Les fonctions du chloroplaste (Chapitre 2)

Les fonctions du chloroplaste Thylakoïdes : - Protéines (50% des protéines du chloroplaste) 50 espèces moléculaires : enzymes, chaîne de transfert électrons, Photosystèmes. - Lipides polaires : riche en glycolipides (galactolipides à acides gras polyinsaturés) - - Pigments : 95%...

Les fonctions du chloroplaste Thylakoïdes : - Protéines (50% des protéines du chloroplaste) 50 espèces moléculaires : enzymes, chaîne de transfert électrons, Photosystèmes. - Lipides polaires : riche en glycolipides (galactolipides à acides gras polyinsaturés) - - Pigments : 95% des Caroténoïdes 100% des Chlorophylles Fonction du chloroplaste - Réduction et incorporation sous forme de composés organiques du Carbone, de l'azote et du soufre - Biosynthèse des AG insaturés et des glycolipides des chloroplastes (AG essentiels dont dépendent les animaux) - Biosynthèse des dérivés terpéniques : - Isoprénoïdes (Phytol, plastoquinones) - Caroténoïdes - Certaines hormones végétales I- Autonomie des chloroplastes : 1. Le chloroplaste en tant que compartiment cellulaire Le chloroplaste va avoir des fonctions spécialisé, il possède une membrane interne hémi-perméable (sélection de ce qui rentre et de ce qui sort), il y a également une pression osmotique et un PH spécifique. 2. Autonomie génétique du chloroplaste ADN : 1 à 10 x 10 puissance 9 daltons - Capacité de réplication de l'ADN - Capacité de transcription des gènes chloroplastiques - Capacité de synthèse des protéines : machinerie de traduction Le génome est très petit. Les gènes sont en générale répétés de manière inversé. La Rubisco existe sous deux formes une grande sous unité et une petite sous unité et l\'une de ses deux formes se situe dans le chloroplaste. → Grande sous unité (rbcL) 3. Limitation de l\'autonomie du chloroplaste La taille du génome du chloroplaste ne code que 20% des protéines dont il a besoin. Ce qui signifie que 80% des protéines du chloroplastes proviennent du génome nucléaire. Il est donc complètement dépendant de la cellule. La protéine est conduite au chloroplaste par une chaperone. II- Origine phylogénétique du chloroplaste Théorie endosymbiotique → Mereschkovsky ( fin XIX ème siècle). Les cyanobactérie sont des organisme procaryote phototrophe. Les cellules eucaryotes étaient auparavant hétérotrophe. On suppose que certaines bactéries eucaryotes ont internalisés une cyanobactérie ce mécanisme permis la formation des chloroplastes. Il y aurait dans une limasse des protéines codées par le génome du noyau de la cellule animale qui pourrait réaliser la photosynthèse. Il y a eu au cours de l\'alimentation de la limasse un transfert de gène du noyau de la cellule végétale vers le noyau de la cellule animale. Pour qu\'il y ait vraiment un chloroplaste fonctionnel il faudrait que cet organite apparaisse au niveau des cellules sexuels pour pouvoir être transmis à la descendance. III- La phototrophie photosynthétique → Les plantes sont photoautotrophes L\'autotrophie nécessite de l\'énergie, dans le cas du carbone elle peut être sous forme d\'énergie redox (NADPH, Ferredoxine) et d\'énergie chimique sous forme d\'ATP. Les chloroplastes eux sont phototrophe ce qui signifie qu\'ils se nourrissent du soleil, captation de la lumière (réactions photochimiques) puis conversion de l'énergie lumineuse en énergie redox et énergie chimique. IV- Les réactions photochimiques de la photosynthèse 1. Nature de la lumière La lumière est une onde (radiation électromagnétique) : radiation lumineuse. Vitesse de propagation de la lumière dans l\'espace : Célérité (C) = 3 X 10 puissance 8 m/s λ : Longueur d'onde (km, m, nm) ν : Fréquence (Hertz, 1Hz: 1s-1 ), nombre de λ dans 1 seconde T : Période (s), nombre de secondes dans 1 λ T = 1/ ν C = λ ν (m x s-1 ) Famille des radiations électromagnétiques :  La lumière peut être aussi considérée comme un flux de particules : les photons Photon : particule de masse nulle mais chargée d'énergie (quantum) se déplaçant à la vitesse C. Pour chaque λ, E = h ν = h c/ λ h : constante de Planck = 6.626 x 10-34 Js → Pas à connaître 2. Spectres d\'absorption et spectres d\'action La lumière n'est efficace pour la photosynthèse que si elle est absorbée. Certaines longueurs d\'onde sont absorbés et d\'autres sont transmise, on parle de lumière transmise. Spectre d\'absorption du pigment : pour un pigment donné quel longueur d\'onde absorbe t-il. Spectre d\'action : délimite le rôle des pigments pour la photosynthèse on parle de spectre d\'action de la photosynthèse et non des pigments. a\) *Spectres d\'absorption* Un pigment qui absorbe toutes les longueurs d\'onde sauf le rouge va transmettre le rouge. Un pigment noir va absorber toutes les longueurs d\'onde et n\'en transmettre aucune. Contrairement à un pigment blanc qui les transmettra toutes. Le végétale absorbe toutes les longueurs d\'onde sauf le rouge, le jaune et le vert qui seront transmises. Spectre d'absorption : Pourcentage de lumière absorbée en fonction de différentes longueurs d'ondes. Il donne des précisions quantitatives. Spectrophotomètre : Il mesure la Densité optique (D.O). Pour 1 λ donnée. D.O. = 1 → 1OO % d'absorbance. Elle est toujours comprise entre 0 et 1. b\) *Spectres d\'action* On parle de l\'intensité photosynthétique en fonction de la longueur d\'onde. Intensité photosynthétique : - Quantité de CO2 absorbé - Quantité d\'O2 dégagé - Quantité de glucides synthétisés On exprime tout ça en moles par unité de temps (s) et par unité de masse de matière végétale (g) pour un nombre de quanta équivalent. Experience d\'Engelman (1882) Utilisation d\'un prisme pour décomposer la lumière, et d\'utiliser des bactéries à chimiotactisme positif à l\'oxygène suite à cela il a remarqué que les bactéries se plaçaient au niveau des couleurs bleus et rouges donc ces couleurs ont des longueurs d\'ondes qui attirent plus l\'oxygène. c. *Comparaison de 2 types de spectres* Spectre d\'absorption et d\'action : Toutes les longueurs d\'ondes présentes dans l\'algue verte on l\'air d\'avoir une bonne activité photosynthétique. A l\'inverse il y a des longueurs d\'onde absorbés dans le rouges qui ne sont pas utiles pour la photosynthèse. 3. Les pigments chloroplastiques a) *Diversité de l\'équipement des chloroplastes selon les types de végétaux* La chlorophylle A est le pigments chlorophylle qui joue un rôle essentiel. A 3 ou 4m de profondeur il y a environ la totalité du spectre visible. Plus on descend en profondeur et moins il y a de rayonnement. b\) *Les chlorophylles* La structure moléculaire : Elles possèdent un noyau tétrapyrrolique et une chaîne phytol de 20 carbones. Une structure épique qui ressemble à celle de l\'hémoglobine. Dans la chaîne il y a un modèle à 4 carbones que l\'on appel isoprène. Très faible différence entre les 2 chlorophylle qui apporte pourtant une grande différence d\'absorption. La chlorophylle b est la plus polaire. Les spectres d\'absorption : La chlorophylle A à des piques qui encadrent ceux de la chlorophylle b. L\'avantage pour une plante d\'avoir les deux chlorophylle est de pouvoir absorbé plus de longueurs d\'onde. État natif des chlorophylles dans les thylakoïdes : Lors de l\'état natif des chlorophylle dans les thylakoïdes est décalé de 10 nm vers la droite. Ce qui veut dire que lorsque le pigment est extrait il n\'a pas le même niveau d\'absorption que in vivo. c. Les caroténoïdes Structure moléculaire : Les carotènes : β carotène Xanthophylles : Lutéine Possède deux extrémités cyclisés reliés Globalement la même que le β carotène par une longue chaîne isoprène répétée 8 fois. Mais possèdes des extrémités hydroxylés, Ils sont plus polaire ! Spectre d\'absorption : Le carotène possède un spectre caractéristique, il est spécialiste dans l\'absorption du bleu mais n\'absorbe pas le rouge. Il possède un maximum à 450 et deux épanchement à 430 et à 480. d. Les phycobiliprotéines Différents types de chromoprotéines et des groupements chromophores composé de phycobilines. Les phycobilines possède 4 chaînes tétra pyrroliques. e\) *Comparaison entre les spectres d\'absorption des pigments et le spectre d\'absorption globale d\'un extrait végétal*