Définition et fonction des thylakoïdes

UNE thylakoid est une structure liée à une membrane en forme de feuille qui est le site des réactions de photosynthèse dépendant de la lumière dans les chloroplastes et les cyanobactéries. C'est le site qui contient la chlorophylle utilisée pour absorber la lumière et l'utiliser pour des réactions biochimiques. Le mot thylakoid vient du mot vert thylakos, ce qui signifie pochette ou sac. Avec la terminaison -oid, "thylakoid" signifie "en forme de poche".

Les thylakoïdes peuvent également être appelés lamelles, bien que ce terme puisse être utilisé pour désigner la partie d'un thylakoïde qui relie le grana.

Structure thylakoïde

Dans les chloroplastes, les thylakoïdes sont intégrés dans le stroma (une partie intérieure d'un chloroplaste). Le stroma contient des ribosomes, des enzymes et de l'ADN chloroplastique. Le thylakoïde se compose de la membrane thylakoïde et de la région fermée appelée la lumière thylakoïde. Une pile de thylakoïdes forme un groupe de structures ressemblant à des pièces de monnaie appelées granules. Un chloroplaste contient plusieurs de ces structures, appelées collectivement grana.

Les plantes supérieures ont des thylakoïdes spécialement organisés dans lesquels chaque chloroplaste a 10-100 grana qui sont reliés les uns aux autres par des thylakoïdes stroma. Les thylakoïdes stroma peuvent être considérés comme des tunnels qui relient le grana. Les thylakoïdes grana et les thylakoïdes stroma contiennent différentes protéines.

Rôle du thylakoïde dans la photosynthèse

Les réactions effectuées dans le thylakoïde comprennent la photolyse de l'eau, la chaîne de transport d'électrons et la synthèse d'ATP.

Des pigments photosynthétiques (par exemple, la chlorophylle) sont intégrés dans la membrane thylakoïde, ce qui en fait le site des réactions dépendant de la lumière lors de la photosynthèse. La forme de bobine empilée du grana confère au chloroplaste un rapport surface / volume élevé, ce qui facilite l'efficacité de la photosynthèse.

La lumière thylakoïde est utilisée pour la photophosphorylation pendant la photosynthèse. Les réactions dépendant de la lumière dans la membrane pompent les protons dans la lumière, abaissant son pH à 4. En revanche, le pH du stroma est de 8. 

Photolyse de l'eau

La première étape est la photolyse de l'eau, qui se produit sur le site de la lumière de la membrane thylakoïde. L'énergie de la lumière est utilisée pour réduire ou diviser l'eau. Cette réaction produit des électrons nécessaires aux chaînes de transport d'électrons, des protons qui sont pompés dans la lumière pour produire un gradient de protons et de l'oxygène. Bien que l'oxygène soit nécessaire à la respiration cellulaire, le gaz produit par cette réaction est renvoyé dans l'atmosphère.

Chaîne de transport d'électrons

Les électrons issus de la photolyse vont aux photosystèmes des chaînes de transport d'électrons. Les photosystèmes contiennent un complexe d'antennes qui utilise de la chlorophylle et des pigments apparentés pour collecter la lumière à différentes longueurs d'onde. Le photosystème I utilise la lumière pour réduire le PNDA ⁺ pour produire du NADPH et du H⁺. Le photosystème II utilise la lumière pour oxyder l'eau pour produire de l'oxygène moléculaire (O₂), les électrons (e^-) et des protons (H⁺). Les électrons réduisent le NADP⁺ à NADPH dans les deux systèmes.

Synthèse ATP

L'ATP est produit à partir du Photosystem I et du Photosystem II. Les thylakoïdes synthétisent l'ATP à l'aide d'une enzyme ATP synthase similaire à l'ATPase mitochondriale. L'enzyme est intégrée dans la membrane thylakoïde. La portion CF1 de la molécule de synthase s'est étendue dans le stroma, où l'ATP soutient les réactions de photosynthèse indépendantes de la lumière.

La lumière du thylakoïde contient des protéines utilisées pour le traitement des protéines, la photosynthèse, le métabolisme, les réactions redox et la défense. La protéine plastocyanine est une protéine de transport d'électrons qui transporte les électrons des protéines du cytochrome vers le photosystème I. Le complexe du cytochrome b6f est une partie de la chaîne de transport d'électrons qui couple le pompage de protons dans la lumière thylacoïde par transfert d'électrons. Le complexe du cytochrome est situé entre le photosystème I et le photosystème II.

Thylakoïdes dans les algues et les cyanobactéries

Bien que les thylakoïdes dans les cellules végétales forment des piles de grana dans les plantes, ils peuvent être dépilés dans certains types d'algues.