Réactions phase obscure : cycle de Calvin plantes C3, C4 et CAM Flashcards
Phase obscure - cycle de Calvin
le cycle de Calvin est également appelé réactions phase obscure ou réactions indépendantes de la lumière, car c’est la partie qui n’a pas besoin de l’énergie du soleil pour se produire
le cycle de Calvin se déroule dans le stroma du chloroplaste. C’est là que les plantes fabriquent des molécules de sucre qu’elles peuvent utiliser pour fabriquer d’autres composants essentiels et que tous les autres organismes peuvent utiliser pour produire de l’énergie
le cycle utilise l’ATP et le NADPH synthétisés dans les réactions dépendantes de la lumière pour faire avancer ses réactions. Ainsi, bien que le cycle lui-même n’utilise pas d’énergie lumineuse, il dépend des réactions lumineuses pour lui fournir l’ATP et le NADPH
Cycle Calvin
étape 1 : fixation du carbone
-cycle commence lorsque dioxyde de carbone pénètre dans la cellule venant de l’atmosphère
-l’enzyme rubisco catalyse la première réaction ; CO2 se lie à une molécule spécifique à 5 carbones appelée ribulose-1,5-biphosphate (RuBP)
-cette réaction crée une molécule à 6 carbones et qui se divise en deux molécules à 3 carbones appelées acide 3-phosphoglycérique (3-PGA)
-fixation du carbone : carbone inorganique est converti en molécules organiques, comme le sucre
-pour chaque molécule CO2 qui entre dans le cycle, deux molécules 3-PGA sont produites
Cycle Calvin
Étape 2 : réduction
l’ATP et le NADPH sont utilisés pour convertir les molécules 3-PGA en molécules d’un sucre à trois carbones, le glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P)
3-PGA reçoit un groupe phosphate de l’ATP, se transformant en une molécule doublement phosphorylée appelée by 1,3-biphosphoglycérate
1,3-biphosphoglycérate sont réduites (gain d’électrons). Chaque molécule reçoit deux électrons du NADPH et perd l’un de ses groupes phosphate, se transformant en un sucre à trois carbones appelé glycéraldéhyde 3-phosphate (G3P). Cette étape produit NADP+ et groupe phosphate libéré comme sous-produits
Cycle Calvin
Étape 3 : régénération
certaines molécules G3P vont fabriquer du glucose, tandis que d’autres doivent être recyclées pour régénérer l’accepteur RuBP
La régénération nécessite de l’ATP et implique un réseau complexe de réactions
Pour qu’un G3P sorte du cycle (pour produire le glucose), trois CO2 doivent entrer dans le cycle, fournissant trois nouveaux atomes de carbone fixe
Quand trois CO2 entrent dans le cycle, six molécules G3P sont créées. L’une sort du cycle et sert à fabriquer du glucose, tandis que les 5 autres doivent être recyclées pour régénérer trois molécules de RuBP
sommaire : cycle de Calvin
3 tours du cycle de Calvin = nécessaires pour fabriquer une molécule G3P qui peut sortir du cycle et aller vers fabrication de glucose
Quantités des molécules clés qui entrent et sortent du cycle de Calvin lorsqu’un G3P net est créé… En 3 tours du cycle :
-3CO2 se combinent avec 3 accepteurs RuBP, formant 6 molécules G3P
-1 G3P sort du cycle et va vers la fabrication de glucose
-5 molécules G3P sont recyclées, régénérant 3 molécules acceptrices de RuBP
-9 ATP sont convertis en 9 ADP ( 6 lors de fixation, 3 lors de régénération)
-6 NADPH sont convertis en 6 NADP+ (lors de l’étape de réduction)
Une molécule G3P contient 3 atomes de carbone fixes; il faut donc deux G3P pour construire une molécule de glucose à 6-carbones… Cela prendrait six tours du cycle; soit 6CO2, 18 ATP et 12 NADPH
Photorespiration
Photorespiration = processus respiratoire dans plusieurs plantes par lequel elles absorbent l’oxygène à la lumière et dégagent du dioxyde de carbone, contrairement au schéma général de la photosynthèse
Rubisco a un défaut majeur : au lieu de toujours utiliser CO2 comme substrat, il prend parfois O2 à la place
lorsqu’une plante ferme les stomates = photorespiration augmenté car il y a un accumulation d’O2 (taux CO2 et O2 plus égale)
à des température élevées, le rubisco est moins capable de distinguer les molécules et absorbe souvent l’oxygène car il a une plus grande affinité pour l’oxygène à des températures plus élevées
Plantes C3
plante “normale” - plante qui n’a pas d’adaptations photosynthétiques pour réduire la photorespiration
plantes C3 = première étape du cycle de Calvin est la fixation du CO2 par le rubisco
nommé pour la molécule formée lors de la fixation ; 3-PGA (molécule à 3 carbones)
environ 85% des plantes sont des plantes C3 - p.ex. le riz, le blé, le soja et tous les arbres
Plantes C4
plantes C4 : les réactions dépendantes de la lumière et le cycle de Calvin sont physiquement séparés
Les réactions dépendantes de la lumière se produisent dans les cellules du mésophylle (spongieux au milieu de la feuille) et le cycle de Calvin se produisant dans des cellules spéciales autour des nervures des feuilles
CO2 de l’atmosphère est fixé par oxaloacétate (4 C) par enzyme PEP carboxylase pour produire malate, qui relâche une molécule CO2 pour ensuite suivre le cycle de Calvin des plantes C3
3% des plantes ; canne à sucre et maïs
communes dans les habitats chauds, mais sont moins abondantes dans les zones plus froides
dans des conditions chaudes, les avantages d’une photorespiration réduite dépassent le coût ATP du déplacement de CO2 de la cellule mésophylle à la cellule entourant les nervures
Plantes CAM
CAM = “crassulacean acid metabolism”
Au lieu de séparer les réactions dépendantes de la lumière et l’utilisation du CO2 en espace, les plantes CAM séparent ces processus en temps
La nuit, les plantes CAM ouvrent leurs stomates, permettant le CO2 à diffuser dans les feuilles
CO2 est fixé dans l’oxaloacétate par PEP carboxylase (comme plantes C4) et converti en malate ou d’autre type d’acide organique. Cet acide organique est stocké à l’intérieur des vacuoles jusqu’au lendemain
lumière du jour = stomates demeurent fermés. Acide organique est transporté hors de la vacuole et décomposé pour libérer CO2 qui entre dans le cycle de Calvin
requis d’ATP
ces espèces végétales évitent non seulement la photorespiration, mais sont également très économes en eau
stomates = ouverts seulement la nuit (temp. diminué)
généralement dominantes dans les zones très chaudes et sèches (déserts)
p.ex. cactus et ananas
PHOTOSYNTHÈSE
