La photosynthèse de la chlorophylle est réalisée par étapes en deux phases:
La phase dépendante de la lumière (ou phase claire);
La phase de fixation du carbone dont fait partie le cycle de Calvin.
Elle est également appelée photosynthèse de l'oxygène en raison de la production d'oxygène sous forme moléculaire.
La photosynthèse se fait en plusieurs étapes dont les deux principales sont l'obtention d'énergie et de pouvoir réducteur puis l'assimilation du carbone minéral en carbone organique.
Phase claire de la photosynthèse
La phase claire est la phase photochimique dans lequel l'énergie lumineuse est convertie en énergie chimique. La chlorophylle et d'autres pigments photosynthétiques tels que le carotène absorbent l'énergie de la lumière et l'utilisent pour briser les molécules d'eau (photolyse de l'eau), libérant ainsi de l'oxygène.
Processus photosynthétiques
Le processus photosynthétique a lieu dans les chloroplastes des cellules chlorophyllienne. À l'intérieur de ceux-ci, il y a un système de membranes qui forment des piles de sacs aplatis (membrane des thylakoïdes).
Dans ces membranes, nous trouvons des molécules de chlorophylle. Les molécules de chlorophylle sont agrégées pour former ce qu'on appelle des photosystèmes. Le photosystème I et le photosystème II peuvent être distingués.
Que sont les photosystèmes?
Les photosystèmes sont une collection de molécules de pigment disposées pour entourer une molécule spéciale «piège» de chlorophylle. L'énergie lumineuse du photon passe de molécule en molécule jusqu'à ce que la chlorophylle spéciale soit atteinte.
Dans le photosystème I, la molécule piège est excitée par une longueur d'onde de 700 nm, dans le photosystème II de 680 nm.
Le photosystème I est constitué d'un LHC.
Le Photosystem II est également constitué d'un LHC. Toutes ces molécules sont capables de capter l' énergie du rayonnement solaire. Cependant, seuls ceux de la chlorophylle sont capables de passer à un état excité qui active la réaction photosynthétique.
Comment l'énergie est-elle capturée?
La phase légère est dominée par la chlorophylle a. Les molécules de chlorophylle absorbent sélectivement la lumière dans les parties rouge et bleu-violet du spectre visible. L'absorption est réalisée à travers une série d'autres pigments.
L'énergie capturée par les molécules de chlorophylle permet la promotion des électrons des orbitales atomiques à plus faible énergie vers des orbitales à plus haute énergie via des transporteurs d'électrons.
Celles-ci sont immédiatement remplacées par le clivage des molécules d'eau.
Les électrons libérés par la réaction chimique de la chlorophylle II sont introduits dans une chaîne de transport. Au cours de la chaîne de transport, ils perdent de l'énergie et passent à un niveau d'énergie inférieur. L'énergie perdue est utilisée pour pomper les protons du stroma dans l'espace thylacoïde, créant un gradient de protons.
Enfin, les électrons atteignent le photosystème I.
Le photosystème I, à son tour, a perdu d'autres électrons à cause de la lumière. Les électrons perdus par le photosystème I sont transférés à la ferrédoxine, ce qui réduit le NADP + en NADPH.
Une molécule d'ATP peut être formée pour deux électrons perdus par les photosystèmes.
Phase sombre de la photosynthèse
La phase sombre est une série de réactions qui convertissent le dioxyde de carbone et d'autres composés en glucose. Cette phase ne nécessite de la lumière et déroule dans le stroma.
Ces réactions sombres prennent les produits du stade léger, principalement l'ATP (adénosine triphosphate; la monnaie énergétique des cellules) et le NADPH (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate), et effectuent davantage de processus chimiques.
Dans la phase sombre, la matière inorganique est convertie en des molécules organiques.
Phase de fixation du carbone ou cycle de Calvin
Le cycle de Calvin utilise l'énergie de porteurs d'électrons excités électroniquement à courte durée de vie pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en composés organiques qui peuvent être utilisés par le corps. Cet ensemble de réactions est également appelé fixation du carbone.
Les enzymes du cycle de Calvin sont fonctionnellement équivalentes à la plupart des enzymes utilisées dans d'autres voies métaboliques telles que la gluconéogenèse et la voie du pentose phosphate. Cependant, les enzymes du cycle de Calvin se trouvent dans le stroma chloroplastique plutôt que dans le cytosol cellulaire, séparant les réactions.
