Crédits
La photosynthèse
Introduction générale
Pédagogie de l'enseignement adoptée pour ce projet
Figure 2. Modèle DiPHTéRIC
Cariou 2008
Figure 3. Modèle allostérique de Giordan
Pellaud & Eastes 2003
La ressource scientifique
Introduction
L'atmosphère terrestre primitive et son évolution
Fig.3 : L'histoire des variations de composition de l'atmosphère terrestre
Ciavatti 1999. SVT Term S,
La photosynthèse
Elysia chlorotica
Elysia chlorotica © Patrick Krug
Corps du module (niveau licence)
La photosynthèse : un phénomène biologique intégré dans les cycles du carbone et du dioxygène
L'importance et le rôle de la photosynthèse pour la biosphère
Fig.5 : Exemples de chaînes alimentaires reposant sur les producteurs primaires.
© EnchantedLearning.com
La photosynthèse et le cycle du carbone
Fig.6 : Le cycle formé par la respiration et la photosynthèse
© Cambridge Univ Press
La découverte de la photosynthèse
La phase claire ou phase photochimique
Les expériences fondatrices : Pelletier, Caventou et Englemann
Fig.12 : Microspectrophotomètre créé par C. ZEISS pour les expériences d'ENGELMANN.
Dessin date de 1889. Disponible sur : http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/indexmag.html?http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artmay08/rh-british5.html
Fig.13 : Schéma résumant les résultats de l'expérience d'ENGELMANN.
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig2.1
Les pigments : chlorophylles, caroténoïdes et phycobilines
Les chlorophylles
Fig.15 : Spectres d'absorbance et structures des principales formes de chlorophylles des organismes eucaryotes.
Figure A et B © B.Schoefs - Figure C © M.Bertrand pour le spectre ; pour la molécule https://fr.wikipedia.org/wiki/Cholorophylle_c2
Les caroténoïdes
Les tétrapyrroles ouverts
Fig.19 : Structures de la phycocyanobiline et la phycoerythrobiline.
© B. Schoefs pour les photographies et les structures
La source d'électrons : la photolyse de l'eau
Fig.28 : Oscillation de l'émission d'oxygène en fonction du nombre d'éclairs
© Charles Yocum - Disponible sur : http://photobiology.info/YocumOxy.html
Fig.29 : Schéma du mécanisme de la photo-oxydation de l'eau.
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 4.16
La chaîne de transporteurs d'électrons
Fig.31 : Structure de la pochette abritant QB.
Source: Krammer et al. 2009
La production d'ATP dans le chloroplaste
La structure de l'ATP synthase
La phase sombre ou phase thermochimique
La fixation du CO2
L'expérience historique de Calvin-Benson-Bassham : principe expérimental
Fig.41 : Lollipop, le dispositif utilisé pour préparer les échantillons de microalgues incorporant le 14CO2 dans les composés organiques constituant le cycle de Calvin.
Source : A. http://biochimej.univangers.fr/Page2/COURS/Zsuite/2Photosynthese/7CycleCALVIN/1CycleCALVIN.htm - Source : B. Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.1
Fig.42 : Séparation et identification des molécules marquées au carbone 14.
Source A : Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.2. - Source B : @ TREMBLIN.
Fig.43 : Comparaison des chromatogrammes obtenus après 5s et 15s de chasse en présence d'hydrogénocarbonate marqué.
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.3
Le cycle de Calvin-Benson-Bassham
Fig.44 : Le cycle de Calvin-Benson-Bassham et le devenir du triose phosphate
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.4
La ribulose bis-phosphate carboxylase-oxygénase
Fig.46 : Structure de la RuBisCO de la microalgue verte Chlamydomonas reinhardtii.
Source A : http://www.jbc.org/content/276/51/48159/F2.large.jpg - Source B : sous licence Creative Commons Paternité-Pas d'Utilisation Commerciale-Partage à l'Identique 3.0 États-Unis. Disponible sur : http://chem.libretexts.org/LibreTexts/University_of_California_Davis/UCD_Chem_124A%3A_Berben/Ribulose_1%2C5-bisphosphate_carboxylase_%28rubisco%29/Rubisco_1
La photorespiration
Le devenir des trioses phosphates formés dans le cycle de Calvin-Benson-Bassham
Fig.49 : Régulation du devenir des trioses phosphates issues du cycle de Calvin-Benson-Bassham.
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.8
Les plantes en C4 et les plantes CAM
Fig.50 : La capacité de fixation maximale du CO2 est atteinte pour des concentration plus faible de CO2 chez les plantes en C4 que chez les plantes en C3
Source : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/22-C4.htm - Tous droits réservés - Biologie et Multimédia - Université Pierre et Marie Curie - UFR des Sciences de la Vie
La fixation du carbone chez les plantes en C4
Fig.53 : La phase thermochimique de la photosynthèse des plantes en C4
Source A : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/22-C4.htm et Source B : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/22-C4.htm - Tous droits réservés - Biologie et Multimédia - Université Pierre et Marie Curie - UFR des Sciences de la Vie
Fig.53 : La phase thermochimique de la photosynthèse des plantes en C4
Source : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/22-C4.htm - Tous droits réservés - Biologie et Multimédia - Université Pierre et Marie Curie - UFR des Sciences de la Vie
Avantage écologique et agronomique des plantes en C4
Fig.55 : Effet de la température sur la capacité à fixer le dioxyde de carbone des plantes en C3 et en C4.
Source A : Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press - Source B : licence CC BY-SA 2.5. Disponible sur : Encelia: https://en.wikipedia.org/wiki/Encelia_californica - Source C : licence CC by 3.0. Disponible sur : Atriplex: https://en.wikipedia.org/wiki/Atriplex
Fig.56 : Impact de la température foliaire et de la concentration atmosphérique en CO2 sur la capacité photosynthétique d'une plante en C3 et en C4.
Source A : https://en.wikipedia.org/wiki/Larrea_divaricata, Licence CC by 2.0. - Source B: https://en.wikipedia.org/wiki/Tidestromia, Licence CC by-sa 3.0. - Source C : Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press
La fixation du carbone chez les plantes crassulescentes
Fig.57 : Exemples de plantes crassulescentes.
Sources : (A et B) : Prof. B Schoefs©, (C) https://en.wikipedia.org/wiki/Kalanchoe
Fig.58 : La fixation du carbone chez les plantes crassulescentes est découplée au cours de la journée.
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.11
Les anhydrases carbonique : des enzymes cruciales pour la mise solubilisation du dioxyde de carbone
Pour en savoir plus
L'antenne collectrice du photosystème II : un trimère
Fig.62 : Interaction entre deux trimères d'antennes collectrices de l'énergie lumineuse.
Source : Barros et al. (2009)
Listes des encarts
Mesure quantitative du dégagement d'oxygène
Fig.66A
© Gilles Carpentier
Fig.66B : L'électrode de Clark.
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 1.5
Mesure du dégagement d'oxygène par fluorescence
Fig.67 : Principes du colorant Redflash et de l'oxymètre sans contact.
Image by courtesy of Pyro Science GmbH (Germany)
La ressource pédagogique
Situation-problème : comprendre les fonctionnements, rôle et importance de la photosynthèse
Situation initiale : L'atmosphère terrestre primitive et son évolution
Les modifications de la composition de l'atmosphère terrestre résultent de l'apparition de la photosynthèse
Fig.3 : L'histoire des variations de composition de l'atmosphère terrestre
Ciavatti 1999. SVT Term S,
Phase de recherche
La photosynthèse : définition, importance et rôle pour la biosphère
La photosynthèse : son fonctionnement
La photosynthèse : importance et rôle pour la biosphère
Fig.5 : Exemples de chaînes alimentaires reposant sur les producteurs primaires.
© EnchantedLearning.com
Fig.6 : Le cycle formé par la respiration et la photosynthèse
© Cambridge Univ Press
La phase claire ou phase photochimique
Phase de recherche expérimentale
Les expériences fondatrices : Pelletier, Caventou et Engelmann
Les expériences historiques
Fig.12 : Microspectrophotomètre créé par C. ZEISS pour les expériences d'ENGELMANN.
Dessin date de 1889. Disponible sur : http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/indexmag.html?http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artmay08/rh-british5.html
Fig.13 : Schéma résumant les résultats de l'expérience d'ENGELMANN.
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig2.1
Le spectre d'action du dégagement d'oxygène et les pigments : chlorophylles, caroténoïdes et phycobilines
Fig.15 : Spectres d'absorbance et structures des principales formes de chlorophylles des organismes eucaryotes.
Figure A et B © B.Schoefs - Figure C © M.Bertrand pour le spectre ; pour la molécule https://fr.wikipedia.org/wiki/Cholorophylle_c2
Les pigments chlorophylle, caroténoïdes et phycobilines
Les caroténoïdes
Figure 1.2.2.4.2. F2. Les xanthophylles : exemples de leur diversité structurale.
B. Schoefs, Hubertl, M. bertrand
Les tétrapyrroles ouverts
Fig.19 : Structures de la phycocyanobiline et la phycoerythrobiline.
© B. Schoefs pour les photographies et les structures
Le Photosystème II
Fig.28 : Oscillation de l'émission d'oxygène en fonction du nombre d'éclairs
© Charles Yocum - Disponible sur : http://photobiology.info/YocumOxy.html
Fig.29 : Schéma du mécanisme de la photo-oxydation de l'eau.
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 4.16
Le Photosystème I et ses relations avec le photosystème II
Fig.31 : Structure de la pochette abritant QB.
Source: Krammer et al. 2009
Fig.32 : Photosynthetic electron transport chain of the thylakoid membrane.
Photosynthetic electron transport chain of the thylakoid membrane" by Somepics (Own work). Disponible sur : https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AThylakoid_membrane_3.svg. [Consulté le 14/02/2017]. Sous licence CC BY-SA 4.0 : http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0
La production d'ATP dans le chloroplaste
La phase sombre ou phase thermochimique
La fixation du CO2
L'expérience historique de Calvin-Benson-Bassham
Fig.41 : Lollipop, le dispositif utilisé pour préparer les échantillons de microalgues incorporant le 14CO2 dans les composés organiques constituant le cycle de Calvin.
Source : A. http://biochimej.univangers.fr/Page2/COURS/Zsuite/2Photosynthese/7CycleCALVIN/1CycleCALVIN.htm - Source : B. Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.1
Fig.42 : Séparation et identification des molécules marquées au carbone 14.
Source A : Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.2. - Source B : @ TREMBLIN.
Fig.43 : Comparaison des chromatogrammes obtenus après 5s et 15s de chasse en présence d'hydrogénocarbonate marqué.
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.3
Fig.44 : Le cycle de Calvin-Benson-Bassham et le devenir du triose phosphate
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.4
La ribulose bisphosphate carboxylase-oxygénase
Fig.46 : Structure de la RuBisCO de la microalgue verte Chlamydomonas reinhardtii.
Source A : http://www.jbc.org/content/276/51/48159/F2.large.jpg - Source B : sous licence Creative Commons Paternité-Pas d'Utilisation Commerciale-Partage à l'Identique 3.0 États-Unis. Disponible sur : http://chem.libretexts.org/LibreTexts/University_of_California_Davis/UCD_Chem_124A%3A_Berben/Ribulose_1%2C5-bisphosphate_carboxylase_%28rubisco%29/Rubisco_1
Le devenir des trioses phosphates formés dans le cycle de Calvin-Benson-Bassham
Fig.49 : Régulation du devenir des trioses phosphates issues du cycle de Calvin-Benson-Bassham.
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.8
Les plantes en C4 et les plantes CAM
Les plantes en C4 et les plantes CAM
Fig.50 : La capacité de fixation maximale du CO2 est atteinte pour des concentration plus faible de CO2 chez les plantes en C4 que chez les plantes en C3
Source : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/22-C4.htm - Tous droits réservés - Biologie et Multimédia - Université Pierre et Marie Curie - UFR des Sciences de la Vie
La fixation du carbone chez les plantes en C4
Fig.53 : La phase thermochimique de la photosynthèse des plantes en C4
Source A : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/22-C4.htm et Source B : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese-cours/22-C4.htm - Tous droits réservés - Biologie et Multimédia - Université Pierre et Marie Curie - UFR des Sciences de la Vie
Avantage écologique et agronomique des plantes en C4
Fig.55 : Effet de la température sur la capacité à fixer le dioxyde de carbone des plantes en C3 et en C4.
Source A : Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press - Source B : licence CC BY-SA 2.5. Disponible sur : Encelia: https://en.wikipedia.org/wiki/Encelia_californica - Source C : licence CC by 3.0. Disponible sur : Atriplex: https://en.wikipedia.org/wiki/Atriplex
Fig.56 : Impact de la température foliaire et de la concentration atmosphérique en CO2 sur la capacité photosynthétique d'une plante en C3 et en C4.
Source A : https://en.wikipedia.org/wiki/Larrea_divaricata, Licence CC by 2.0. - Source B: https://en.wikipedia.org/wiki/Tidestromia, Licence CC by-sa 3.0. - Source C : Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press
La fixation du carbone chez les plantes crassulescentes
Fig.57 : Exemples de plantes crassulescentes.
Sources : (A et B) : Prof. B Schoefs©, (C) https://en.wikipedia.org/wiki/Kalanchoe
Fig.58 : La fixation du carbone chez les plantes crassulescentes est découplée au cours de la journée.
Hall and Rao (1994) Photosynthesis. 5th edition, Cambridge Univ Press, Fig 6.11