Nutrition végétale

Pages: 11 (2579 mots) Publié le: 3 mars 2014
Chapitre 4 :
LA PHASE PHOTOCHIMIQUE DE LA PHOTOSYNTHESE

- 4 systèmes mis en jeu :
2 complexes de très grandes tailles composés de protéines et pigments :
PS I et PS II (photosystèmes)
complexe intermédiaire : complexe b6f
ATP synthase
I. Energie apportée par les photons

- relation d'Einstein : 1 quantum d'énergie hv = hc/λ
h = constante de Planck = 6.626.10-34 J.sec
v =fréquence en Hz de la lumière
c = célérité de la lumière (2.9979.108 m/sec)
λ = longueur d'onde en mètre

- 1 Einstein = NA quanta = W = NA * hc/λ
NA = nombre d'Avogadro (6.023.1023)
- rouge : 670 nm
W = 179 kJ (par mole de photon)
état S1
- bleu : 470 nm
W = 255kJ
état S2

- Donc bleu plus énergétique que rouge
mais l'énergie récupérée avec le bleu est la même qu'avec le rouge car àpartir de S1
meilleur rendement énergétique avec le rouge
II. Energie utilisée par la photosynthèse
A. Réactions de la photosynthèse

H2O  1/2O2 + 2H+ + 2e- potentiel redox du système : E'0 = +0.82V
NADP+ + 2e- + 2H+  NADPH/H+ E'0 = -0.32V

H2O + NADP+  1/2O2 + NADPH/H+ ΔE'0 = -0.32 - 0.82 = -1.14V

Rmq 1 : NADPH capte 2e- mais 1 seul H+ d'où donne NADPH/H+
Rmq 2 : le E'0 est donné par convention pour la réduction
B. Rappels de thermodynamique

- thermodynamiquement : réaction spontanée si les électrons remontent les potentiels (càd ΔE'0 > 0)
Ici réaction non spontanée : faut apporter de l'énergie

- Relation entre ΔE'0 et l'énergie mise en jeu dans la réaction :
ΔG'0 = -n F ΔE'0

F = constante de Faraday = 96500J/V/mole
n = nombre d'e- mis en jeu

Si ΔG'0 > 0 : réaction endergonique : il faut apporter de l'énergie
Si ΔG'0 < 0 : réaction exergonique : la réaction libère de l'énergie
C. Conclusion : énergie à apporter

- Ici : Les électrons descendent les potentiels, il faut donc apporter de l'énergie :
ΔG'0 = nFΔE'0 = -2 *96500 * (-1.14) = +220 kJ

- Or, in vivo, il faut en +
un intermédiaire plusoxydant que l'eau (de potentiel plus élevé), à environ 0.92V
et un autre plus réducteur que NADPH ( de potentiel plus bas), soit à environ -0.42V
on obtient donc un ΔE'0 de -1.34V.
Donc ΔG'0 = + 259 kJ : énergie à apporter au minimum dans les conditions standards.

- Or : 1 mole de photon apporte W = 179 kJ.
- Il y a 1 photon par électron et 2 électrons sont mis en jeu dans ce mécanisme(donc 2 photons)
on dispose donc de 2 *179kJ soit potentiellement 358 kJ pour réaliser la réaction
réaction qui n'en demande que 259.
Donc a priori on a de la marge.

- Mais présence de pertes thermiques :
Chla + hν  Chla*  Chla+ + e- + W0
W0 = pertes thermiques de 49 kJ

- Donc :
pour 1 photon, dans le rouge on dispose de 179 - 49 = 130 kJ
Pour 2 photons, on a 260 kJdisponibles pour 259 nécessaires
c'est trop juste
- Car :
Le rendement n'est pas de 100%
il y a utilisation d'une partie de l'énergie pour synthétiser de l'ATP
- Par conséquent : il faut 2 photons par électron pour réaliser la phase photochimique de la photosynthèse.
Soit 520 kJ disponibles pour 259 nécessaires.

Conclusion : pour casser 1 H2O et réduire NADP+ en NADPH, il faut : 4 hν.
III.Acteurs de la phase photochimique

A. Acteur n° 1 : le PS II



- complexe de grande taille
grand nombre de polypeptides et de pigments chlorophylliens
- Complexe multiprotéique transmembranaire

- côté stroma : antenne collectrice (résonance)
protéines membranaires
lient chla, chlb et caroténoïdes
constituées de trimères
12 molécules de chl a et/ou b
2 molécules de carotènes
+protéines LHC (light harvesting complex)
rôle : conduit l'énergie vers le cœur
- cœur ou core = centre photoréactionnel (conversion externe)
protéines (notamment D1 et D2) + P 680
pigments P 680 = dimère de chlorophylle a
les 2 chla portent la phéophytine et les plastoquinones.
absorbance max dans le rouge à 680 nm.
- partie lumiale
structure responsable de la photolyse de l'eau...
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