Les transferts d'énergie
Les molécules organiques les plus simples sont les sucres de formule générale : (CH2O)n. Le carbone disponible dans la biosphère est représenté essentiellement par les carbonates (dans le sol) et de dioxyde de carbone \(CO_{2}\) (dans l'atmosphère). Pour synthétiser un sucre \((CH_{2}O)n\) à partir du \(CO_{2}\) : il faut créer des liaisons covalentes (C-C) et réaliser une réduction.
Ces deux processus requièrent de l'énergie.
Des réactions de dégradation (exergoniques) peuvent fournir de l'énergie utilisable par des réactions de synthèse (endergoniques). Mais l'énergie ne peut être ainsi libérée globalement et doit être, au cours des réactions intermédiaires, transportée par des molécules particulières.
2 types principaux de molécules assurent ces fonctions de transport de l'énergie entre des réactions exergoniques et endergoniques : l'ATP et le NAD (ou le NADP).
L'ATP (Adénosine Tri-Phosphate)
Remarque : l'ADP et l'AMP sont des dérivés de l'ATP.
La molécule d'ATP existe sous plusieurs formes de degré de phosphorylation varié. Les liaisons P-P sont dites liaisons riches en énergie. En fait, dans une réaction couplée complexe, la réaction d'hydrolyse (exergonique) permet à une réaction de synthèse (endergonique) de se réaliser. L'hydrolyse de l'ATP (\(\textrm{ATP}\rightarrow \textrm{ADP} + \textrm{Pi}\)) est plus exergonique que l'hydrolyse de l'ADP (\(\textrm{ADP} \rightarrow \textrm{AMP} + \textrm{Pi}\)). C'est elle (l'hydrolyse de l'ATP) qui sera la plus fréquemment utilisée.
Le NAD (Nicotinamide Adénine Dinucléotide)
Le NAD existe sous la forme oxydée (\(NADP^{+}\)) et sous la forme réduite (NADPH). C'est sous cette forme qu'il permet la réduction d'autres substances.
Le NAD agit principalement dans la mitochondrie et le cytosol. Dans le chloroplaste, au cours de la photosynthèse, c'est une molécule voisine, phosphorylée, le NADP qui est utilisée. Il s'agit alors du couple \(NADP^{+}\) / NADPH.
Le \(NADP^{+}\) est réduit au cours de la phase photochimique de la photosynthèse, et le NADPH formé intervient dans la réduction du \(CO_{2}\) lors de la phase biochimique de la photosynthèse.