PHASE PHOTOCHIMIQUE
La photosynthèse dans ses réactions dépendantes de la lumière se résume en la synthèse d'énergie chimique à partir d'énergie lumineuse. Elle a lieu dans les membranes des thylakoïdes⁽¹⁾, à l'intérieur de la micro-algue.
Les membranes des thylakoïdes contiennent des pigments⁽²⁾, dont la fonction est de capter la lumière. Il existe différents types de pigments qui permettent d'absorber respectivement différentes longueurs d'ondes. Plus la variété de pigments au sein d'un organisme est importante, plus celui-ci sera capable d'absorber une grande variété de longueurs d'ondes. Les pigments sont contenus dans des complexes pigments/protéines appelées photosystèmes. Il existe deux types de photosystèmes : les photosystèmes I ( )et II ( ) (voir sur l'image).
Cette réaction qui se produit dans les thylakoïdes se nomme photophosphorylation non cyclique, le terme photophosphorylation venant de “photo”, la lumière et de phosphorylation, c'est à dire la réaction permettant la transformation de l'ADP en ATP⁽³⁾. L'ATP est une molécule très importante, qui parmis d'autres fonctions, permet de nombreuses réactions chimiques et est impliqué dans la motricité et dans la régulation de fonctionnement des protéines dans les organismes.
Le photosystème I absorbe de la lumière par les pigments et l'énergie lumineuse est transférée de proche en proche au sein des pigments jusqu'au centre de réaction. Celui-ci contient une paire de pigments chlorophylliens⁽⁴⁾, de chlorophylle a, nommé P680 (nom donné à cause des radiations bien particulières qui absorbent ces pigments). La paire de P680 reçoit l'énergie et permet à un électron de porter cette énergie et de s'en aller.
Un autre électron résultant de l’électrolyse⁽⁵⁾ d'une molécule d'eau, c’est à dire qu’on a pris un électron à la molécule d’eau H2O et on a formé O2 et H+, va se placer dans le centre réactionnel, au même endroit que le premier électron dont nous avons parlé, c’est comme cela que l’électron est renouvelé. Par ailleurs, grâce à la molécule de O2 résultante de la réaction, qui se retrouve dans l'atmosphère, certains animaux peuvent effectuer la respiration.
L’électron portant une grande quantité d'énergie part du photosystème et traverse une chaîne de transporteurs au sein de la membrane des thylakoïdes. Durant ce trajet il perd progressivement de son énergie. Une partie de cette énergie entraîne le pompage de protons grâce à un transporteur situé dans la membrane du stroma⁽⁶⁾ vers l’intérieur du thylakoïde, ce qui crée un gradient.
Ce gradient permet d’induire une volonté pour les protons⁽⁷⁾ d'aller vers l'extérieur de la cellule, ils passent par un transporteur sur lequel est accroché de l'ATP synthase, un complexe protéique enzymatique dont le but est de synthétiser de l'ATP à partir d'ADP et de phosphate inorganique. Grâce au passage des protons, la réaction suivante se produit:
ADP + Pi = ATP
La fusion d’ADP avec un phosphate inorganique (Pi) est donc bien réalisée à partir d'énergie lumineuse.
Cependant, la réaction n'est pas terminée.
Le photosystème II absorbe également de la lumière, et l'énergie lumineuse se distribue de proche en proche au sein de pigments, comme dans le photosystème I. L'électron que nous suivons depuis le début arrive dans ce photosystème et se place au niveau du centre réactionnel de celui-ci. Ce centre réactionnel contient une paire de P700, de pigments chlorophylliens particuliers.
La lumière absorbée par le photosystème se propage de proche en proche grâce aux pigments, puis arrive au niveau du centre réactionnel où se situe l'électron qui possède alors un niveau très élevé en énergie et est transféré dans une molécule acceptatrice grâce à une seconde chaîne de transporteurs. Cette molécule acceptatrice est NADP+ qui réagit avec l'électron pour former NADPH, une autre molécule qui fait office de stock d'électron.
L'objectif a été atteint pour ces réactions de la photosynthèse à partir d'énergie lumineuse, nous avons bien la création de deux macromolécules essentielles à la production de composants organiques nécessaires à l’organisme : l’ATP et le NADPH.
En effet, l'organisme a besoin de la libération du phosophate dans le cas de l'ATP et de l'atome d'hydrogène dans le cas du NADPH afin de construire les macromolécules composants l'organisme.
Glossaire :
(1) Thylakoïde : Compartiment membranaire situé dans les chloroplastes des cellules eucaryotes photosynthétiques et dans le stroma des cyanobactéries.
(2) Pigment : Substance synthétisée par des organismes vivants qui a une couleur résultant de l'absorption sélective des couleurs. Sa fonction est parfois liée à sa couleur, comme pour l'absorption de l'énergie lumineuse, d'autres fois non.
(3) ADP et ATP : Respectivement Adénosine DiPhosphate et Adénosine Triphosphate. Molécules intervenant dans la majorité des processus cellulaires.
(4) Pigment chlorophyllien : Pigments verts liposolubles, fixés dans les chloroplastes, permettant aux végétaux autotrophes l'absorption de l'énergie lumineuse.
(5) Électrolyse : Décomposition chimique de certaines substances sous l'effet d'un courant électrique - déplacement d'électrons. -
(6) Stroma : Intérieur de la cellule.
(7) Proton : Particule subatomique à charge électrique positive située dans le noyau atomique des atomes.