Générateur de schéma du cycle de Calvin
Des schémas annotés du cycle de Calvin, la phase non photochimique : fixation du carbone par la RuBisCO, réduction en G3P et régénération du RuBP sur trois tours, plus photorespiration, plantes C4 et CAM. Utilisé en biologie végétale.
Exemples de schémas du cycle de Calvin
Rendus réels de leurs prompts : un cycle de Calvin annoté sur trois tours, une version scolaire à cinq légendes, la phase photochimique à côté du cycle et une fiche vierge. Un clic charge le prompt à modifier.
Schéma annoté du cycle de Calvin, compté sur trois tours
Partez du haut, là où entre le CO₂, et tournez dans le sens des aiguilles d'une montre. Les nombres valent pour trois tours, le plus petit compte qui fait sortir un G3P entier du cycle.
- 1
Fixation du carbone
La RuBisCO unit 3 CO₂ à 3 RuBP (5 carbones chacun), ce qui donne 6 molécules de 3-PGA.
- 2
Réduction
6 ATP et 6 NADPH transforment les 6 3-PGA en 6 G3P.
- 3
Un G3P sort
Il sert à fabriquer du glucose et d'autres composés ; les 5 autres G3P restent dans le cycle.
- 4
Régénération
3 ATP de plus reconvertissent les 5 G3P (15 carbones) en 3 RuBP (15 carbones), prêts pour le CO₂ suivant.
Du cycle simplifié aux plantes C4 et CAM : les autres schémas du cycle de Calvin
Moins d'annotations pour un premier cours sur la photosynthèse, plus de comptabilité du carbone en biochimie, ou le cycle replacé dans la feuille. Les versions à demander :
Cycle de Calvin simplifié
Trois phases en boucle avec cinq annotations : le CO₂ qui entre, l'ATP et le NADPH qui font tourner le cycle, le sucre (G3P) qui sort, le RuBP régénéré. Ni nombres ni noms d'enzymes ; un dessin au trait de ce type se recopie facilement à la main. Demandez « simple, sans nombre de molécules ».
Cycle de Calvin avec le bilan des carbones
Chaque molécule dessinée comme une chaîne d'atomes de carbone, pour vérifier les totaux d'un coup d'œil : 3 RuBP (15 C) + 3 CO₂ (3 C) = 6 3-PGA (18 C) = 6 G3P (18 C), dont 1 G3P (3 C) sort et 5 (15 C) redonnent 3 RuBP. Ajoutez une seconde vignette pour six tours, les deux G3P d'un glucose, pour 18 ATP et 12 NADPH.
Fixation du CO₂
La première étape seule : la RuBisCO unit le CO₂ au RuBP, le produit à six carbones est instable et se scinde aussitôt en deux 3-PGA. La RuBisCO travaille lentement, ne fixant que quelques CO₂ par seconde, d'où sa quantité dans les feuilles ; on la considère comme la protéine la plus abondante sur Terre.
Phase photochimique et cycle de Calvin
Un chloroplaste avec ses deux moitiés : les photosystèmes II et I des membranes des thylakoïdes qui oxydent l'eau et libèrent du O₂, l'ATP et le NADPH qui passent dans le stroma pour faire tourner le cycle, l'ADP et le NADP⁺ qui reviennent. C'est le schéma de la phase non photochimique que demandent la plupart des cours, parce qu'il montre que la « phase sombre » dépend malgré tout de la lumière.
Photorespiration
La RuBisCO qui prend du O₂ au lieu du CO₂ : le RuBP donne alors un 3-PGA et un 2-phosphoglycolate à deux carbones, récupéré en passant par le chloroplaste, le peroxysome et la mitochondrie, avec libération de CO₂ et dépense d'ATP sans gain de sucre. Elle est maximale par journée chaude et sèche, quand les stomates se ferment et que le dioxygène s'accumule dans la feuille.
Plantes C3, C4 et CAM
Trois façons d'alimenter le cycle de Calvin en CO₂. Les plantes C3 (blé, riz) le fixent directement avec la RuBisCO. Les plantes C4 (maïs, canne à sucre) le fixent d'abord avec la PEP carboxylase dans les cellules du mésophylle, en acides à quatre carbones qui le portent jusqu'aux cellules de la gaine périvasculaire, autour de la RuBisCO : une séparation dans l'espace. Les plantes CAM (cactus, ananas) ouvrent leurs stomates la nuit, stockent le CO₂ sous forme d'acide malique et le libèrent vers le cycle le jour : une séparation dans le temps.
Les molécules du cycle de Calvin et leur rôle
Les molécules et l'enzyme qu'un schéma annoté du cycle de Calvin montre habituellement, ce qu'est chacune et son rôle dans le cycle. C'est le jeu d'annotations par défaut, sauf si vous en demandez un plus court.
| Molécule | Nature | Rôle dans le cycle |
|---|---|---|
| Dioxyde de carbone (CO₂) | La source de carbone, prélevée dans l'air par les stomates | Fixé sur le RuBP à la phase 1, une molécule par tour |
| RuBisCO | L'enzyme ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygénase | Catalyse la fixation du CO₂ sur le RuBP |
| RuBP (ribulose-1,5-bisphosphate) | Un sucre à cinq carbones portant deux groupements phosphate | Accepte le CO₂ ; régénéré à la phase 3 pour que le cycle continue |
| 3-PGA (3-phosphoglycérate) | Un acide à trois carbones portant un groupement phosphate | Le premier produit : deux se forment pour chaque CO₂ fixé |
| ATP | Le transporteur d'énergie produit par la phase photochimique | Consommé à la réduction (6 pour trois tours) et à la régénération (3 pour trois tours) |
| NADPH | Le transporteur d'électrons produit par la phase photochimique | Fournit les électrons qui réduisent le 3-PGA en G3P (6 pour trois tours) |
| G3P (glycéraldéhyde-3-phosphate) | Un sucre phosphate à trois carbones | Le produit : un sur six quitte le cycle pour former du glucose et d'autres composés, cinq sont recyclés |
| ADP et NADP⁺ | Les transporteurs déchargés | Retournent aux membranes des thylakoïdes pour y être rechargés par la phase photochimique |
Le niveau de détail attendu dépend du niveau. Une première approche montre souvent le CO₂ qui entre, le sucre qui sort et l'ATP et le NADPH qui font tourner la boucle ; au lycée et à l'université, on nomme la RuBisCO, le RuBP, le 3-PGA et le G3P et on compte les molécules pour trois tours. Indiquez les annotations dont vous avez besoin et seules celles-ci sont dessinées.
Qu'est-ce qu'un schéma du cycle de Calvin ?
Un schéma du cycle de Calvin montre comment le chloroplaste transforme le CO₂ en sucre en trois phases : la RuBisCO fixe le CO₂ sur le RuBP, l'ATP et le NADPH le réduisent en G3P, et la plupart du G3P régénère le RuBP. Le cycle se déroule dans le stroma.
L'essentiel
- Il se déroule dans le stroma du chloroplaste. Le dioxyde de carbone entre dans la feuille par les stomates et diffuse jusqu'au stroma, siège des réactions de la photosynthèse qui n'utilisent pas directement la lumière.
- Trois tours fixent trois CO₂ et exportent un G3P. La RuBisCO unit 3 CO₂ à 3 RuBP, ce qui donne 6 molécules de 3-PGA ; 6 ATP et 6 NADPH les réduisent en 6 G3P ; un G3P quitte le cycle et les cinq autres sont reconvertis en 3 RuBP.
- Un G3P coûte 9 ATP et 6 NADPH. Six ATP servent à la réduction et trois autres à la régénération du RuBP ; l'ADP et le NADP⁺ retournent à la phase photochimique pour être rechargés.
- Une molécule de glucose demande six tours. Chaque tour fixe un atome de carbone ; il faut donc six tours, soit deux G3P, pour un glucose à six carbones.
- « Phase sombre » est un nom trompeur. Aucune étape n'utilise directement la lumière, mais le cycle fonctionne avec l'ATP et le NADPH de la phase photochimique, qui ne durent que quelques millionièmes de seconde ; il n'est donc pas indépendant de la lumière et ne se déroule pas seulement la nuit.
Phase photochimique ou cycle de Calvin : quelle différence ?
La phase photochimique capte l'énergie lumineuse sur les membranes des thylakoïdes, oxyde l'eau, libère du dioxygène et produit ATP et NADPH ; le cycle de Calvin consomme cet ATP et ce NADPH dans le stroma pour fixer le dioxyde de carbone en sucre. La première convertit la lumière en énergie chimique, le second la stocke dans des composés carbonés.
| Phase photochimique | Cycle de Calvin | |
|---|---|---|
| Lieu | Membranes des thylakoïdes | Stroma |
| Utilise directement la lumière | Oui | Non, mais a besoin de son ATP et de son NADPH |
| Entrées | Lumière, eau, ADP et NADP⁺ | CO₂, ATP et NADPH |
| Sorties | Dioxygène, ATP et NADPH | G3P, ADP et NADP⁺ |
| Acteurs clés | Photosystème II, photosystème I, chaîne de transport d'électrons et ATP synthase | RuBisCO et RuBP |
| Carbone | Aucun n'est fixé | Le CO₂ est incorporé dans des molécules organiques |
| Autres noms | Réactions lumineuses | Phase non photochimique, cycle de Calvin-Benson ; autrefois « phase sombre » |
Dessinez les deux phases comme les deux moitiés reliées d'un même chloroplaste : ATP et NADPH passent des thylakoïdes au stroma, ADP et NADP⁺ reviennent. Un schéma où le cycle de Calvin rejette du dioxygène, ou où la phase photochimique absorbe du CO₂, est l'erreur à chercher en premier.
Questions fréquentes sur le schéma du cycle de Calvin
Que doit contenir un schéma annoté du cycle de Calvin ?
Le jeu standard comprend les trois phases (fixation du CO₂, réduction et régénération) avec le CO₂, la RuBisCO, le RuBP, le 3-PGA, l'ATP, l'ADP, le NADPH, le NADP⁺ et le G3P, le G3P qui quitte le cycle et le nombre de molécules pour trois tours. C'est le choix par défaut ; demandez moins d'annotations et seules celles-ci sont dessinées.
Qu'est-ce que la photorespiration ?
La photorespiration se produit quand la RuBisCO fixe du O₂ sur le RuBP au lieu du CO₂. Il en sort un 3-PGA et un 2-phosphoglycolate, que la plante doit recycler en passant par ses peroxysomes et ses mitochondries, en perdant du CO₂ et en dépensant de l'ATP au passage. Elle augmente par temps chaud et sec ; les plantes C4 et CAM la limitent en concentrant le CO₂ autour de la RuBisCO.
Quelles sont les trois phases du cycle de Calvin ?
Fixation du CO₂, réduction et régénération. Lors de la fixation, la RuBisCO unit le CO₂ au RuBP, ce qui donne du 3-PGA ; lors de la réduction, l'ATP et le NADPH transforment le 3-PGA en G3P ; lors de la régénération, la plupart du G3P est reconverti en RuBP, avec encore de l'ATP, pour que le cycle puisse accueillir le CO₂ suivant.
Où se déroule le cycle de Calvin ?
Dans le stroma du chloroplaste, le liquide qui entoure les thylakoïdes. La phase photochimique se déroule sur les membranes des thylakoïdes : l'ATP et le NADPH qu'elle produit sont donc libérés juste là où le cycle en a besoin.
Quelles sont les entrées et les sorties du cycle de Calvin ?
Pour trois tours, 3 CO₂, 9 ATP et 6 NADPH entrent ; un G3P, 9 ADP et 6 NADP⁺ sortent. L'ADP et le NADP⁺ retournent à la phase photochimique pour être rechargés ; le G3P sert à fabriquer du glucose et d'autres composés.
Combien de tours du cycle de Calvin faut-il pour un glucose ?
Six. Chaque tour fixe un atome de carbone : trois tours donnent un G3P à trois carbones et six tours les deux G3P d'un glucose à six carbones, pour un coût de 18 ATP et 12 NADPH.
À quoi sert la RuBisCO ?
La RuBisCO est l'enzyme qui fixe le carbone : elle unit chaque CO₂ à une molécule de RuBP, et chaque réaction donne deux molécules de 3-PGA. Son nom complet est ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygénase ; elle travaille dans le stroma sur le RuBP que le cycle régénère sans cesse.
Pourquoi dit-on que le cycle de Calvin ne dépend pas de la lumière ?
Parce qu'aucune de ses étapes n'utilise directement la lumière, même s'il en dépend quand même. Il fonctionne avec l'ATP et le NADPH de la phase photochimique, qui ne durent que quelques millionièmes de seconde. C'est pourquoi l'ancien nom de « phase sombre » induit en erreur : le cycle ne se déroule pas seulement la nuit.
Peut-on faire un dessin simple du cycle de Calvin pour des élèves plus jeunes ?
Oui : demandez une vue d'ensemble simple et le schéma se réduit à l'essentiel, le dioxyde de carbone qui entre, l'ATP et le NADPH qui font tourner la boucle, le sucre qui sort et la molécule de départ régénérée. Cinq annotations ou moins suffisent en général.
Comment l'outil garantit-il l'ordre des phases et des molécules du cycle de Calvin ?
La consigne disciplinaire est intégrée. Chaque rendu doit suivre le dessin standard des manuels (chaque phase dans son ordre réel autour d'une boucle fermée, reliée par des flèches qui montrent ce qui entre et ce qui sort), avec chaque annotation orthographiée exactement. Vérifiez les termes par rapport à votre programme avant d'imprimer ; le canevas permet de corriger chaque annotation sur place.
Puis-je utiliser un schéma du cycle de Calvin fait ici en cours ou dans un article ?
Oui : les schémas du cycle de Calvin que vous générez sont à vous, pour des fiches sur la photosynthèse, des diaporamas de biochimie, des rapports et des mémoires. L'export va jusqu'à 4K selon le modèle.
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