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D'où viennent les ions H+ dans les réactions lumineuses ?


Dans les réactions dépendantes de la lumière de la photosynthèse, H+ les ions passent dans l'espace thylakoïde. D'où viennent ces protons ?


La photolyse de l'eau est couplée à la réduction de la plastaquinone (Q) dans le photosystème II (PSII) comme résumé dans ce schéma, adapté de Berg et al.:

La réaction globale (qui s'équilibre) est :

2 heures2O + 2 Q + 4 H+ = O2 + 2 QH2 + 4H+

Mais les 4H+ des deux côtés de l'équation ne sont pas les mêmes. La génération d'ions hydrogène dans la lumière thylakoïde est couplée à l'absorption d'ions hydrogène du stroma lorsque la plastoquinone est réduite. Ceci est rendu possible grâce à la disposition membranaire des composants du photosystème II. Par conséquent, un gradient électrochimique est établi qui peut être utilisé pour générer l'ATP nécessaire à la photosynthèse.


D'où viennent les ions H+ dans les réactions lumineuses ? - La biologie

L'objectif global des réactions dépendantes de la lumière est de convertir l'énergie lumineuse en énergie chimique. Cette énergie chimique sera utilisée par le cycle de Calvin pour alimenter l'assemblage des molécules de sucre.

Les réactions dépendantes de la lumière commencent dans un groupement de molécules de pigment et de protéines appelé photosystème. Des photosystèmes existent dans les membranes des thylakoïdes. Une molécule de pigment dans le photosystème absorbe un photon, une quantité ou un « paquet » d'énergie lumineuse, à la fois.

Un photon d'énergie lumineuse se déplace jusqu'à ce qu'il atteigne une molécule de pigment, telle que la chlorophylle. Le photon provoque l'excitation d'un électron dans la chlorophylle. L'énergie donnée à l'électron se déplace ensuite d'une molécule de pigment à une autre jusqu'à ce qu'elle atteigne une paire de chlorophylle une molécules appelées centre de réaction. Cette énergie excite alors un électron dans le centre de réaction, le faisant se libérer et être transmis à l'accepteur d'électrons primaire. On dit donc que le centre réactionnel « fait don » d'un électron à l'accepteur primaire d'électrons (figure 1).

Figure 1. L'énergie lumineuse est absorbée par une molécule de chlorophylle et le photon est transmis le long d'une voie vers d'autres molécules de chlorophylle. L'énergie culmine dans une molécule de chlorophylle trouvée dans le centre de réaction. L'énergie « excite » suffisamment l'un de ses électrons pour quitter la molécule et être transféré à un accepteur d'électrons primaire voisin. Une molécule d'eau se divise pour libérer un électron, qui est nécessaire pour remplacer celui donné. Des ions d'oxygène et d'hydrogène sont également formés à partir de la division de l'eau.

Pour remplacer l'électron dans le centre de réaction, une molécule d'eau est divisée. Cette division libère un électron et entraîne la formation d'oxygène (O2) et des ions hydrogène (H + ) dans l'espace thylakoïde. Techniquement, chaque cassure d'une molécule d'eau libère une paire d'électrons, et peut donc remplacer deux électrons donnés.

Le remplacement de l'électron permet au centre réactionnel de répondre à un autre photon. Les molécules d'oxygène produites en tant que sous-produits se retrouvent dans le milieu environnant. Les ions hydrogène jouent un rôle critique dans le reste des réactions dépendantes de la lumière.

Gardez à l'esprit que le but des réactions dépendantes de la lumière est de convertir l'énergie solaire en vecteurs chimiques qui seront utilisés dans le cycle de Calvin. Chez les eucaryotes, deux photosystèmes existent, le premier est appelé photosystème II, qui est nommé pour l'ordre de sa découverte plutôt que pour l'ordre de fonction.

Après l'impact du photon, le photosystème II transfère l'électron libre à la première d'une série de protéines à l'intérieur de la membrane thylacoïdienne appelée chaîne de transport d'électrons. Lorsque l'électron passe le long de ces protéines, l'énergie de l'électron alimente les pompes à membrane qui déplacent activement les ions hydrogène contre leur gradient de concentration du stroma vers l'espace thylakoïde. Ceci est assez analogue au processus qui se produit dans la mitochondrie dans laquelle une chaîne de transport d'électrons pompe des ions hydrogène du stroma mitochondrial à travers la membrane interne et dans l'espace intermembranaire, créant un gradient électrochimique. Une fois l'énergie utilisée, l'électron est accepté par une molécule de pigment dans le photosystème suivant, appelé photosystème I (figure 2).

Figure 2. À partir du photosystème II, l'électron excité se déplace le long d'une série de protéines. Ce système de transport d'électrons utilise l'énergie de l'électron pour pomper des ions hydrogène à l'intérieur du thylakoïde. Une molécule de pigment dans le photosystème I accepte l'électron.


D'où viennent les ions H+ dans les réactions lumineuses ? - La biologie

Mesure des ions hydrogène (H+) en solution : Plus il y a d'ions hydrogène (H+) plus une solution est acide.

D'où viennent les ions hydrogène (H+) ? Eh bien, tout cela fait vraiment partie de l'eau.

  • L'eau (H2O) se divise en ions hydrogène (H+) et ions hydroxyle (OH-).
  • Lorsqu'il y a des parts égales d'ions hydrogène (H+) et d'ions hydroxyle (OH-) conduisant à un rapport de 1:1, le pH est neutre (7).

Parfois, d'autres produits chimiques sont présents qui sont dissous par l'eau. Les morceaux qui en résultent peuvent contenir un ion hydrogène (H+) ou un ion hydroxyle (OH-). Cela changera le pH.

Les acides ajoutent des ions hydrogène (H+) aux solutions.

  • L'acide chlorhydrique (HCl) se divise en ions hydrogène (H+) et en ions chlorure (Cl-).
  • Extra H+ signifie solution acide (plus de parties égales).
  • le ratio 1:1 est modifié, maintenant il y a trop de H+, ça devient acide.

Les bases ajoutent de l'ion hydroxyle (OH-) aux solutions.

  • La solution d'hydroxyde de sodium (NaOH) se divise en sodium (Na+) et en ions hydroxyle (OH-).
  • Rapport de décalage des ions hydroxyles supplémentaires (OH-) (moins de H+ libre que la normale).
  • le rapport 1:1 est modifié, il y a maintenant trop peu d'hydrogène (H+) et il y a des ions OH- « supplémentaires ».
  • La solution devient basique.

Tout ce qui est trop acide ou trop basique dégradera la matière organique. Les tissus sont détruits, les cellules vont mourir ou du moins ne pas fonctionner correctement.


Les réactions dépendantes de la lumière de la photosynthèse

Il y en a deux photosystèmes constitué de chlorophylle et de molécules associées.

Le premier de la chaîne - le photosystème II - absorbe mieux la lumière à une longueur d'onde de 680 nm et est appelé P680 (également parfois appelé P690).

Le second - le photosystème I - absorbe mieux la lumière à une longueur d'onde de 700 nm et est donc appelé P700. [Les numéros II et I se réfèrent à l'ordre de découverte, pas à la position dans la chaîne.]

Un certain nombre de molécules de chlorophylle forment un "complexe d'antennes" qui absorbe l'énergie lumineuse des photons et transmet cette énergie à un centre de réaction.

Cette perte d'électrons est compensée par les électrons prélevés dans l'eau au cours du processus de photolyse.

La photolyse est la division de l'eau par la lumière - la base de photophosphorylation non cyclique.

Cela nécessite un approvisionnement continu en eau comme matière première pour le processus.

Les complexe évolutif d'oxygène (partie du photosystème II) est effectivement une enzyme qui effectue l'oxydation de l'eau. Il contient 4 ions manganèse et 1 ion calcium comme cofacteurs, qui passent par 4 états d'oxydoréduction.

La réaction de photolyse peut s'écrire comme suit :

L'oxygène est libéré comme sous-produit.

Les ions hydrogène (H + , protons) sont libérés dans la lumière du thylakoïde.

Cet ATP est utilisé dans les étapes indépendantes de la lumière de la photosynthèse.

Une fois que P700 a reçu un autre photon, les électrons reçoivent une deuxième excitation - les élevant à un niveau d'énergie plus élevé qu'auparavant - et ils sont transmis à un autre ensemble d'accepteurs/porteurs d'électrons.

À la fin de cette chaîne, les électrons sont transmis au NADP, qui agit à la fois comme un accepteur d'électrons et un accepteur d'ions hydrogène. Cela entraîne la production de NADP réduit, qui est utilisé dans les étapes indépendantes de la lumière de la photosynthèse.


D'où viennent les ions hydrogène pour les photosystèmes des réactions dépendantes de la lumière ?

Explication : le premier complexe protéique des réactions dépendantes de la lumière, qui est situé dans la membrane thylacoïdienne, et la chaîne de transport d'électrons en est également un facteur mais il n'en fait pas mention.

ça devrait être briana qui l'a pour moi

photosystème 2, photosystème 1, pompage d'hydrogène. et faire du NADPH

La bonne réponse à la question Briana est l'option A qui est une flèche ondulée qui montre le système photo I.

Explication : Photosytem II est un système dépendant de la lumière, qui absorbe l'énergie lumineuse et génère des électrons et des ions d'hydrogène et d'oxygène à partir de la décomposition des molécules d'eau. Tandis que ces électrons sont l'entrée du photosystème I qui est un système indépendant de la lumière. NADP + reçoit des ions d'électrons et d'hydrogène à la fin du photosystème I, pas à la fin du photosystème II.

Les molécules d'eau sont décomposées en ions H+, électrons et molécules d'oxygène. Les molécules d'eau fournissent les ions H+ et les électrons qui sont utilisés dans les réactions dépendantes de la lumière.

Les molécules d'eau sont décomposées en ions H+, électrons et molécules d'oxygène. Les molécules d'eau fournissent les ions H+ et les électrons qui sont utilisés dans les réactions dépendantes de la lumière.

Les molécules d'eau sont décomposées en ions H+, électrons et molécules d'oxygène. Les molécules d'eau fournissent les ions H+ et les électrons qui sont utilisés dans les réactions dépendantes de la lumière. J'ai trouvé cette réponse en ligne. J'espère que cette réponse est utile.


Photosynthèse

photosysntèse moyen de conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique.

Explication:

La photosynthèse est nécessaire pour la conversion de l'énergie lumineuse par une réaction lumineuse ou une réaction de Hill suivie d'une réaction sombre. la photosynthèse fournit les agents nécessaires à la formation de l'unité énergétique, c'est-à-dire le glucose ou d'autres sucres. c'est comme la réponse précédente l'a mentionné, c'est le chloroplaste qui stocke la nourriture pour une utilisation ultérieure.

cette nourriture stockée est également transportée vers la plante à l'aide de phloème. (transport de phloème)

Tout le monde est le bienvenu pour me corriger
Bravo !

Parce que c'est la partie où le glucose est produit. La partie dépendante de la lumière a pour fonction de fixer l'énergie lumineuse du soleil sous forme de molécule d'ATP. Cet ATP sera utilisé dans la partie indépendante de la lumière pour établir les liaisons à haute énergie dans la molécule de glucose.

La lumière fournit de l'énergie pour la synthèse du glucose à partir du dioxyde de carbone et de l'eau pendant la photosynthèse.

La photosynthèse est une réaction photochimique impliquant 2 étapes principales, à savoir la réaction à la lumière ou la réaction de Hill et la réaction à l'obscurité ou la réaction de Blackmann.

La réaction lumineuse se produit en présence de lumière. Une réaction sombre peut se produire en l'absence de lumière mais dépend du produit final de la réaction lumineuse. Ainsi, la réaction claire doit précéder la réaction sombre.

Au cours de la réaction lumineuse, la chlorophylle emprisonne la lumière et l'énergie solaire est convertie en énergie chimique sous forme de molécules d'ATP. Cela peut se produire parce que l'énergie lumineuse est utilisée pour diviser l'eau. Les produits de cette réaction sont l'oxygène (oui pour nous les hétérotrophes !) et les ions hydrogène. Les ions hydrogène sont utilisés pour fabriquer l'ATP mentionné précédemment.

Voici une vidéo montrant la formation d'oxygène dans la réaction lumineuse.

Vidéo de : Noel Pauller

Les molécules d'ATP fournissent de l'énergie pour les réactions synthétiques lors de la réaction sombre de la photosynthèse et sont converties en molécules d'ADP.

Les molécules d'ADP, ainsi formées lors de la réaction à l'obscurité, sont reconverties en molécules d'ATP lors de la réaction à la lumière.

La lumière est donc nécessaire au processus de photosynthèse pour fournir de l'énergie aux réactions de synthèse.

La synthèse de molécules d'ATP en présence de lumière est appelée photo-phosphorylation.



Transport de soluté à travers les membranes dans l'usine

Les sels minéraux sont absorbés par les plantes sous leur forme ionique, de même que leur transport au sein des plantes. Certains solutés tels que les sucres sont cependant transportés à travers les membranes à l'état non chargé.

Pour les solutés non chargés (non électrolytes), leur mouvement à travers la membrane dépend de leur gradient de concentration, c'est-à-dire du gradient de potentiel chimique uniquement sur les deux côtés de la membrane. Mais, dans le cas de solutés ou d'ions chargés (électrolytes), la situation devient différente.

Étant donné que les solutés ou les ions chargés portent une charge électrique, leur mouvement à travers la membrane dépend non seulement de leur potentiel chimique mais aussi de leur potentiel électrique. En d'autres termes, le transport des ions à travers la membrane dépend de leur gradient potentiel électrochimique. Par conséquent, les propriétés électriques de la cellule ou son potentiel transmembranaire sont des composants très importants du transport des ions à travers les membranes.

Dans les deux cas, le transport des solutés à travers la membrane est appelé transport passif s'il se fait le long du gradient de potentiel chimique ou du gradient de potentiel électrochimique (pour les non-électrolytes et les électrolytes respectivement). Lorsque le transport de soluté à travers la membrane se produit contre le gradient de potentiel chimique ou le gradient de potentiel électrochimique, il est appelé transport actif et nécessite un apport d'énergie supplémentaire (Fig. 7.6).

Le mouvement des solutés dans le cytosol à travers la membrane (telle que la membrane plasmique ou le tonoplaste) est appelé afflux tandis que leur sortie du cytosol est appelée efflux. Ces dernières années, de nombreux travaux ont été réalisés sur la perméabilité des membranes cellulaires, en particulier la membrane plasmique et le tonoplaste (membrane vacuolaire) et divers transporteurs transmembranaires (protéines) ont été identifiés dans ces membranes, ce qui améliore le mouvement des solutés à travers ces membranes. Ces protéines de transport sont hautement spécifiques avec une structure complexe et différents modèles ont été donnés par les scientifiques pour expliquer leur fonctionnement.

Ces protéines transporteuses membranaires peuvent être regroupées en trois catégories :

1. Canaux ioniques :

je. Les canaux ioniques sont des protéines transmembranaires qui fonctionnent comme des pores sélectifs à travers lesquels les ions peuvent diffuser facilement à travers la membrane.

ii. Les canaux ioniques sont généralement hautement spécifiques pour une ou un nombre limité d'espèces ioniques. La spécificité dépend de la taille du pore et de la densité des charges électriques de surface sur son revêtement intérieur plus que de la liaison sélective des ions.

iii. Le transport des ions à travers les canaux est toujours passif.

iv. Les canaux ne sont pas ouverts tout le temps mais sont ‘gate’ (Fig. 7.7). Les portes s'ouvrent ou se ferment en réponse à des stimuli externes qui incluent (i) des changements de tension, (ii) la lumière, (iii) la liaison aux hormones et (iv) les ions eux-mêmes. Lorsque les portes sont ouvertes, les ions peuvent diffuser à travers les canaux mais pas lorsqu'ils sont fermés.

On pense que les protéines de canal contiennent une région de détection ou un capteur qui répond au stimulus approprié en changeant la conformation de la protéine de canal ouvrant la porte.

v. Parce que les ions portent une charge et sont mobiles, leur diffusion à travers le canal membranaire établit un courant électrique, qui peut être détecté par une technique spéciale connue sous le nom d'électrophysiologie patch-clamp.

vi. Des études patch-clamp ont montré que pour un ion donné tel que K + , une membrane donnée possède une variété de canaux qui peuvent s'ouvrir dans différentes plages de tension ou en réponse à différents stimuli tels que les concentrations de K + et Ca 2+, le pH, les protéines kinases et phosphatases, etc.

vii. Les ions peuvent diffuser à travers un canal ouvert avec une rapidité aussi élevée que 10 8 s -1 .

viii. Les canaux qui permettent le transport vers l'intérieur des ions (c'est-à-dire vers le côté du cytosol) sont appelés canaux rectifiants vers l'intérieur ou vers l'intérieur et ceux qui permettent la diffusion vers l'extérieur (c'est-à-dire du cytosol vers l'autre côté) sont appelés canaux rectifiants vers l'extérieur ou vers l'extérieur.

ix. Les canaux Ca 2+ se rectifient vers l'intérieur tandis que les canaux anioniques sont toujours vers l'extérieur (pour le transport de ces ions dans le sens inverse, des mécanismes de transport actifs sont nécessaires)

X. K+ est exceptionnel. Il peut diffuser vers l'intérieur ou vers l'extérieur à travers la membrane à travers des canaux en fonction respectivement d'un potentiel membranaire plus négatif ou plus positif.

xi. De nombreuses protéines de canal sont inductibles, c'est-à-dire qu'elles sont synthétisées par la cellule lorsqu'un soluté particulier est disponible pour l'absorption.

(Certains canaux vacuolaires lents (SV) peuvent être présents sur le tonoplaste qui permettent la diffusion de certains cations et également des anions de la vacuole au cytosol).

2. Transporteurs :

je. Ces protéines de transport transmembranaire ne forment pas de pores dans la membrane, mais se lient sélectivement au soluté à transporter vers un site spécifique sur elles. Cela provoque un changement de conformation de la protéine porteuse qui expose le soluté de l'autre côté de la membrane. Une fois le soluté libéré du site de liaison, la protéine porteuse revient à sa conformation d'origine pour récupérer une nouvelle molécule de soluté ou un ion (Fig. 7.2). Ainsi, la liaison et la libération du soluté par le support sont similaires à une réaction catalysée par une enzyme.

ii. Le transport de solutés médié par un transporteur permet le transport d'une gamme beaucoup plus large de solutés, mais est plus lent (environ 10 4 – 10 5 s -1 ) par rapport au transport de soluté médié par le canal.

iii. Le transport de soluté médié par un transporteur peut être de deux types :

Transport passif:

Le transport passif des solutés à médiation par les transporteurs se produit le long du gradient de potentiel électrochimique et ne nécessite pas de dépense d'énergie. Cela a également été appelé diffusion facilitée. Selon certains scientifiques, le transport passif médié par les transporteurs et le transport médié par les canaux devraient relever de la diffusion facilitée.

Transport actif:

Le transport actif des solutés médié par le transporteur a lieu contre le gradient de potentiel électrochimique et nécessite un apport supplémentaire d'énergie qui provient principalement de l'hydrolyse de l'ATP. Dans de tels cas, les protéines porteuses sont appelées « pompes » et le transport des solutés est appelé transport actif primaire car il utilise directement l'énergie de l'hydrolyse de l'ATP.

3. Pompes :

Comme mentionné précédemment, les protéines de transport membranaire impliquées dans le transport actif primaire du soluté sont appelées pompes. La plupart des pompes transportent des ions tels que H + et Ca 2+ à travers la membrane et sont appelées pompes à ions. Certaines pompes (telles que celles de la catégorie des transporteurs ABC) peuvent également transporter de gros solutés organiques à travers les membranes.

Les pompes ioniques peuvent être de deux types :

(i) Pompes électroneutres et

Les pompes électro neutres sont celles qui sont associées au transport d'ions sans mouvement net de charge à travers la membrane. Par exemple, H + /K + -ATPase de certaines cellules animales, pompe un H + pour chaque K + absorbé sans mouvement net de charge. C'est donc une pompe électro neutre.

D'un autre côté, les pompes électrogènes transportent des ions impliquant un mouvement net de charge à travers la membrane. Par exemple, la H + -ATPase trouvée dans les cellules végétales et animales pompe H + avec un mouvement net d'une charge positive. Il s'agit donc d'une pompe électro gène. (La Na + /K + – ATPase des cellules animales telles que les neurones, est également un exemple de pompes électrogéniques car elle expulse trois ions Na + pour deux ions K + absorbés, ce qui entraîne un mouvement net vers l'extérieur d'une charge positive .)

La H + -ATPase, la H + -PPase et la Ca 2+ -ATPase sont les pompes électrogéniques les plus courantes dans les cellules végétales et leur direction est vers l'extérieur. (Par conséquent, d'autres mécanismes (transport actif secondaire) sont nécessaires pour l'absorption de la plupart des nutriments minéraux).

Voici un bref compte rendu de certaines des pompes les plus courantes dans les cellules végétales :

(i) Pompes à proton-ATPase (H + -ATPases) :

Ces pompes sont également connues sous le nom d'ATPases de type P et se trouvent dans la membrane plasmique, le tonoplaste et éventuellement d'autres membranes cellulaires. Celles-ci sont structurellement distinctes et fonctionnent à l'inverse des ATPases de type F, c'est-à-dire qu'elles hydrolysent l'ATP au lieu de le synthétiser (les ATPases des mitochondries et des chloroplastes sont également appelées ATPases de type F)

La figure 7.8 montre un modèle de membrane plasmique H + – ATPase (également connue sous le nom d'ATPase de type P). Cette protéine enzymatique est un polypeptide à chaîne unique avec 10 segments ou domaines transmembranaires hydrophobes (seulement trois d'entre eux sont représentés sous forme de bobines hélicoïdales tandis que d'autres sont représentés sous forme de cylindres sur la figure).

Ces segments sont reliés par des boucles hydrophiles qui se projettent dans le cyto­sol et la paroi cellulaire (apoplaste). On pense que le site de liaison de l'ATP est un résidu d'acide aspartique (D) situé sur la boucle reliant les 4e et 5e segments vers le côté cytosilique. L'hydrolyse de l'ATP provoque un changement de conformation de la protéine et un ion H + est transporté du cytosol vers l'extérieur à travers la membrane plasmique.

Les H+ – ATPases de la membrane plasmique et du tonoplaste sont différentes.

H+-ATPases membranaires plasmiques :

je. Ceux-ci sont typiquement inhibés par les ions vandate (VO3 – ) mais sont insensibles aux autres ions tels que NO3 – .

ii. Un seul proton (H + ) est situé en trans pour chaque molécule d'ATP hydrolysée.

je. Ceux-ci sont insensibles à la VO3 – mais sont fortement inhibés par le NO3 – .

ii. Deux protons (2H + ) sont situés en trans pour chaque molécule d'ATP hydrolysée.

iii. Ressemble structurellement aux ATPases de type F des mitochondries et peut être séparé en deux complexes analogues à F0 et F1, contrairement aux premiers, ils ne sont pas inhibés par l'oligomycine ou les azotures.

(ii) Proton-pyrophosphatases (H + – PPases) :

je. On les trouve principalement dans les tonoplastes, mais peuvent également se produire dans la membrane des corps de Golgi. Ils pompent des protons dans la lumière de la vacuole et des citernes de Golgi.

ii. Ces pompes semblent fonctionner en parallèle avec les ATPases vacuolaires pour créer un gradient de protons à travers le tonoplaste. Cette protéine enzymatique est constituée d'une seule chaîne polypeptidique d'une masse moléculaire de 80 kD et utilise l'énergie provenant de l'hydrolyse du pyrophosphate inorganique (PPi).

iii. L'énergie libre libérée par l'hydrolyse du PPi est inférieure à celle obtenue par l'hydrolyse de l'ATP. Vacuolaire H + – PPase ne transporte qu'un seul H + par molécule PPi hydrolysée.

(iii) ATPases de pompage de calcium (Ca 2+ -ATPases) :

je. Ceux-ci se trouvent dans la membrane plasmique, le tonoplaste et éventuellement d'autres membranes cellulaires telles que celles des chloroplastes et du RE.

ii. Ces pompes couplent l'hydrolyse de l'ATP avec la translocation de Ca 2+ à travers la membrane.

(iv) Transporteurs de cassettes contraignantes ATP (transporteurs ABC) :

Certains gros métabolites tels que les anthocyanes et d'autres produits végétaux secondaires sont retirés du cytosol et transportés à travers le tonoplaste vers la vacuole via des transporteurs ABC situés sur le tonoplaste qui consomment directement de l'ATP. Récemment, des transporteurs ABC ont également été signalés à partir de la membrane plasmique et également des mitochondries.

Transport actif secondaire : Symport et Antiport :

Un grand nombre de nutriments sont transportés à travers les membranes cellulaires contre leur potentiel chimique ou leurs gradients de potentiel électrochimique par un mécanisme de transport actif secondaire qui n'utilise pas l'énergie libérée par l'hydrolyse de l'ATP directement mais indirectement via l'énergie stockée dans le gradient de potentiel proton-électrochimique à travers le force motrice membranaire ou protonique.

Les pompes électrogéniques à proton-ATPase (H + -ATPase) servent de protéines porteuses de localisation trans de protons et l'énergie libre d'hydrolyse de l'ATP est conservée sous forme de gradient de protons à travers la membrane (plus de protons s'accumulant sur le côté extérieur). Ce gradient de protons, associé au potentiel membranaire normal, contribue au gradient de potentiel électrochimique des protons ou à une force motrice des protons qui a tendance à faire reculer les protons à travers la membrane via des protéines porteuses spécifiques situées ailleurs sur la même membrane.

Lorsque les protons retournent du côté cytosolique, la force motrice des protons générée par le transport électrogénique de H + peut être utilisée pour conduire le transport d'autres molécules de soluté ou d'ions contre leur gradient de potentiel chimique ou électrochimique à travers la même protéine porteuse à travers laquelle H + revient au cytosol. C'est ce qu'on appelle le transport actif secondaire et parce que les ions ou les molécules de deux substances différentes (H + et autre soluté) sont transportés en même temps par l'intermédiaire d'une protéine porteuse, ce processus de transport de soluté est également appelé mécanisme de cotransport.

Le mécanisme de transport actif secondaire ou de cotransport est de deux types :

Lorsque l'afflux de protons est couplé au mouvement d'un autre soluté dans la même direction, le mécanisme de cotransport est cellulaire en tant que symport et la protéine porteuse est appelée symporteur (Fig. 7.9A).

Lorsque l'afflux de protons est couplé à l'efflux d'un autre soluté, le mécanisme de cotransport est appelé antiport et la protéine porteuse impliquée est appelée antiporter (Fig. 7.9 B).

La figure 7.10 donne un aperçu des divers processus de transport de soluté à travers la membrane plasmique et le tonoplaste chez les plantes.


Réactions dépendantes de la lumière

Patrick enseigne la biologie AP depuis 14 ans et est lauréat de plusieurs prix d'enseignement.

Les réaction dépendante de la lumière est la première étape de la photosynthèse qui convertit l'énergie lumineuse en ATP. Les réaction dépendante de la lumière se déroule à l'intérieur des chloroplastes le long de la membrane thylacoïdienne.

La photosynthèse est un processus en 2 étapes. La première étape de ce processus est la récolte de l'énergie du soleil, et cette étape est appelée « les réactions dépendantes de la lumière », car elle dépend de la lumière. Donc, ce que cela fait, c'est que cela s'est produit sur la membrane thylacoïdienne et cela crée l'ATP et le NADPH qui sont nécessaires pour que la dernière moitié de la photosynthèse du cycle de Calvin se produise. Et il le fait par un processus connu sous le nom de chimiosmose. Regardons cela de plus près, je veux toujours aider les enfants à se rappeler qu'une plante est composée de milliers de millions de cellules individuelles. Chaque cellule contient des dizaines voire des centaines de chloroplastes et chacun de ces chloroplastes effectue la photosynthèse. Si nous examinons de plus près le chloroplaste, nous verrons ces piles de membranes qui sont en piles appelées granum et chaque disque individuel est appelé un thylakoïde et c'est dans la membrane thylakoïde que vous trouvez les molécules incrustées qui composent la lumière mécanismes de processus dépendants. Donc, ici, nous voyons les réactions dépendantes de la lumière ou parfois il s'agit simplement de réactions lumineuses et ce qui se passe, c'est que la récolte de la lumière est utilisée pour générer la molécule d'énergie ATP et le transporteur d'électrons à haute énergie appelé NADPH que le cycle de Calvin a besoin.

Où trouve-t-il les matériaux de construction pour cela? Eh bien, vous obtenez des ions adénosine diphosphate et phosphate qui ont été utilisés par le cycle de Calvin ainsi que des porteurs d'électrons vides positifs NADP qui ont également été utilisés par le cycle de Calvin. En fin de compte, l'oxygène gazeux est expulsé en tant que déchet des réactions dépendantes de la lumière. L'oxygène y venait de l'eau. Maintenant que nous en avons revu les bases, plongeons-nous dans les détails. Maintenant, vous pouvez voir un diagramme comme celui-ci dans votre manuel, ne vous inquiétez pas trop à ce sujet, je ne vais pas le lire et vous demander ensuite de mémoriser "c'est du plastique bien je sais" à la place je vais le faire concentrez-vous sur le processus global afin que vous puissiez ensuite retourner dans votre classe et dire "oh I get this." D'accord, cela dépend donc de 2 grandes collections de pigments de récolte de lumière ou de molécules de chlorophylle.

Et ils s'appellent photosystème 2 et photosystème 1, ça craint vraiment pour vous que celui-ci ait été nommé en premier, puis celui-ci en second. Désolé, car généralement, lorsque nous décrivons ce qui se passe pendant la photosynthèse, nous parlons d'abord du numéro 2, puis du numéro un, eh bien. Donc, ce qui se passe fondamentalement, c'est que l'énergie sous forme de lumière est absorbée par des pigments spéciaux comme je l'ai mentionné précédemment, appelés chlorophylle, ils transmettent cette énergie à l'un des centres appelés centre de réaction et cette molécule du centre de réaction peut en fait perdre quelques électrons et ces électrons emportent l'énergie. Tout comme un base-ball, si je le lance tout d'un coup, il a de l'énergie. Ainsi, il projette ces électrons à haute énergie et vous pouvez utiliser l'énergie de ces électrons à haute énergie pour faire des choses, tout comme vous utilisez des électrons à haute énergie pour faire bouger un ventilateur, votre iPod pour travailler ou votre téléviseur pour fonctionner. Maintenant, si vous continuez à retirer des électrons des molécules, ces électrons sont utilisés pour former les liaisons de ces molécules et ainsi les molécules vont se désagréger. Nous devons donc obtenir des remplacements et c'est le travail de cette extrémité du photosystème où vous avez une enzyme spéciale qui peut capter les électrons de l'eau.

Ce qui fait que l'eau se désagrège en ions hydrogène et oxygène gazeux, maintenant ces ions hydrogène se sont chargés positivement, pourquoi ? Parce que nous avons emporté leurs électrons. Maintenant, nous voyons ici quelque chose appelé génériquement le système de transport d'électrons ou système porteur d'électrons et ce qui se passe, vous avez un tas de molécules agissant en quelque sorte comme des fils et qui permettent le passage des électrons. Et cette chose juste ici au milieu qui agit comme une pompe et ce qu'elle fait, c'est qu'elle attrape les ions hydrogène de l'extérieur du thylakoïde et les pousse à l'intérieur du thylakoïde. Maintenant, nous avons déjà commencé à fabriquer des ions hydrogène à l'intérieur d'ici, donc nous forçons encore plus ici et ces ions hydrogène seront repoussés par ce processus en fait parce qu'il y a déjà un tas d'ions hydrogène et ils sont tous chargés positivement . C'est pourquoi il faut de l'énergie pour les forcer à entrer, tout comme vous essayez de pousser les enfants dans un petit placard ou ailleurs. La pression commence à monter, ne mettez pas les enfants dans un placard.

Finalement, ces électrons ont perdu leur énergie, pourquoi ? Il a été utilisé pour faire quelque chose, nous avons donc cet électron de faible énergie. Heureusement, le photosystème 1 a également absorbé en même temps la lumière et a donné son énergie de cette lumière à des électrons de haute énergie. Ils vont à cette molécule ici qui donne ces électrons de haute énergie au porteur d'électrons NADP positif. Si vous lui donnez 2 électrons, il devient chargé négativement et il attrape à nouveau un ion hydrogène de l'extérieur et il devient NADPH qui est l'une des deux choses requises par le cycle de Calvin pour qu'il fonctionne dans la fixation du carbone. Ainsi, le NADPH se dirige vers les enzymes qui flottent autour du stroma pour effectuer le cycle de Calvin.

La dernière chose que nous devons générer pour le cycle de Calvin est l'ATP, et c'est là que tous ces ions hydrogène que nous avons accumulés à l'intérieur de la membrane thylakoïde entrent en jeu. Maintenant, cette forte concentration d'ions hydrogène nous donne la possibilité de faire un certain travail. Cette différence d'ions hydrogène d'un côté à l'autre s'appelle un gradient chimiosmotique, c'est plus qu'un simple gradient de concentration car tous ces ions hydrogène que nous avons ajoutés de ce côté et retirés de ce côté ils ont été nous avons une charge et nous avons donc une région positive à l'intérieur d'ici, comparativement à l'extérieur est négative, donc ils sont attirés de l'autre côté et se repoussent mutuellement. Et cette chose ici est une molécule ou une collection de molécules appelées en fait et collectivement ATP synthase.

Ils forcent la turbine du barrage à tourner pour produire de l'électricité, ainsi que les ions d'hydrogène passent par ce canal, ils forcent l'ATP synthase ici à tourner littéralement, et pendant qu'il tourne, il change de forme, attrape un ADP et un phosphate et les enfonce ensemble pour faire de l'ATP, puis cet ATP s'envole vers le cycle de Calvin et voilà. Les réactions lumineuses, l'absorption de la lumière créent ce gradient chimiosmotique afin que vous puissiez créer de l'ATP et l'absorption de la lumière crée des électrons à haute énergie qui se rendent au cycle de Calvin sur NADPH.


Sommaire

  • Les plantes absorbent l'énergie du soleil pendant la photosynthèse.
  • Un photon de lumière frappe l'antenne du photosystème II (PSII) et atteint le centre de réaction.
  • L'eau se scinde en deux atomes d'hydrogène, qui deviennent alors des ions (H + ) libérant deux électrons. De l'oxygène gazeux est également libéré.
  • The electrons flow from PSII to PSI and lose energy to translocate the H + ions from the stroma into the thylakoid lumen.
  • Hydrogen ions flow through ATP synthase via chemiosmosis to form molecules of ATP.
  • Photosystem I releases electrons, which results in the formation of an NADPH molecule.

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