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La réaction indépendante de la lumière a deux noms différents. Elle est souvent appelée réaction obscure car elle n'a pas nécessairement besoin d'énergie lumineuse pour se produire. Cependant, ce nom est souvent trompeur car il suggère que la réaction se produit exclusivement dans l'obscurité. C'est faux ; si la réaction indépendante de la lumière peut se produire dans l'obscurité, elle se produit également pendant la journée. On l'appelle aussi le cycle de Calvin, car cette réaction a été découverte par un scientifique nommé Melvin Calvin.
La réaction indépendante de la lumière est un cycle auto-entretenu de différentes réactions qui permet de transformer le dioxyde de carbone en glucose. Elle se produit dans le stroma, qui est un liquide incolore se trouvant dans le chloroplaste (trouve la structure dans l'article sur la photosynthèse). Le stroma entoure la membrane des disques thylakoïdes, où se produit la réaction dépendante de la lumière.
L'équation globale de la réaction indépendante de la lumière est la suivante :
$$ \text{6 CO}_{2} \text{ + 12 NADPH + 18 ATP} \longrightarrow \text{C}_{6} \text{H}_{12} \text{O}_{6} \text{ + 12 NADP}^{+ }\text{ + 18 ADP + 18 P}_{i} $$
Quels sont les réactifs de la réaction indépendante de la lumière ?
Il y a trois réactifs principaux dans la réaction indépendante de la lumière :
Ledioxyde de carbone est utilisé au cours de la première étape de la réaction indépendante de la lumière, qui s'appelle la fixation du carbone. Le dioxyde de carbone est incorporé dans une molécule organique (il est "fixé"), qui est ensuite transformée en glucose.
LeNADPH agit comme donneur d'électrons au cours de la deuxième étape de la réaction indépendante de la lumière. C'est ce qu'on appelle la phosphorylation (ajout de phosphore) et la réduction. Le NADPH a été produit au cours de la réaction dépendante de la lumière et est divisé en NADP+ et en électrons au cours de la réaction indépendante de la lumière.
L'ATP est utilisé pour donner des groupes phosphates à deux étapes au cours de la réaction indépendante de la lumière : la phosphorylation et la réduction et la régénération. Il est ensuite divisé en ADP et en phosphate inorganique (que l'on appelle Pi).
La réaction indépendante de la lumière en plusieurs étapes
Il y a trois étapes :
- La fixation du carbone.
- Phosphorylation et réduction.
- Régénération de l'accepteur de carbone.
Six cycles de la réaction indépendante de la lumière sont nécessaires pour produire une molécule de glucose.
Fixation du carbone
La fixation du carbone fait référence à l'incorporation du carbone dans les composés organiques par les organismes vivants. Dans ce cas, le carbone provenant du dioxyde de carbone et du ribulose-1,5-biphosphate (RuBP) sera fixé dans un élément appelé 3-phosphoglycérate (G3P). Cette réaction est catalysée par une enzyme appelée ribulose-1,5-biphosphate carboxylase oxygénase (RUBISCO).
L'équation de cette réaction est la suivante :
$$ 6 \text{ RuBP + 6CO}_{2}\text{ } \underrightarrow{\text{ Rubisco }} \text{ 12 G3P} $$
Phosphorylation
Nous avons maintenant du G3P, que nous devons convertir en 1,3-biphosphoglycérate (BPG). Il est peut-être difficile de comprendre d'après le nom, mais le BPG a un groupe phosphate de plus que le G3P - c'est pourquoi nous l'appelons l'étape de la phosphorylation.
D'où vient le groupe phosphate supplémentaire ? Nous utilisons l'ATP qui a été produit lors de la réaction dépendante de la lumière.
L'équation de cette réaction est la suivante :
$$ \text{12 G3P + 12 ATP} \longrightarrow \text{12 BPG + 12 ADP} $$
Réduction
Une fois que nous avons le BPG, nous voulons le transformer en glycéraldéhyde-3-phosphate (GALP). Il s'agit d'une réaction de réduction et il faut donc un agent réducteur.
Tu te souviens du NADPH produit lors de la réaction dépendante de la lumière ? C'est ici qu'il intervient. Le NADPH est converti en NADP+ lorsqu'il donne son électron, ce qui permet de réduire le BPG en GALP (en gagnant l'électron du NADPH). Un phosphate inorganique se sépare également du BPG.
$$ \text{12 BPG + 12 NADPH} \longrightarrow \text{12 NADP}^{+}\text{ + 12 P}_{i}\text{ + 12 GALP} $$
Gluconéogenèse
Deux des douze GALP produits sont ensuite retirés du cycle pour fabriquer du glucose par un processus appelé gluconéogenèse. Cela est possible grâce au nombre de carbones présents - 12 GALP ont un total de 36 carbones, chaque molécule ayant une longueur de trois carbones.
Si 2 GALP quittent le cycle, six molécules de carbone partent en tout, et il reste 30 carbones. Le 6RuBP contient également un total de 30 carbones, car chaque molécule de RuBP a une longueur de cinq carbones.
Régénération
Pour que le cycle se poursuive, la RuBP doit être régénérée à partir de la GALP. Cela signifie que nous devons ajouter un autre groupe phosphate, car le GALP n'a qu'un seul phosphate attaché à lui alors que le RuBP en a deux. Par conséquent, un groupe phosphate doit être ajouté pour chaque RuBP généré. Cela signifie que six ATP doivent être utilisés pour créer six RuBP à partir de dix GALP.
L'équation correspondante est la suivante :
$$ \text{12 GALP + 6 ATP }\longrightarrow \text{ 6 RuBP + 6 ADP} $$
Le RuBP peut maintenant être utilisé à nouveau pour se combiner avec une autre molécule.molécule, et le cycle continue !
Dans l'ensemble, la réaction indépendante de la lumière ressemble à ceci :
Quels sont les produits de la réaction indépendante de la lumière ?
Quels sont les produits de la réaction indépendante de la lumière ? Les produits de la réaction indépendante de la lumière sont le glucose, le NADP+ et l 'ADP, tandis que les réactifs sont leCO2, le NADPH et l'ATP.
Glucose: le glucose est formé à partir du 2GALP, qui quitte le cycle au cours de la deuxième étape de la réaction indépendante de la lumière. Le glucose est formé à partir du GALP par un processus appelé gluconéogenèse, qui est distinct de la réaction indépendante de la lumière. Le glucose est utilisé pour alimenter de multiples processus cellulaires au sein de la plante.
NADP+: Le NADP est le NADPH sans l'électron. Après la réaction indépendante de la lumière, il est reformé en NADPH au cours des réactions dépendantes de la lumière.
ADP: Comme le NADP+, après la réaction indépendante de la lumière, l'ADP est réutilisé dans la réaction dépendante de la lumière. Il est reconverti en ATP pour être à nouveau utilisé dans le cycle de Calvin. Il est produit dans la réaction indépendante de la lumière en même temps que le phosphate inorganique.
Réaction indépendante de la lumière - Principaux enseignements
- La réaction indépendante de la lumière désigne une série de réactions différentes qui permettent de transformer le dioxyde de carbone en glucose. Il s'agit d'un cycle auto-entretenu, c'est pourquoi on l'appelle souvent le cycle de Calvin. Il ne dépend pas non plus de la lumière pour se produire, c'est pourquoi on l'appelle parfois la réaction obscure.
- La réaction indépendante de la lumière se produit dans le stroma de la plante, qui est un liquide incolore entourant les disques thylakoïdes dans le chloroplaste des cellules végétales.
Les réactifs de la réaction indépendante de la lumière sont le dioxyde de carbone, le NADPH et l'ATP. Ses produits sont le glucose, le NADP+, l'ADP et le phosphate inorganique.
L'équation globale de la réaction indépendante de la lumière est la suivante : \( \text{6 CO}_{2}) \text{ + 12 NADPH + 18 ATP} \longrightarrow \text{C}_{6} \text{H}_{12} \text{O}_{6} \text{ + 12 NADP}^{+ }\text{ + 18 ADP + 18 P}_{i} \)
La réaction indépendante de la lumière se déroule globalement en trois étapes : la fixation du carbone, la phosphorylation et la réduction, et la régénération.
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