Photorespiration

TP3 : PHOTORESPIRATION Introduction : Lors de cette séance de travaux pratiques nous allons traiter de la photosynthèse et plus particulièrement des enzymes catalase et peroxydase qui interviennent dans ce processus. Nos études se feront à l’aide de deux types des plantes utilisant des mécanismes différents (les plantes en C3 et en C4). Durant la photosynthèse la plante produit de l’eau oxygénée (H2O2) qui peut être nocif pour elle, c’est pourquoi elle fixe le CO2. Nous comparerons donc les mécanismes

selon ce mécanisme. Comme son nom l'indique, la RuBisCO catalyse en fait 2 réactions : la carboxylation : RuBP + CO2 ---> intermédiaire en C6 ---> 2 x 3-phosphoglycérate l'oxygénation ou photorespiration : RuBP + O2 ---> intermédiaire en C5 ---> 3-phosphoglycérate + 2-phosphoglycolate + H2O La photorespiration peut être préjudiciable à la plante du fait d'une diminution du taux net de photosynthèse. 3. Le mécanisme des plantes en C4 Chez certaines plantes (maïs, canne à sucre, sorgho, ...)

Espace intrathylacoïde Stroma Gradients électrochimiques Réaction initiale de fixation du carbone dans le stroma par la "RUBISCO", ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase Les deux fonctions de la Rubisco Fixation du CO2 ou photorespiration Le cycle de CALVIN et BENSON Cellules de la gaine vasculaire Comparaison de la feuille d'un végétal C3 et C4 

transfert d’électrons b – photophosphorylation c – transfert cyclique d’électrons 4 / Assimilation du carbone a – cycle de Calvin b – synthèse de l’amidon et du saccharose 5/ Photosynthèse et photorespiration chez les plantes en C3 a – activité oxygénase de la Rubisco b – la photorespiration 6/ Métabolisme photosynthétique des plantes en C4 et CAM a – photosynthèse en C4 b – photosynthèse CAM 7/ Facteurs influençant la photosynthèse au niveau de la plante a – influence de la lumière

réaction biochimique essentielle pour le monde vivant. La photorespiration Dans les chloroplastes, un autre processus, antagoniste à la photosynthèse peut avoir lieu ou entre en compétition avec la photosynthèse. Il porte le nom de photorespiration parce que comme la respiration, il utilise l’oxygène et libère du gaz carbonique mais, à la différence de la respiration, il se produit seulement en présence de lumière. La photorespiration diminue l’efficacité de la synthèse des molécules organiques

représente jusqu’à 50 % des protéines solubles d’une feuille. [CO2]air (0,03%) correspond à 10 µmol. Depuis 1971, on sait que cette enzyme permet la fixation d’O2. C5 + O2 → [C5] → C2 + C3 → APG (C2 est l’Acide PhosphoGlycolique). C’est le début de la photorespiration : c’est un processus biochimique qui s’associe au cycle de Calvin (dans le stroma). Remarque : pour que la photosynthèse fonctionne, il faut que l’affinité de la Rubisco pour le CO2 soit beaucoup plus grande que l’affinité pour O2. (Si l’affinité

rubisco traduit ce qu’on appelle en langage courant la photorespiration est donc favorisée par les hautes températures. Pour éviter d’avoir une perte de carbone trop importante, il faut régénérer de l’APG à partir du glycolyate, c’est ce que l’on appelle le cycle de la photorespiration, ou cycle de Tolbert ou cycle C2. 3) La photorespiration ou cycle C2  Photo à MET Le cycle de Calvin est aussi appelé cycle C3. Le cycle de la photorespiration va faire intervenir trois organites : le chloroplaste

ostioles (pores) a travers les stomates (entoure le pore) pendant que les T sont basses, ce qui limite au max l’évaporation de l’eau a travers ces pores. Une fixation d’iurne du CO2 entrainnerai une déshydratation. VI- photorespiration Contrairement a la photorespiration mytochondriale est un phénomène utilisant de L’O2 en présence de lumière et utilisant des produit fabriquer dans le chloroplaste. Ces réactions sont possibles graces a la dbl propriété de la rubisco. Cette rubisco est aussi

convertie, lors de la phase sombre de la photosynthèse, en une forme stockable comme l'amidon cité précédemment. En remarque, même en présence de lumière, la plante effectue la respiration, ou plutôt dans ce cas, la photorespiration. Photosynthèse (lumière) CO2 + H2O Respiration Photorespiration (lumière) (CH2O)n + O2 La lumière est donc un facteur très important pour le bon fonctionnement de la photosynthèse. Quelles sont donc les conséquences d'une variation de l'intensité lumineuse ou d'une

3-phosphoglycérate ; deuxièmement le rapport [CO2]/[O2] doit être élevé (à l'inverse, le rapport [O2]/[CO2] doit être faible) de manière à favoriser l'affinité pour le CO2 de la RubisCO (ayant également une affinité pour l'O2 responsable du phénomène de photorespiration - empêchant l'activité photosynthétique), pour le cas des plantes en C3, C4 et CAM. Rappelons que l'activité photosynthétique nette (IPN) d'un organisme chlorophyllien se mesure en soustrayant l'activité respiratoire (IR) de ce dernier à son