électrons utilise les deux photosystèmes et produit du NADPH 1 H
1 et du dioxygène, outre l’ATP.
Photosystème II
(PS II)
Photosystème I
(PS I)
ATP
Pq
Fd
Accepteur
primaire
Pc
Complexe de
cytochromes
NADP
reductase
NADP
ϩ 2H
NADPH
ϩ H
Accepteur
primaire
O 2
H 2 O
C
h
a
î
n
e
d
e
t
r
a
n
s
p
o
r
t
d
’
é
l
e
c
t
r
o
n
s
C
h
a
î
n
e
d
e
t
r
a
n
s
p
o
r
t
d
’
é
l
e
c
t
r
o
n
s
lors de la photosynthèse quittent les feuilles sous forme de
saccharose, un disaccharide. Une fois que celui-ci a atteint les
cellules non photosynthétiques, il est utilisé dans la respiration cellulaire et dans une multitude de voies anaboliques synthétisant des protéines, des lipides et d’autres produits. Une
quantité considérable de molécules de saccharose se lient pour
former un polysaccharide appelé cellulose, particulièrement
dans les cellules en cours de croissance et de maturation.
La cellulose, le principal composant de la paroi cellulaire, est
la molécule organique la plus abondante dans les plantes, et
sans doute sur la planète.
En 24 heures, la plupart des plantes fabriquent plus de
matière organique qu’il ne leur en faut pour la respiration et
la biosynthèse. Elles emmagasinent le surplus en synthétisant
de l’amidon et en le stockant dans les chloroplastes euxmêmes, ainsi que dans les racines, les tubercules, les graines
et les fruits. N’oublions pas que les molécules orga niques
produites par la photosynthèse nourrissent non seulement
les plantes elles-mêmes, mais aussi les hétérotrophes, comme
nous, qui dévorent les feuilles, les racines, les tiges, les fruits,
voire les plantes entières.
À l’échelle planétaire, c’est grâce à la photosynthèse que
notre atmosphère renferme de l’oxygène. Si la photosynthèse
venait à s’arrêter complètement, la respiration des organismes
viderait l’atmosphère de son oxygène en quelques milliers
d’années. En outre, pour ce qui est de la production de nourriture, la productivité des organites minuscules que sont les
chloroplastes défie l’imagination ; on estime qu’un gramme
de matière végétale (masse en matière sèche) fixe de 20 à
40 mg de CO 2 à l’heure et que le processus de la photosynthèse qu’effectuent plus de 400 000 espèces vivantes à
l’échelle de la planète produit environ 160 milliards de tonnes
de glucides par année, soit l’équivalent de la masse d’environ
60 trillions de copies de ce manuel ! Aucun autre processus
chimique se déroulant sur la Terre n’a un rendement équivalent ni ne contribue autant à la vie.