Transport et nutrition chez les végétaux

Question 1

Quelles sont les principales molécules inorganiques utilisées par les végétaux ?
Quel est le processus qui permet de transformer les molécules inorganiques en molécules organiques?

Answer 1

CO2 + H2O –> glucides simples + O2
- réaction énergivore (besoin de la lumière comme énergie)

Processus = photosynthèse

Système racinaire = sous la terre
Système caulinaire = au-dessus de la terre

Question 2

Expliquer l’importance des tissus vasculaires, xylème et phloème, pour la nutrition de la plante.

Answer 2

Fonction du xylème
- transport de la sève brute

• parois cellulaires de cellules mortes et vides [éléments de vaisseaux]
• trachéides (petits vaisseaux) –> tous les types de plantes
• vaisseaux –> seulement chez les grosses plantes
• ponctuations : trous sur les côtés
• plaques perforées : trous au-dessus

Fonction du phloème
- transport de la sève élaborée

• cellules vivantes avec des transporteurs pour une perméabilité sélective
• jonction au-dessus = plaque criblée
• cellules compagnes

Question 3

Nommer la composition de la sève brute et de la sève élaborée.

Answer 3

Composition de la sève brute (racine vers les feuilles)
- eau
- minéraux
- sirop d’érable (à long terme, la photosynthèse réduit la concentration de sucres)
- 24-72 km/h

Composition de la sève élaborée (plusieurs directions)
- plusieurs nutriments
- régulateurs de croissance
- sucres plus complexes
- produits de la photosynthèse

Question 4

Quels types de mutualisme sont réalisés chez les plantes?
- Décrire ces deux types

Answer 4

Mutualisme entre les racines et des eumycètes (champhignons)
- permet un meilleur apport en eau

Ectomycorhizes (moins populaire)
- manchons autour des racines
- hyphes s’étendent dans le sol (pour absorber l’eau et les minéraux) et dans la voie de l’apoplasme dans le cortex pour augmenter la surface d’échange

Endomycorhizes (plus populaire)
- pas de manchons
- hyphes = s’étendent dans le sol et dans le cortex où elles se ramifient en arbuscules. Les arbuscules traversent les parois cellulaires, mais pas les membranes plasmiques. Cela favorise une plus grande surface d’échanges.

Question 5

Décrire les 3 voies de transports dans un tissu ou un organe.
- voie de l’apoplasme
- voie de symplasme
- voie transmembranaire

Answer 5

Voie de l’apoplasme
- entre la membrane plasmique et la paroi cellulaire
- pas de véritable perméabilité
- relie les cellules végétales entre elles
- extérieur de la cellule

Voie de symplasme
- intérieur de la cellule
- liaison de cellules par une jonction entre les membranes plasmiques par des plasmodermes
- membrane plasmique est sélectivement perméable
- passe d’un cytosol à l’autre sans passer par la membrane plasmique

Voie transmembranaire
- captation par plusieurs cellules les unes après les autres
- utilise transporteur dans les membranes plasmiques
- traverse les membranes plasmiques

Question 6

Expliquer le rôle de la pompe à protons dans le maintien du potentiel de membrane de repos des cellules végétales.

Answer 6

Rôles de la pompe à protons
- maintien du potentiel de membrane de repos
- maintien du gradient de pH

Les membranes plasmiques fonctionnement avec des pompes à protons (H+). Ces pompes sont activées par ATP ce qui permet, par transport actif, l’expulser de H+ hors de la cellule. Cela entraine un gradient de pH. Ces deux formes d’énergie potentielle peuvent effectuer le transport des solutés.

Question 7

Comment se produit le transport des solutés dans la membrane de la plante?
- quels sont les solutés neutres et les ions?

Answer 7

Le transport des solutés se fait à l’encontre de leur gradient de concentration.

Solutions neutres =
glucides (saccharose)

Ions =
NO3-

Question 8

Quel est le rôle des canaux ioniques à ouverture contrôlée dans la membrane plasmique d’une cellule d’une plante?

Answer 8

Canaux ioniques à ouverture contrôlée
- réagissent à des stimulus (substances chimiques, pression, différence de potentiel)
- K+ transporté dans les cellules stomatiques réagissant au pH

Question 9

Expliquer le fonctionnement des cotransporteur de H+ et de saccharose.

Answer 9

Les solutés neutres, comme les glucides, peuvent être acheminés vers les cellules végétales par cotransport avec des ions H+.

Les cotransporteurs de H+ et de saccharose jouent un rôle important en acheminant les glucides vers le phloème avant le transport de ces glucides dans toute la plante.

Question 10

Expliquer le fonctionnement des cotransporteur de H+ et de NO3-.

Answer 10

Les mécanismes de cotransport qui font intervenir les H+ participent également à la régulation du flux des ions à travers les membranes.

Les cotransporteurs de H+ et de NO3- dans les membranes plasmiques des cellules des racines sont importants pour l’absorption de NO3- par les racines des plantes.

Question 11

Expliquer le fonctionnement des canaux ioniques à ouverture contrôlée dans la membrane des cellules de la plante.

Answer 11

Les canaux ioniques à ouverture contrôlée des végétaux ouvrent et ferment en réaction à
- une différence de potentiel électrique
- étirement de la membrane
- facteurs chimiques

Lorsqu’ils sont ouverts = ils permettent à des ions spécifiques de diffuser à travers les membranes.

Par exemple, un canal ionique à ouverture contrôlée de K+ (potassium) participe à la libération de K+ par les cellules stomatiques quand les stomates ferment.

Question 12

Qu’est-ce que l’osmose?

Answer 12

Diffusion de l’eau d’un milieu où le potentiel hydrique est le plus fort vers où elles est plus faible en concentration

Question 13

Qu’est-ce que la turgescence?

Answer 13

• cellule est gonflée d’eau
• potentiel osmotique (présence de soluté dans l’eau) est égal à son potentiel de pression
• permet à la plante d’avoir des feuilles qui se tiennent droite

Question 14

Qu’est-ce que la pression de turgescence?

Answer 14

Pression par la membrane plasmique sur la paroi cellulaire quand la cellule est en turgescence

Question 15

À quoi le mouvement de l’eau dans une cellule végétale dépend-t-il ?

À quel moment l’équilibre est-il attient?

Answer 15

Mouvement de l’eau dépend :
- concentration des solutés (eau se dirige vers l’endroit où la concentration est la plus élevée)
- pression du milieu environnement (eau se dirige vers la pression la plus faible)

Moment où l’équilibre est atteint :
- quand la quantité de solutés/pression est égale

Question 16

Qu’est-ce que le potentiel hydrique?
- quelle est la formule mettant en relation les différents potentiels?

Answer 16

Potentiel hydrique
- Valeur permettant de savoir le déplacement d’eau ira où lors de déplacement d’eau local
- Comprend le potentiel osmotique (O) et le potentiel de pression (P)

Formule
Potentiel hydrique = Potentiel osmotique + Potentiel de pression

Potentiel osmotique
- 0 = eau pure
- inférieur à 0 donc peu de solutés (ions et sucres)

Potentiel de pression
- +/- exercée sur la solution

Question 17

Quels sont les types de solutions d’une cellule animale? et quelle est la solution viable?

Answer 17

Solution hypotonique
- rempli d’eau
- cellule lysée

Solution isotonique
- solution viable pour la cellule animale !!!
- cellule normale

Solution hypertonique
- déshydratée
- cellule crénelée

Question 18

Quels sont les types de solutions d’une cellule végétale? et quelle est la solution viable?

Answer 18

Solution hypotonique
- solution viable pour la cellule végétale !!!
- cellule turgescente (normale)

Solution isotonique
- cellule flasque

Solution hypertonique
- déshydratée
- cellule plasmolysée

Question 19

Quel est le rôle des aquaporines?

Answer 19

Aquaporines
- permet l’entrée et la sortie des molécules d’eau dans les membranes plasmiques
- mouvement (entrée ou sortie) plus rapide que la simple diffusion (les molécules d’eau peuvent passer dans les couches de phospholipides car elles sont assez petites, mais c’est lent)
- leur perméabilité diminue quand le pH diminue ou le Ca2+ augmente dans le cytosol

Question 20

Définir le courant de masse.
Expliquer son rôle dans la plante.

Answer 20

Courant de masse
- déplacement de liquide sur de longue distance assuré par un gradient de pression

• se dirige de la pression la plus élevée vers une pression plus faible (pas d’influence selon la concentration de solutés)

Rôle du courant de masse :
- assure un déplacement d’eau et de solutés dans le xylème (trachéide et vaisseaux) et le phloème

Question 21

Expliquer le rôle de la bande de Caspary de l’endoderme de la racine et le fonctionnement.

Answer 21

Rôle de la bande de Caspary de l’endoderme de la racine :
- transport de l’eau dans les racines jusqu’au xylème

Fonctionnement

1- L’eau et les minéraux en solution sont captés par des poils absorbants. Ils entrent par la voie de l’apoplasme. (poils absorbants = porte d’entrée pour l’eau)

2- Certains minéraux et eau peuvent passer par la voie du symplasme.

3- Certaines molécules d’eau et minéraux traversent vers l’intérieur des cellules par la voie transmembranaire. Ils voyagent par la suite par la voie du symplasme. Toutes les molécules d’eau et les minéraux traversent le cortex pour arriver à l’endoderme.

4- Dans l’endoderme se trouve une barrière entre les membranes plasmiques et les parois cellulaires. C’est la bande de Caspary. Celle-ci, faite de subérine, force l’eau et les minéraux ayant passé par la voie de l’apoplasme à intégrer la voie du symplasme, où ils devront passer par la membrane plasmique sélectivement perméable d’une cellule endodermique. Les substances inutiles ou toxiques sont retenues pour ne pas entrer dans le sol.

5- Par la voie de l’apoplasme, l’eau et les minéraux intègrent le xylème

• seules les molécules sélectionnées passent vers le xylème, ce qui empêche le retour des solutions accumulés dans le xylème

Question 22

Qu’est-ce que la subérine?
Quel est son rôle?

Answer 22

Subérine
- cire imperméable à l’eau et aux minéraux en solution
- présente dans la bande Caspary

Rôle :
- force l’eau et les minéraux ayant passé par la voie de l’apoplasme à intégrer la voie du symplasme

Question 23

Qu’est-ce que l’eau transporte chez une plante?

Answer 23

Eau
- véhicule de transport pour les sels minéraux et tout ce qui est important dans la sève élaborée

Question 24

Définir les termes suivants :
- transpiration
- pression racinaire
- guttation

Answer 24

Transpiration
- Évaporation de l’eau par les feuilles et les autres parties aériennes, et ce, à l’aide des stomates

Pression racinaire
- Lorsque l’eau et les minéraux pénètrent dans le xylème à la base d’une plante, ceux-ci exercent une poussée ascendante (vers le haut) sur la sève brute contenue dans le xylème

Guttation
- Excrétion de gouttelettes d’eau qu’ont peut observer le matin à l’extrémité des feuilles lorsque la pression racinaire fait entrer plus d’eau dans les feuilles que celles-ci en ont perdu.
- pression racinaire pousse eau vers le haut
- pas la même chose que la rosée
- chez les petites plantes

Question 25

Qu’est-ce que la cohésion-tension?
- cohésion
- tension

Answer 25

Cohésion
- Cohésion entre les différentes molécules d’eau dû aux liaisons H transmet le mouvement ascendant sur toutes les molécules d’eau dans le xylème

Tension
- La sève brute est sous une pression négative (tension) qui émet un mouvement net vers le haut. cette tension est dû à une aspiration créée dans le haut de la plante

Question 26

Expliquer le fonctionnement de la montée de la sève brute.

Answer 26

Fonctionnement

1- L’eau contenue dans les lacunes s’évapore vers l’extérieur, en passant par les stomates (transpiration)

2- L’eau en contact avec celle s’étant évaporée s’évapore aussi, puisqu’elle est maintenant en contact avec l’air extérieur dans les stomates.

3- La vitesse de transpiration s’accroit au fur et à mesure que l’interface eau-air s’enfonce dans la paroi cellulaire, augmentant la tension superficielle.

4- La tension superficielle étant augmentée, celle-ci aspire les autres molécules d’eau à proximité (cohésion), ce qui aspire le contenu du xylème vers le haut (pression négative = tension).

• La tension créée par la transpiration produit une aspiration

Question 27

Expliquer le résumé du processus de la montée de la sève brute.

Answer 27

1. Les liaisons hydrogènes (H) permettent la formation d’une chaîne continue de molécules d’eau qui s’étend des feuilles jusqu’au sol.
2. La force qui fait monter la sève brute dans le xylème est créée par un gradient de potentiel hydrique.
3. En ce qui concerne le courant de masse sur de longues distances, le potentiel hydrique est dû au gradient de potentiel de pression.
4. La transpiration provoque une diminution du potentiel de pression à l’extrémité du xylème situé près de la feuille, qui devient alors inférieur au potentiel de pression de l’extrémité située près de la racine.

• la direction du gradient de potentiel hydrique ne change jamais (toujours vers le haut)

Question 28

Qu’est-ce que le danger lors de la montée de la sève brute?

Answer 28

Danger =
- quand de l’air entre dans les xylèmes (cavitation), puisque cela empêche une cohésion entre l’eau dans le xylème

Question 29

Quels sont les rôles de l’ouverture et de la fermeture des stomates chez la plante?

Answer 29

Ouverture/fermeture des stomates

• Permet la transpiration en laissant passer l’eau
• Permet aussi le passage de CO2 pour la photosynthèse

Question 30

Expliquer le fonctionnement des stomates.
- préciser les 2 cellules stomatiques

Answer 30

2 cellules stomatiques
- turgescentes = ouverture
- flasques = fermeture

• trou = ostiole

Fonctionnement :

1- Suivant un stimulus, une sortie d’ions H+ par transport actif s’ensuit.

2- La sortie d’ions H+ favorise une différence de potentiel qui appelles les ions K+.

3- Les ions K+ en provenance des cellules épidermiques entrent dans les cellules stomatiques par des canaux ioniques à ouverture contrôlée.

4- L’accumulation de K+ dans les cellules stomatiques diminue son potenteil hydrique (potentiel osmotique) ce qui l’amène à un état de turgescence par osmose. Des microfibrilles de cellulose stratégiquement postionnée favorisent une ouverture opposée des cellules stomatiques.

5- La fermeture des stomates résulte de la perte de K+ (diffusion vers l’extérieur), et donc une hausse de potentiel osmotique, favorisant une sortie d’eau par osmose.

Question 31

Quels sont les stimulus pour l’ouverture des stomates?

Answer 31

• Soleil et luminosité ( + = ouverture)
• CO2 (- = ouverture)
• Rythme circadien (horloge biologique qui permet l’ouverture à un moment)

Question 32

Quels sont les stimulus pour la fermeture des stomates?

Answer 32

• Sécheresse (pour conserver l’eau)
• Température élevée ( par l’acide abscissique, un régulateur de croissance végétale, lors d’une carence en eau)
• Vent (si trop fort = apporte une trop grande transpiration)

Question 33

Comment nomme-t-on le type de transport de la sève élaborée?

• Qu’est-ce qu’un organe source?
• Qu’est-ce qu’un organe cible?
• Où se produit le transport de la sève élaborée ?

Answer 33

Transport de la sève élaborée
- Translocation

Translocation
- Transport des produits de la photosynthèse, d’acides aminés, de minéraux et de régulateurs de croissance. Le transport se fait d’organes sources à organes cibles.

Organe source
- produit le glucide

Organe cible
- utilise et stocke (emmagasine) le glucide

Endroit où le transport de la sève élaborée se produit
- phloème

Question 34

Expliquer le fonctionnement du transport de la sève élaborée dans le phloème.

Answer 34

Fonctionnement

1- Les produits de la photosynthèse, par exemple un glucide comme la saccharose, quitte l’organe source et traverse une série de cellules du mésophylle, soit par la voie de l’apoplasme ou la voie du symplasme. Si c’était pas voie de l’apoplasme, elle intègre la voie du symplasme dans les cellules compagnes ou dans les éléments du tube criblé.

2- Par mécanisme chimiosmotique, le glucide entre dans le phloème par une pompe à protons qui crée un gradient de H+ entrainant l’accumulation de glucide, et à l’aide d’un cotransporteur avec les H+ par transport actif à l’encontre du gradient de concentration.

3- L’entrée de glucides dans le phloème réduit le potentiel hydrique (potentiel osmotique), ce qui favorise une entrée d’eau.

4- L’entrée d’eau génère une pression positive qui pousse la sève élaborée dans le phloème.

5- La sortie du glucide favorise par transport actif, à proximité de l’organe cible, une baisse de pression par la sortie de l’eau (suivant un potentiel hydrique plus bas dans l’organe cible)

• Le transport de la sève élaborée dans le phloème se fait dans plusieurs directions

Question 35

Résumé du processus du transport de la sève élaborée

Answer 35

1- L’entrée du glucose réduit le potentiel hydrique dans les éléments de tube criblée, ce qui provoque l’entrée de l’eau par osmose.

2- L’absorption d’eau génère une pression positive qui pousse la sève élaborée dans le tube criblé.

3- La pression est libérée par la sortie des glucides et par la perte d’eau qui en résulte, à proximité de l’organe cible.

4- Dans le cas de la translocation des feuilles aux racines, l’eau revient à l’organe source en passant par le xylème

Question 36

Quels types d’ions (éléments essentiels) sont plus facilement captables par le sol?
- expliquer le fonctionnement

Answer 36

Ions négatifs (-)
- plus difficilement captables dans le sol

Ions positifs (+)
- plus faciles à capter dans le sol

Fonctionnement :

1- Les racines rendent le sol plus acide en libérant des H+ et du CO2 qui forme de l’acide carbonique qui se dissocie en H+ et HCO3-

2- Les ions H+ obtenus neutralisent les particules du sol, ce qui libère des ions positifs (minéraux)

3- Les racines captent ces cations libérés.

• Les plantes acidifient le sol pour atteindre les éléments essentiels (minéraux)

Question 37

Quels sont les principaux éléments essentiels/nutritifs?

Answer 37

Carbone (C)
- molécules organiques des végétaux

Oxygène (O)
- molécules organiques des végétaux

Hydrogène (H)
- molécules organiques des végétaux

Azote (N)
- acides nucléiques
- protéines
- chlorophylle

Potassium (K)
- cofacteurs des enzymes
- solutés pour équilibre hydrique
- ouverture et fermeture des stomates

Calcium (Ca)
- lamelle moyenne des parois cellulaires
- transduction du signal

Magnésium (Mg)
- chlorophylle
- cofacteurs des enzymes

Phosphore (P)
- acides nucléiques
- phospholipides
- ATP

Question 38

Décrire les symptômes de carence en P, K et N

• Comment détermine-t-on la mobilité de l’élément?

Answer 38

Carence en Potassium (K)
- tâches sur les vieilles feuilles
- dessèchement du pourtour des feuilles

Carence en Azote (N)
- chlorose à l’extrémité des vieilles feuilles

Carence en Phosphore (P)
- développement très lent
- tiges minces
- nervures violacées
- piètre production de fleurs et de fruits

Mobilité de l’élément :
- Mobile = tissus vieux
- Immobile = tissus jeune

Question 39

Expliquer le rôle des rhizobactéries dans le cycle de l’azote.
- qu’est-ce qu’une rhizobactéries?
- qu’est-ce que le fonctionnement?

Answer 39

Rhizobactéries
- bactéries vivant en étroite collaboration avec les racines
- elles font le cycle de l’azote, fournissant de l’azote sous la forme de NO3- (nitrate) et de NH4+ (ammonium)

2 formes d’azote assimilables
- nitrate
- ammonium

Fonctionnement :

1- Le N2 dans l’air (atmosphère) est fixée par des bactéries fixatrices d’azote sous la forme d’ammoniac. Des bactéries ammonifiantes permettent aussi la captation d’ammoniac dans la matière organique morte.

2- Des bactéries nitrifiantes oxydent l’ammonium en nitrite (NO2-) et nitrate (NO3-).

3- Le nitrate est absorbé par des racines. Par des enzymes, il est réduit en ammonium.

4- Une partie de l’ammonium peut être directement absorbée par les racines.

Question 40

Quelle forme d’azote est la préférée dans le cycle de l’azote?
- qu’est-ce que les bactéries dénitrifiantes?

Answer 40

Azote préféré
- ammonium (NH4+)

Bactéries dénitrifiantes
- pas bonnes, négatives
- en veut le moins possible
- créé par l’ions nitrate
- altère la roche mère

Question 41

Qu’est-ce que le mutualisme chez la plante?

Answer 41

Mutualisme
- entre les bactéries Rhizobium et les racines
- forment des nodules

Dans les nodules
- bactéries se présentent sous la forme de bactéroïdes dans des vésicules
- permet d’avoir accès à une beaucoup plus grande quantité d’azote

Question 42

Expliquer le fonctionnement du mutualisme et des nodules chez la plante?

Answer 42

Fonctionnement

1- La racine sécrète des substances chimiques qui attirent les Rhizobium

2- Les Rhizobium produisent une substance chimique qui fait l’élongation des poils absorbants et la création de filament d’infection

3- Le filament d’infection contient les bactéries. Il pénètre dans le cortex. Cela provoque une division cellulaire des cellules du cortex. Les bactéries forment des bactéroïdes.

4- La division cellulaire apporte à la création d’une masse appelée nodule.

5- Un tissu conducteur est mis en place. Il permet l’apport en nutriment en provenance du xylème. À l’inverse, il y déverse des composés azotés.

6- À maturité, le nodule croit pour atteindre une grande taille. Une couche de sclérenchymateuses réduit le passage de l’O2. Ainsi, le milieu anaérobique permet une meilleure captation de l’azote par les bactéries Rhizobium.

Question 43

Quelle est la différence entre un nodule en développement et un bactéroïde?

Answer 43

Nodule en développement
- cellules formées par la plante

Bactéroïdes
- cellules formées par les bactéries

Question 44

Qu’est-ce que les épiphytes?

Answer 44

Épiphytes
- plante qui croit sur une autre plante
- poussent sur les troncs d’arbres
- permet une meilleure captation d’eau et de nutriments (pas de siphonage de l’hôte)

Question 45

Qu’est-ce que les plantes parasites?

Answer 45

Plantes parasites
- absorbent l’eau et les minéraux (et parfois les produits de la photosynthèse) directement de leur plante hôte
- possède un suçoir qui perce la plante hôte pour en recueillir des ressources
- pas de chlorophylle
- ne fait pas de photosynthèse

Question 46

Qu’est-ce que les plantes carnivores?

Answer 46

Plantes carnivores
- plantes photosynthétiques
- présente dans des endroits où le sol est faible en azote ou autres minéraux (sol pauvre)
- la plante complète son apport en minéraux grâce à des insectes et des petits animaux
- possède des pièges comme l’émission d’une substance qui attire les insectes, mais qui les colle ou encore une ouverture qui se referme subitement, empêchant un plus gros insecte de sortir par des dents