Photosynthèse oxygénique
Définition
La photosynthèse oxygénique dégage de l'oxygène par absorption de CO2 grâce à une chaîne photosynthétique non cyclique d'électrons où le donneur d'électrons est l'eau. Ce type de photosynthèse est réalisé par les plantes, les algues, les bactéries pourpres et les cyanobactéries.
Processus de photosynthèse oxygénique :
La photosynthèse oxygénique transforme la lumière du soleil en énergie chimique, divise l'eau pour libérer de l'O2 et fixe le CO2 en sucre. Cette photosynthèse fait intervenir le cycle de Calvin-Benson.
Explications
La photosynthèse oxygénique est un des quatre types de photosynthèse, utilisant l'eau comme donneur d'électrons et au cours de laquelle du dioxygène O2 est produit. C'est le cas de certaines bactéries, les bactéries photosynthétiques comme certaines bactéries pourpres. La photosynthèse oxygénique fournit de l'énergie à l'organisme et permet la fixation du carbone, tout en produisant de l'oxygène comme sous-produit. L'utilisation de l'eau nécessite un appareil photosynthétique avec deux centres de réaction.
La photosynthèse oxygénique, par opposition à anoxygénique, est une synthèse, par des cellules végétales chlorophylliennes et en présence de lumière, de composés organiques avec du carbone (surtout des hydrates de carbone) à partir de gaz carbonique CO2 et d'eau, avec une production simultanée d'oxygène. Cette conversion d'énergie lumineuse en énergie chimique est une photooxydation de l'eau.
Le processus se déroule dans les chloroplastes chez les plantes et les algues, et dans la membrane plasmique chez les bactéries pourpres et les cyanobactéries.
Voir aussi la photosynthèse anoxygénique et les bactéries pourpres non sulfureuses. Il est possible de provoquer cette réaction de façon artificielle : c'est la photosynthèse artificielle.
Une photosynthèse complète, oxygénique et anoxygénique :
La photosynthèse oxygénique permet l'absorption de la lumière par les pigments photosynthétiques (chlorophylles avec chloroplastes), l'excitation des électrons et leur transfert le long d'une chaîne de transport, l'utilisation de l'énergie pour produire de l'ATP et du NADPH, et enfin la fixation du CO2 et synthèse de glucides (cycle de Calvin).
La photosynthèse est l'opposé de la respiration cellulaire, où le glucose et d'autres composés sont oxydés pour produire du dioxyde de carbone, de l'eau et libérer de l'énergie chimique. Cependant, les deux processus se déroulent à travers une séquence différente de réactions chimiques et dans différents compartiments cellulaires.
Bien que différents organismes puissent avoir des différences au cours de la photosynthèse oxygénée, ils suivent tous l'équation générale de dioxyde de carbone + eau + énergie lumineuse → glucides + oxygène.
La photosynthèse oxygénique a provoqué un bouleversement écologique majeur il y a environ 2,45 milliards d'années, en faisant évoluer l'atmosphère riche en CO2 vers sa composition actuelle, riche en oxygène.
Libération d'oxygène
La photosynthèse oxygénique est le principal producteur d'oxygène et de matière organique sur terre. L'étape principale de ce processus - la conversion de la lumière du soleil en énergie chimique - est pilotée par quatre complexes membranaires multi-sous-unités connus sous le nom de photosystème I, photosystème II, cytochrome b6f et F-ATPase.
Chez les plantes, les algues et les cyanobactéries, la photosynthèse libère de l'oxygène. C'est ce qu'on appelle la photosynthèse oxygénique. Bien qu'il existe certaines différences entre la photosynthèse oxygénique chez les plantes, les algues et les cyanobactéries, le processus global est assez similaire chez ces organismes. La photosynthèse n'est pas seulement nécessaire pour l'organisme photosynthétique pour l'énergie mais aussi pour la fixation du carbone avec le cycle de Calvin.
Le dioxyde de carbone est converti en sucres dans un processus appelé fixation du carbone. La fixation du carbone est une réaction redox, donc la photosynthèse doit fournir à la fois une source d'énergie pour conduire ce processus et les électrons nécessaires pour convertir le dioxyde de carbone en hydrate de carbone, ce qui est une réaction de réduction.
Origine
Les phototrophes oxygéniques ont joué un rôle fondamental dans l'histoire de la Terre en permettant la montée de l'oxygène atmosphérique (O2) et en ouvrant la voie à l'évolution animale. Comprendre les origines de la photosynthèse oxygénique et des cyanobactéries est essentiel pour reconstituer les événements autour de l'oxygénation de la Terre.
Il est probable que la photosynthèse ait évolué au sein de lignées bactériennes qui n'existent pas, il peut donc être difficile d'étudier les débuts de la photosynthèse. Des études récentes sur l'évolution génomique et moléculaire ont transformé la compréhension de l'évolution des centres de réaction photosynthétique et de l'évolution des cyanobactéries.
La photosynthèse oxygénique est l'un des métabolismes les plus importants à avoir évolué sur Terre car elle a permis l'émergence de formes de vie complexes. Une question fondamentale en biologie est de savoir quand la photosynthèse oxygénée s'est développée pour la première fois. Il a sous-tendu à la fois les processus biologiques et géologiques qui ont conduit à l'augmentation de l'O2 au cours de la Terre primitive. En ce qui concerne le moment de l'origine, les archives fossiles des cyanobactéries ne sont pas concluantes. Des preuves fossiles similaires ont montré que les biomarqueurs moléculaires ne sont plus fiables.
Différentes lignes de preuves géochimiques ont limité les principaux événements d'oxygénation observés au cours de la Terre primitive. La première montée d'oxygène dans l'atmosphère, connue sous le nom de "grand événement de l'oxydation" (Great Oxidation Event, GOE). Il y a 2,32 à 2,4 milliards d'années, le GOE a été bien contraint sur la base de proxys géochimiques. Le GOE représente l'âge minimum pour l'origine de la photosynthèse oxygénique et l'émergence et la diversification des voies métaboliques et biosynthétiques nécessitant de l'oxygène.
Un deuxième événement majeur d'oxygénation connu sous le nom de "événement d'oxydation néoprotérozoïque" (NOE). Il y a 800 à 600 millions d'années, les concentrations atmosphériques d'O2 ont considérablement augmenté, similaires à celles trouvées dans l'atmosphère d'aujourd'hui. Le NOE a également été lié à l'origine des animaux, à des événements glaciaires majeurs et à d'énormes perturbations du cycle du carbone, et plus récemment à l'émergence de groupes planctoniques marins.
Au cours des temps géologiques, l'O2 dans notre atmosphère s'est accumulé parce que la fixation du carbone par les phototrophes oxygénés a dépassé la respiration de la matière organique. Simultanément, le déséquilibre de ces deux processus a entraîné le prélèvement de carbone et l'enfouissement du carbone organique dans les sédiments marins
Synonymes, antonymes
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