Cette première étape, qui est la phase photochimique (ou phase claire), regroupe les réactions de transfert d'énergie, elle se déroule dans les thylakoïdes du chloroplaste, plus précisément dans le photosystème II.
Oxydation de l'eau
Lorsque l'énergie lumineuse est captée par les pigments, des électrons sont libérés et transférés d'abord vers un accepteur d'électron, puis vers le photosystème I. Le remplacement de ces électrons est assuré par les électrons provenant de la réduction de la molécule d'eau, où de l'oxygène est aussi libéré : une oxydation de deux molécules d'eau se produit, comme le montre la demi-équation ci-dessous :
2 H2O = O2 + 4H+ + 4e-
L'oxygène produit sera ensuite libéré de la plante.
Après cette oxydation qui se passe dans le photosystème II précédemment créé lors de l'absorption de la lumière, deux réactions se passent au même moment :
- La Création de coenzyme réduit : Nicotinamide Adénine Dinucléotide Phosphate (NADPH)
- La Création d'énergie chimique : Adénine triophosphate (ATP)
Création du NADPH (Nicotinamide Adénine Dinucléotide Phosphate)
Dans le photosystème I, les électrons ainsi que les protons H+ précédemment obtenus par l'oxydation de l'eau sont utilisés pour réduire le coenzyme NADP+ en NADPH qui est un élément indispensable pour la suite de la photosynthèse.
Les électrons passent par les photosystèmes I et II grâce à une chaîne de transport d'électrons qui sert d'intermédiaire entre les deux photosystèmes.
Le NADPH est oxydée par la demi-équation suivante :
NADP+ + H+ + e- = NADPH
Le NADP peut aussi être appelé R et le NADPH RH2
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| Schéma de la formation du NADPH |
Création d'ATP (Adénosine Triphosphate)
C'est lors du transfert des électrons que de l'ATP est synthétisé.
L'ATP est une molécule qui se forme à base d'ADP (Adénosine Diphosphate) et d'un groupement phosphate inorganique (noté Pi). L'ADP a besoin d'une enzyme appelée ATP Synthase pour produire la réaction suivante pour ainsi obtenir l'ATP :
ADP + Pi à ATP + H2O
Pour que l'ATP synthase soit active, elle a besoin de protons H+.Ces protons, issus de l'oxydation de l'eau vont être attirés par l'enzyme grâce au gradient de protons : ces derniers venant du stroma vont être pompés vers les thylakoïdes, et donc par conséquent, seront attirés vers l'ATP synthase (ils convergent en direction du milieu le plus riche en protons).
Nous voyons sur cette video l'ATP Synthase, utilisant comme source d'énergie les protons H+, fabriquant de l'ATP grâce aux ADP et aux Pi.
L'ATP et le NADPH sont ensuite utilisés lors de la phase sombre de la photosynthèse, la réaction non-photochimique.