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Le schéma illustre des réactions dépendantes de la lumière, dont les principaux réactifs et produits ont été supprimés. Quelles molécules correspondent aux légendes 1 et 2 ? (A) ADP plus phosphate inorganique et ATP (B) oxygène et eau (C) NADP plus phosphate inorganique et NADPH uu (D) FADH2 et FAD
Les plantes se nourrissent par la photosynthèse, qui utilise l’énergie lumineuse pour convertir le dioxyde de carbone et l’eau en glucose et en oxygène. Le glucose produit fournit à la plante de l’énergie pour les processus vitaux. La photosynthèse comporte deux étapes principales, appelées étapes dépendantes de la lumière, ou phase claire, et indépendantes de la lumière, ou phase sombre.
Notre question nous dit que le schéma fourni décrit les réactions dépendantes de la lumière, qui ont lieu dans la membrane thylakoïde des chloroplastes. L’étape de la photosynthèse dépendante de la lumière comporte une série de réactions qui reposent sur le mouvement des électrons le long de la chaîne de transport d’électrons. Passons en revue les principales étapes de ces réactions en se référant au schéma.
La première étape se produit lorsque les pigments chlorophylles du photosystème II absorbent l’énergie lumineuse. Celle-ci excite les électrons dans les pigments, qui passent alors à un niveau d’énergie plus élevé. Les électrons sont ensuite transmis à divers composants de la chaîne de transport d’électrons. L’énergie lumineuse entrant dans le photosystème II est également utilisée pour dissocier l’eau en ions oxygène et hydrogène, libérant des électrons. Ce processus, connu sous le nom de photolyse, génère les électrons nécessaires pour remplacer les électrons excités qui ont été transférés vers l’accepteur principal d’électrons, indiqué en rose foncé dans le schéma.
Lorsque les électrons excités descendent le long de la chaîne de transport d’électrons, ils libèrent de l’énergie. Cette énergie est utilisée par les pompes à protons, représentées en rose clair dans la figure, pour transporter activement les ions hydrogène à travers la membrane des thylakoïdes. Cela crée un gradient électrochimique, avec une concentration d’ions hydrogène plus élevée à l’intérieur du thylakoïde qu’à l’extérieur.
Lorsque les électrons atteignent le photosystème I, ils sont à nouveau excités par l’absorption de l’énergie lumineuse par la chlorophylle. Dans le photosystème I, les électrons sont transférés entre les accepteurs d’électrons et les protéines de transport. Ils finissent par se rendre à l’enzyme NADP+ réductase, qui catalyse la réduction de NADP+ en NADPH. Une fois que la concentration en ions hydrogène dans l’espace thylakoïde est suffisamment élevée, ils diffusent le long de leur gradient de concentration à travers une molécule appelée ATP synthase.
Vous savez probablement que l’ATP est la molécule de stockage d’énergie des cellules. Le mot « synthase » vient du terme « synthèse », et le suffixe -ase indique une enzyme. On peut donc en déduire que l’ATP synthase est une enzyme qui synthétise ou produit de l’ATP. Pour ce faire, elle couple le mouvement des ions hydrogène le long de leur gradient avec l’addition d’un groupe phosphate à l’ADP, un processus appelé phosphorylation. La nouvelle liaison phosphate dans l’ATP contient la majorité de son énergie et sera utilisée pour synthétiser le glucose dans des réactions indépendantes de la lumière.
Maintenant que nous avons passé en revue certaines des étapes des réactions dépendantes de la lumière, revenons à notre question. On nous demande de remplacer les légendes 1 et 2 dans la figure par les bonnes molécules. Vous avez peut-être réalisé que la légende 1 représente les réactifs et la légende 2 représente le produit de la réaction catalysée par l’ATP synthase. Alors, quelles molécules devraient remplacer ces légendes ? Eh bien, nous venons de voir que la phosphorylation est catalysée par l’ATP synthase, et que les réactifs de la phosphorylation sont l’ADP et un phosphate inorganique, tandis que le produit est l’ATP. Donc, la bonne réponse est (A). La légende 1 correspond à l’ADP et au phosphate inorganique, et la légende 2 correspond à l’ATP.
