Photosysteme

Un photosystème est un ensemble formé par des protéines et des pigments - dont la chlorophylle - et se trouve dans les membranes thylakoïdales des cyanobactéries et des chloroplastes dans les cellules végétales. Les photosystèmes interviennent dans les mécanismes de la photosynthèse en absorbant les photons de la lumière.

Description et principe de fonctionnement

Schéma d'un photosystème

Un photosystème est constitué d'un centre réactionnel et d'une antenne collectrice permettant d'optimiser l'absorption des photons déclenchant les réactions photochimiques.

• Un centre réactionnel est un emplacement spécialisé constitué de deux molécules de chlorophylle a capable de céder ses électrons à l'accepteur primaire.
• Les autres molécules de chlorophylle a et b et les molécules de caroténoïdes forment une antenne collectrice qui absorbe les photons et transmettent l'énergie vers les centres réactionnels.

Les photosystèmes sont les centres photorécepteurs de la membrane des thylakoïdes contenus dans les chloroplastes.

Description du schéma :

• 1 : Photon de lumière
• 2 : Molécules de pigments constituants l'antenne collectrice
• 3 : Centre réactionnel contenant un dimère de chlorophylle a
• 4 : Production d'électrons vers l'accepteur primaire
• 5 : Photosystème

Deux types de photosystèmes

Il existe deux photosystèmes qui interviennent en cascade dans la photosynthèse :

• le premier photosystème, dit photosystème II car il a été découvert en second, a pour centre réactionnel une paire de molécules de chlorophylle a P680 (absorbant la lumière de longueur d'onde 680 nm). À ce stade, l'énergie accumulée par le centre réactionnel libère un électron libre qui est transporté sur une chaîne d'accepteurs d'électron. L'électron passe par les complexes des cytochromes où il entraîne un proton dans le lumen. Les protons se retrouvent donc en plus grand nombre dans le lumen. Ce gradient de proton permet à l'ATP synthétase de produire de l'ATP (le proton passe dans le canal de l'ATP synthase pour lui fournir l'énergie nécessaire à la production d'ATP).L'électron part des complexes des cytochromes et il est transmis au second photosystème qui a pour centre réactionnel une molécule de chlorophylle P700.

• Ce second photosystème, dit photosystème I, se situe dans les thylakoïdes des grana des chloroplastes. Il est constitué d'une paire de molécules de chlorophylle a P700 absorbant la lumière de longueur d'onde de 700 nm. Sous l'action de la lumière, il libère un nouvel électron libre qui, accepté par la ferrédoxine, lui permet de réduire le NADP en NADPH+H⁺. Au lieu de participer à la production de NADPH+H⁺, cet électron peut emprunter une autre voie produisant de l'ATP et réduisant la molécule de chlorophylle P700 (photophosphorylation cyclique).

Les molécules de chlorophylle a des deux photosystèmes sont identiques mais sont associées à des protéines différentes.

Dans le cas du photosystème II, les électrons nécessaires à la réduction de la chlorophylle P680 sont fournis par oxydation de l'eau (le terme de photolyse de l'eau n'est pas correct) qui produit les protons (H⁺) pour la réduction du NADP. Selon la réaction H₂O -> 2H⁺ + O^- + 2e^-

Dans le cas du photosystème I, ce sont les électrons provenant des chaînes de photophosphorylation qui réduisent la molécule de chlorophylle P700.

Voir aussi

• Photosynthèse
• Photophosphorylation
• Chlorophylle

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