Réactions lumineuses: Photosystème I &II

1. Lorsque le photosystème II absorbe la lumière, un électron excité à un niveau d’énergie plus élevé dans la chlorophylle du centre de réaction (P680) est capturé par l’accepteur d’électrons primaire. La chlorophylle oxydée est maintenant un agent oxydant très puissant; son « trou” électronique doit être rempli.
2. Une enzyme extrait les électrons de l’eau et les fournit à P680, remplaçant les électrons que la molécule de chlorophylle a perdus lorsqu’elle a absorbé de l’énergie lumineuse. Cette réaction divise une molécule d’eau en deux ions hydrogène et un atome d’oxygène, qui se combine immédiatement avec un autre atome d’oxygène pour former O2. Cette division de l’eau est responsable de la libération d’O2 dans l’air.
3. Chaque électron photoexcité (alimenté par la lumière) passe de l’accepteur d’électrons primaire dans le photosystème II au photosystème I via une chaîne de transport d’électrons. Cette chaîne de transport d’électrons est très similaire à celle de la respiration cellulaire; cependant, les protéines porteuses dans le chloroplaste, ETC. sont différentes de celles de la mitochondrie, ETC.
4. Au fur et à mesure que les électrons descendent dans la chaîne, leur « chute” exergonique à un niveau d’énergie inférieur est exploitée par la membrane thylakoïde pour produire de l’ATP (par chimiosmose). La production d’ATP dans le chloroplaste est appelée photophosphorylation car l’énergie exploitée dans le processus provient à l’origine de la lumière. Ce processus de production d’ATP est appelé photophosphorylation non cyclique. L’ATP généré dans ce processus fournira l’énergie nécessaire à la synthèse du glucose pendant le cycle de Calvin (réactions indépendantes de la lumière).
5. Lorsqu’un électron atteint le « fond » de la chaîne de transport d’électrons, il remplit un ”trou » d’électrons dans la molécule de chlorophylle a au centre de réaction du photosystème I (P700). Le trou a été créé lorsque l’énergie lumineuse entraîne un électron de P700 vers l’accepteur d’électrons primaire du photosystème I.
6. L’accepteur primaire d’électrons du photosystème I transmet les électrons excités à une deuxième chaîne de transport d’électrons qui les transmet à une protéine contenant du fer. Une réaction enzymatique transfère les électrons de la protéine au NADP + qui forme le NADPH (qui a une énergie chimique élevée due à l’énergie des électrons). Le NADPH est l’agent réducteur nécessaire à la synthèse du glucose dans le cycle de Calvin.

Dans certaines conditions, les électrons photoexcités prennent un chemin alternatif appelé flux d’électrons cycliques, qui utilise le photosystème I (P700) mais pas le photosystème II (P680). Ce processus ne produit ni NADPH ni O2, mais il produit de l’ATP.C’est ce qu’on appelle la photophosphorylation cyclique. Le chloroplaste passe à ce processus lorsque l’apport d’ATP diminue et que le niveau de NADPH augmente. Souvent, la quantité d’ATP nécessaire pour entraîner le cycle de Calvin dépasse ce qui est produit lors de la photophosphorylation non cyclique. Sans ATP suffisant, le cycle de Calvin ralentira, voire s’arrêtera. Le chloroplaste continuera la photophosphorylation cyclique jusqu’à ce que l’ATPS soit réapprovisionné. L’ATP est produit par chimiosmose dans la photophosphorylation cyclique et non cyclique.