Par Jacob Stutsman — Mis à jour le 24 mars 2022

La photosynthèse et la respiration cellulaire sont des images miroir chimiques. Au début de la Terre, les organismes photosynthétiques utilisaient du CO₂ et libéraient de l’O₂. Aujourd'hui, les plantes, les algues et les cyanobactéries effectuent encore ce processus, tandis que les animaux et autres eucaryotes dépendent de la respiration cellulaire.

Organiites cellulaires impliqués

Les plantes et les animaux sont des eucaryotes et contiennent des organites spécialisés. Lors de la photosynthèse, les membranes thylakoïdes des chloroplastes abritent la chaîne de transport d'électrons qui génère le glucose. Dans la respiration cellulaire, les mitochondries, souvent appelées centrale électrique de la cellule, gèrent la chaîne de transport d'électrons qui produit l'ATP.

Les procaryotes manquent d'organites complexes; certains utilisent des voies simplifiées ou s’appuient sur la même chaîne centrale de transport d’électrons. Cette discussion se concentre sur les cellules eucaryotes, où les organites sont bien définis.

Chaîne de transport d'électrons :calendrier et objectif

Lors de la photosynthèse, la chaîne de transport d'électrons initie le processus, en utilisant l'énergie lumineuse pour exciter la chlorophylle et libérer des électrons. Dans la respiration cellulaire, la chaîne fonctionne après la dégradation du glucose, recevant les électrons du NADPH et du FADH₂.

Les deux systèmes exploitent le flux d’électrons pour pomper des protons à travers les membranes, créant ainsi un gradient de protons qui pilote la synthèse d’ATP. Les principaux produits diffèrent :la photosynthèse produit du glucose, tandis que la respiration produit de l'ATP.

Étapes clés de chaque processus

Photosynthèse :

• L'énergie lumineuse excite les électrons de la chlorophylle.
• L'eau est divisée, fournissant des électrons, des ions hydrogène et libérant de l'O₂.
• Les électrons voyagent à travers la chaîne thylakoïde, pompant des protons dans la lumière des thylakoïdes.
• Le gradient de protons alimente l'ATP synthase, produisant de l'ATP ; Le NADP⁺ est réduit en NADPH.
• L'ATP et le NADPH pilotent le cycle de Calvin pour synthétiser le glucose.

Respiration Cellulaire :

• Le glucose est métabolisé pour produire du NADPH et du FADH₂.
• Ces porteurs donnent des électrons à la chaîne de transport d'électrons mitochondriales.
• Le pompage de protons crée un gradient à travers la membrane mitochondriale interne.
• L'ATP synthase utilise le gradient pour générer de l'ATP.
• Les électrons finissent par réduire l'O₂, formant ainsi de l'eau.

Interrelation :Inverse du processus

La dernière étape de la respiration – la réduction de l’oxygène – reflète l’étape initiale de division de l’eau de la photosynthèse. Comprendre cette symétrie permet d'expliquer pourquoi les plantes libèrent de l'oxygène et pourquoi les cellules convertissent l'oxygène en eau.

En résumé, la photosynthèse et la respiration cellulaire sont des processus complémentaires qui, ensemble, soutiennent la vie sur Terre en convertissant l'énergie lumineuse en énergie chimique et vice versa.