La photosynthèse comporte deux types de réactions : les réactions directement dépendantes de la lumière et les réactions non directement dépendantes de la lumière.

III-1. Les réactions nécessitant directement de la lumière ou réactions directement

dépendantes de la lumière

Elles ont lieu durant la phase claire. Il s’agit d’une phosphorylation non cyclique. L’équation est la suivante :

2 H₂O + 2 NADP⁺ + 3 ADP + 3 Pi + lumière → 2 NADPH + 2 H⁺ + 3 ATP + O₂

Elles se déroulent au sein des membranes des thylahoides, à l’intérieur des chloroplastes. Lorsque la lumière arrive sur la feuille, un photon est capté par une molécule de la chlorophylle appelé le cytochrome P680. Un électron du cytochrome P680 acquiert de l’énergie et passe dans un état excité. Pour revenir à son état stable, il cèdera cette énergie à un accepteur d’électron primaire. Cet accepteur d’électron est la chlorophylle a. L’électron sera transmis de proche en proche jusqu’au jusqu’à une molécule du photosystème qui contient le cytochrome P700 qui, par absorption d’un photon va exciter l’électron et le transmettre à la ferrédoxine. Cet électron, dans une réaction catalysée par la ferrédoxine-NADP⁺ va réduire le NADP⁺ en NADPH.

Les variations d'énergie des électrons au cours de la photophosphorylation non cyclique sont représentées par un schéma appelé « schéma en Z ».

Titre : Schéma en Z réactions directement dépendantes de la lumière

Source : Université d’Angers

III-2. Les réactions ne nécessitant pas directement de la lumière ou réactions non

directement  dépendantes de la lumière

Elles déroulent durant la phase sombre. Elles consistent en la fixation du carbone. La voie métabolique généralement utilisée pour la fixation du carbone est le cycle de Calvin. L’équation est la suivante :

3 CO₂ + 9 ATP + 6 NADPH + 6 H⁺ → G3P + 9 ADP + 8 Pi + 6 NADP⁺ + 3 H₂O

La fixation du carbone dans le cycle de Calvin peut se faire à trois niveaux :

• La fixation du carbone en C₃. Elle consiste à fixer le CO₂ directement par le cycle de Calvin.
• La fixation du carbone en C₄. Elle consiste au transfert du CO₂ jusqu’au rubisco ou rubilose-1,5-diphosphate carboxylase/oxydase par l’intermédiaire des composés à quatre atomes de carbones, savoir l’oxaloacétate, puis aspartate ou malate. C’est à partir du Rubisco que le CO₂ rejoindra le cycle de Calvin.
• Le métabolisme Crassulacéen (CAM) : Le CO₂ est accumulé, est stocké  sous forme de composés à quatre atomes de carbone pendant la nuit. En journée, ces composés vont libérés le CO₂ et le carbone sera fixé par le NADPH et l’ATP issus des réactions nécessitant directement de la lumière.

L’ensemble des trois réactions de la photosynthèse est résumé par le schéma ci-dessous :