Les reactions lumineuses, comme l’indique leur nom, mobilisent l’energie lumineuse. Elles aboutissent a la meme finalite que les mitochondries des cellules animales ou vegetales: la production de molecules riches en energie chimique. La grande particularite de ces reactions lumineuses, c’est qu’elles parviennent a mobiliser l’energie des grains d’energie lumineuse: les photons. La rencontre initiale d’un photon et de la molecule de chlorophylle fait qu’un de ses electrons atteint un haut niveau d’energie. Il devient mobilisable tandis que la chlorophylle prend un nouvel electron dans l’eau environnante.
L’eau se dissocie, l’oxygene (qui est un dechet de ces reactions) est libere en meme temps que des ions H+ et l’electron qui circule, plein d’energie, va pouvoir aller a la rencontre d’une molecule nommee NADP pour la transformer en une molecule riche en energie qui lui est tres proche: NADPH. En meme temps, de l’ATP se forme dans le stroma etant donne le gradient qui s’y est forme suite au pompage dans le stroma d’ions H+, par l’espace thylacoide, a travers la membrane thylacoide. Les reactions obscures sont sans comparaison avec le fonctionnement des mitochondries.
Au cours de ces reactions obscures, la fixation du carbone est possible grace a l’action de l’ATP, comme source d’energie, et
Lorsqu’une molecule de pigment de l’antenne est excitee, son energie est transmise de proche en proche par resonance. Objectif: un couple de molecules de chlorophylle dans le centre de reaction photochimique. Elles produisent alors, associe a une molecule telle que la quinone, un electron riche en energie qui sera immediatement transmis sur une chaine de transport d’electrons dans la membrane thylacoide tandis que la molecule associee revient a sa position de depart. Dans les chloroplastes, deux photosystemes se succedent.
Le premier photosysteme, qui est nomme photosysteme II (! ) est destine a arracher des electrons a l’eau et a produire un gradient d’ions H+ qui engendrera par la suite la formation d’ATP. Apres avoir declenche cette formation d’ions H+, qui ne sont en fait que des protons puisqu’un atome d’hydrogene compte un proton et un electron, l’electron initialement excite est encore assez riche en energie pour pouvoir encore servir: il est confie a une chaine de transport qui l’amene au second photosysteme. Le second photosysteme, nomme photosysteme I (! , recupere cet electron et lui donne un surplus d’energie tiree du choc avec un nouveau photon. En guise d’aboutissement, il produit du NADPH. 3. Fixation du carbone La fixation du CO2 est une reaction qui consomme de l’energie car elle va en sens inverse de ce qui aurait lieu spontanement: une combustion de molecules organiques degageant du CO2. Il y a donc un prix energetique a payer et ce sont les reactions lumineuses de la photosynthese qui permettent de payer ce prix. La fixation de chaque molecule de CO2 consomme trois molecules d’ATP et de 2 molecules de NADPH.
La premiere etape de la fixation du CO2 est determinee par une enzyme nommee ribulose-biphosphate-carboxylase, particulierement lente et qui de ce fait represente plus de la moitie des proteines totales des chloroplastes. On estime qu’elle est la proteine la plus abondante sur Terre. Comme l’indique son nom, cette enzyme incorpore une molecule nommee ribulose-biphosphate. Or, elle est le dernier sous-produit des reactions de fixation du CO2. On a donc un fonctionnement en boucle, qu’on appelle Cycle de Calvin. On le voit ici sous une forme simplifiee, d’ou se trouve ecartee notamment l’integration de molecules d’eau:
