Cours 1-2-3

Question 1

Quel est le dénominateur commun à tous les végétaux? (2)

Answer 1

Leur ‘physiologie’ unique :
• Ils sont de loin les principaux responsables de l’assimilation de la matière inorganique dans le Vivant : réduction biochimique du CO2 en sucres (photosynthèse oxygénique), et réductions biochimiques des nitrate (NO3 -) et sulfate (SO4 2- ) en acides aminés puis en protéines.
• Ils ont un métabolisme secondaire complexe, avec des voies métaboliques uniques produisant une grande diversité de métabolites secondaires (spécialisés), souvent spécifiques à un taxon

Question 2

Tous les végétaux possèdent au moins de _______ pour synthétiser leur propre matière organique à partir du CO2, de l’eau et des éléments minéraux présents dans leur milieu

Answer 2

la chlorophylle-α

Question 3

Définition hétérotrophie?

Answer 3

Hétérotrophie : croissance sans photosynthèse, en présence d’une source de sucre (ex. glucose, i.e. carbone réduit).

Question 4

Définition photomixotrophie?

Answer 4

Photomixotrophie: croissance en présence de lumière et de sucres exogènes, i.e. tirant leur énergie à la fois des sucres et de la photosynthèse.

Question 5

Définition mycohétérotrophie?

Answer 5

Mycohétérotrophie :

croissance complète ou partielle chez les plantes saprophytes.

Question 6

Chez les plantes, mais également des bactéries sulfato -réductrices aérobies, en quoi et pourquoi les sulfates sont-ils réduits?

Answer 6

En sulfures pour permettre la synthèse des acides aminés soufrés (cystéine et méthionine) ou encore de coenzymes.

Question 7

Définition métabolites primaires?

Answer 7

Métabolites primaires : ubiquistes impliqués dans métabolismes primaires universels (glycolyse, cycle de l’acide citrique, photosynthèse, …).

Question 8

Définition métabolites secondaires?

Answer 8

Métabolites secondaires (spécialisés): plutôt spécifiques (certains présents que chez quelques sp., familles…), n’ayant pas de rôle direct dans le métabolisme primaire mais globalement essentiels pour la plante.

Question 9

Quel intérêt les métabolites secondaires ont-ils pour nous?

Answer 9

Pour nous, ces composés peuvent avoir un intérêt soit comme antioxydants, saveurs, arômes, colorants, médicaments, poison.

Question 10

Quels rôles ont les métabolites secondaires?

Answer 10

Rôles : protection physique (UV, structure) et interactions biotiques (défense, attraction, …).

Question 11

Avec quoi les végétaux doivent-ils conserver une balance de synthèse?

Answer 11

Les végétaux doivent conserver une balance entre la synthèse des protéines et celle des métabolites secondaires (dont les composés phénoliques C.P.).

Question 12

Selon les besoins de la plante en fonction de l’environnement, les acides aminés aromatiques produits par la voie de l’acide shikimique peuvent soit _____1____ ou soit _____2____

Answer 12

1. s’intégrer dans des protéines (croissance)

2. servir de précurseurs aux C.P. (protection).

Question 13

En plus de constituer les unités de base des protéines, les 3 acides aminés aromatiques produits par la voie de l’acide shikimique peuvent être dé - aminés et servir de précurseurs de..?

Answer 13

Une très vaste gamme de métabolites dits secondaires

Question 14

La synthèse des composés phénoliques est initiée par ?

Answer 14

La dé-amination des acides aminés (A.A.) aromatiques

Question 15

La dé-amination des acides aminés (A.A.) aromatiques se fait par?

Answer 15

L’enzyme PHE Ammonia Lyase (PAL).

Question 16

Que stimule l’activité de l’enzyme PHE Ammonia Lyase (PAL)?

Answer 16

L’activité de cet enzyme est stimulée par plusieurs stress environnementaux (pathogènes, UV, carences minérales). Ainsi, si la plante se retrouve en condition de stress, elle priorisera la défense.

Question 17

Si une plante se retrouve en condition de stress, priorise-t-elle la croissance ou la défense?

Answer 17

La défense

Question 18

Lis: Puisque la PAL (Phénylalanine Ammonia Lyase) est imprtante pour la synthèse des composés phénoliques, il y a souvent une relation inverse entre le taux de croissance et la concentration de métabolites secondaires. La balance entre les synthèses protéiques et de composés phénoliques peut être rationalisée par le « Modèle de la Compétition en Protéines ».

Answer 18

Puisque la PAL (Phénylalanine Ammonia Lyase) est imprtante pour la synthèse des composés phénoliques, il y a souvent une relation inverse entre le taux de croissance et la concentration de métabolites secondaires. La balance entre les synthèses protéiques et de composés phénoliques peut être rationalisée par le « Modèle de la Compétition en Protéines ».

Question 19

Nommes-moi les 6 points importants qui définissent une plante vasculaire.

Answer 19

1. Cellules avec plastes et large vacuole, à parois + rigides (composées de cellulose, pectine, lignine) supportant la plante et lui permettant d’atteindre de grandes dimensions.
2. Épiderme avec une cuticule imperméable mais ponctué de stomates permettant des échanges gazeux régulés.
3. Systèmes souterrain et aérien (racines/tige feuilles) permettant l’acquisition des ressources (eau, minéraux, lumière, CO2 ).
4. Double système vasculaire (xylème/phloème) pouvant transporter efficacement sur de longues distances les sèves sève brute et élaborée respectivement.
   brute et élaborée respectivement.
5. Mode de croissance localisée (méristèmes) et modulaire (plastique) plutôt qu’une croissance diffuse (généralisée).
6. Phytohormones assurant la communication à l’intérieur de la plante (et même entre les plantes

Question 20

Définition physiologie végétale?

Answer 20

La physiologie végétale est la science expérimentale qui étudie de façons mécanistique et holistique l’ensemble des réactions “bio-physico-chimiques” qui déterminent les différentes fonctions (absorptions de l’eau et des minéraux, photosynthèse,…) et processus vitaux (germination, croissance, développement, reproduction et sénescence) des plantes, lesquelles évoluent dans des environnements variables et parfois hostiles auxquels elles doivent s’ajuster.

Question 21

Qu’est-ce que l’approche mécanistique?

Answer 21

La science classique repose sur les idées de Descartes selon lesquelles la complexité des événements naturels n’est qu’apparente, ces événements étant composés en fait que de chaînes linéaires de cause à effets. Cette approche mécanistique, réductionniste, considère la plante comme des machines biochimiques, compréhensibles que si on les démontent. Diviser pour comprendre! Il est clair que cette approche purement analytique ne peut complètement comprendre le réel. Le microscopique ne peut pas tout expliquer le macroscopique

Question 22

Approche holistique?

Answer 22

Chacun de ces niveaux d’organisation, du plus petit au plus grand, contient un nombre élevé d’éléments pouvant interagir entre eux ainsi qu’avec ceux de différents niveaux d’organisation (noter que chaque niveau d’organisation peut être associé à un phénomène biologique dont l’échelle de temps est proportionnelle la taille du système). L’étude de l’ensemble de ces éléments et de leurs interactions requiert une approche “ holistique ” ou “ systémique ” pour comprendre le fonctionnement de l’ensemble d’un système complexe.

Question 23

Que sont les unités de base qui sont impliquées dans la croissance végétale?

Answer 23

Les cellules

Question 24

Par quoi est déterminée la croissance végétale? (2)

Answer 24

Celle-ci est déterminée par :

1. Le taux de production cellulaire (varie selon la taille des méristèmes et le taux de division cellulaire)
2. Le taux et la durée de l’expansion cellulaire (varie selon la pression de turgescence et les propriétés physiques des parois). Donc, la tai lle finale de la plante (ou d’un feuille) dépend du nombre et de la taille des cellules produites

Question 25

Lcroissance de la plante n’est pas la simple accumulation de cellules (ex. tumeurs, ou cals indifférenciés en culture in vitro) mais implique..?

Answer 25

La coordination entre l’activité des différentes zones de croissance

Question 26

Grâce à quoi la coordination entre l’activité des différentes zones de croissance est-elle possible?

Answer 26

Cette coordination est possible grâce à une communication entre les différentes parties de la plante via des échanges d’eau, de nutriments et de phytohormones, illustrant la complexité de la croissance chez les végétaux. De ces interactions émerge l’organisme, la plante

Question 27

Qu’est-ce qu’un système complexe?

Answer 27

Tout être vivant est un système complexe, i.e. un ensemble d’éléments en interaction dynamique, organisés en fonction d’un but. La richesse des interactions au sein d’un système fait apparaître des propriétés globales du système qui surpassent les capacités propres à chacun des ces constituants : “ Le tout est plus que la somme de ses parties ”.
Un système complexe démontre donc des propriétés holistiques (globales), qui émergent de l’interaction entre les différents éléments qui le composent.

Question 28

Est-ce qu’un niveau inférieur à un système complexe peut posséder toutes les qualités de ce dernier?

Answer 28

Nope

Question 29

Une approche ____ est donc nécessaire en physiologie végétale pour comprendre le fonctionnement des végétaux.

Answer 29

holistique

Question 30

Quel est le facteur abiotique ayant la plus grande influence sur la distribution de la végétation dans les écosystèmes (chaque point représente un écosystème différent)?

Answer 30

La disponibilité de l’eau

Question 31

Le cycle de l’eau est-il influencé par les végétaux?

Answer 31

Oui

Question 32

Au niveau des bassins versants, comment les forêts influencent-elles le cycle de l’eau? (6)

Answer 32

• Augmentent l’évapotranspiration
• Augmentent l’eau d’infiltration (litière)
• Diminuent l’eau de ruissellement
• Diminuent les débits de crues
• Augmentent les débits d’étiage et globalement
• Diminuent le débit des rivières.

Question 33

Les forêts augmentent-elles ou diminuent-elles la disponibilité de l’eaupour les autres milieux?

Answer 33

Diminuent

Question 34

Quel est le principal constituant des tissus végétaux?

Answer 34

L’eau qui représente entre 80-95% de la masse de tissus en croissance

Question 35

Pourquoi dit-on que l’eau n’est que transitoire dans les tissus végétaux?

Answer 35

Sous certaines conditions, une feuille peut échanger jusqu’à 100% de son eau par heure. Pour chaque gramme de matière sèche produite, la plante transpire de 100 à 500 ml (g) d’eau

Question 36

Expliques-moi la polarité des molécules d’eau.

Answer 36

Polarité des molécules d’eau: Toutes les fonctions et les propriétés de l’eau peuvent être reliées à sa structure polaire: bien que la molécule H2O soit neutre, l’O2 attire les électrons des H créant ainsi une distribution asymétrique des charges favorisant la formation de liens hydrogène.

Question 37

Entre quoi les liens polaires des molécules d’eau créent-ils une forte cohésion?

Answer 37

Ces liens créent une forte cohésion 1) entre les molécules d’eau et 2) entre celles-ci et d’autres molécules (Na+, Cl-…)

Question 38

Chaque molécule d’eau peut former jusqu’à _1__ liens H, créant de __2___, se formant et se déformant continuellement. Ces liens H expliquent la ____3____ ainsi que ___4___.

Answer 38

1. 4
2. brefs microcristaux
3. forte cohésion entre les molécules d’eau
4. ses différentes propriétés thermiques.

Question 39

Qu’expliquent la cohésion et l’adhésion et quel rôle important jouent-elles?

Answer 39

Cohésion et adhésion : ces propriétés expliquent la force de tension et le phénomène de capillarité, et elles jouent donc un rôle important dans la translocation de l’eau dans le xylème.

Question 40

Que permettent les propriétés thermiques de chaleurs de fusion et de vaporisation élevées ?

Answer 40

L’utilisation de calories lors de l’évaporation de l’eau permet de refroidir la plante (surtout les feuilles).

Question 41

Que permettent les propriétés thermiques de chaleur spécifique et conductivité thermique élevées ?

Answer 41

absorption et dissipation efficaces de la chaleur

Question 42

Que fait la couche d’hydratation? Est-elle essentielle à la cellule?

Answer 42

L’eau neutralise les attractions électriques entre les molécules chargées (polaires) par une couche d’hydratation. Cette eau d’hydratation est essentielle à la cellule même si cette eau ne représente que 5-10% de l’eau totale.

Question 43

Comment l’eau modifie et stabilise la structure des protéines et autres macromolécules (ADN…), assurant leur fonctionnalité?

Answer 43

Par ses liens H

Question 44

Quels sont les trois mouvement possibles pour le déplacement de l’eau dans la plante? Par quels facteurs sont déterminés ces mouvements? En quoi la somme de ces facteurs se résume-t-elle?

Answer 44

L’eau se déplace par flux de masse dans la plante, et par diffusion et/ou par osmose au niveau cellulaire. Ces mouvements sont déterminés par des facteurs physiques (T°, pression, gravité) et chimiques (différence de concentrations).

Question 45

Comment s’observe directement le mouvement par flux de masse de l’eau dans la plante?

Answer 45

Fréquent dans la nature (flux des rivières…), le mouvement par flux de masse s’observe directement dans la plante dans la voie apoplastique (i.e. le long des parois cellulaires entre les cellules) et dans les vaisseaux conducteurs du xylème et du phloème.

Question 46

Quand est-ce que le mouvement par flux de masse se produit-il dans la plante?

Answer 46

Ce mouvement se produit lorsqu’une force (pression hydrostatique, gravité) est appliquée sur un fluide (groupe de molécules). Au niveau cellulaire, cette force s’ajoute à celle causée par les différences de concentrations (voir plus loin). En plus de la voie apoplastique (entre les cellules), le transport de l’eau dans le xylème s’effectue par flux de masse. Ce mouvement est causé par une différence de pression

Question 47

À quoi est due la diffusion?

Answer 47

La diffusion est due au mouvement thermique aléatoire des molécules qui par les lois de la probabilité cause un mouvement dirigé d’une région de haute concentration vers une région de faible concentration

Question 48

Le flux de diffusion Js (quantité d’1 substance s traversant une unité de surface par unité de temps) est proportionnel à..

Answer 48

au gradient de concentrations DCs/Dx, et Ds étant le coeffcient de diffusion d’un soluté s dans un solvant donné (Dx, la distance entre 2 points).

Question 49

Qu’est-ce que l’osmose?

Answer 49

L’osmose est la diffusion spontanée de molécules à travers une membrane semi-perméable.

Question 50

Que sont les biomembranes?

Answer 50

Les biomembranes sont omniprésentes et contrôlent le flux des solutés dans la plante. Elles sont perméables aux petites molécules neutres (H2O, CO2 …) mais quasi imperméables aux ions (chargés + ou -) et aux grosses molécules.

Question 51

De quoi est fonction la force qui détermine la direction et le taux de diffusion par osmose entre deux milieux ?

Answer 51

En fonction des différences

1. De concentration (comme pour la diffusion simple)
2. De pression entre ces milieux.

Question 52

Lors de l’osmose, l’eau ‘la plus concentrée’ (i.e. sans glucose) se déplace vers ..?

Answer 52

La région où l’eau est ‘la moins concentrée’ (i.e. +glucose). Plasmolyse et turgescence ; chez les plantes, il y a une contrainte à la diffusion imposée par la paroi cellulaire

Question 53

Que représente la capacité de l’eau à se déplacer par osmose?

Answer 53

Son potentiel osmotique

Question 54

Comment le déplacement par osmose peut-il être empêché?

Answer 54

Ce déplacement peut toutefois être empêché si une pression inverse est appliquée. Chez les cellules végétales, la pression exercée par les parois sur la solution se nomme pression de turgescence.

Question 55

Par quelle loi de la thermodynamique les mouvements de l’eau s’expliquent-ils?

Answer 55

Les mouvements de l’eau s’expliquent par la 2ème loi de la thermodynamique, affirmant qu’un processus est spontané s’il implique une augmentation de l’entropie (désordre, système homogène non-structuré), i.e. une baisse de l’énergie libre du système. En clair, l’eau ayant la plus forte énergie libre se déplace vers l’eau ayant la plus faible énergie libre.
L’énergie libre représente l’énergie disponible (potentiel) pour effectuer un travail, par ex. un mouvement, une réaction.

Question 56

L’eau se déplace toujours de la solution où la cellule ayant le ΨW le plus ___ vers la région où le ΨW est le plus ___ (direction).

Answer 56

Élevé

Faible

Question 57

Le calcul du potentiel hydrique Ψ_W permet de prédire les ___1__ aux niveaux __2__et de __2__

Answer 57

1. mouvements de l’eau

2. cellulaire et de la plante

Question 58

L’eau entre ou sort de la cellule selon la différence de potentiel hydrique ∆Ψ entre le ΨW de..?

Answer 58

la cellule et celui du milieu

Question 59

Le transport de l’eau continue jusqu’à ce que l’équilibre soit atteint entre ..?

Answer 59

les deux Y cellulaire et extérieur.

Question 60

L’absorption de l’eau est-elle active ou passive? À quoi obéit-elle?

Answer 60

Contrairement à l’acquisition de carbone et des minéraux, l’absorption de l’eau est passive et obéit simplement à la 2ème loi de la thermodynamique

Question 61

Lis: Une fois l’équilibre atteint, le Ψ_W de la cellule devient égal à celui de la solution, qui lui demeure constant (car large volume du milieu externe par rapport à la cellule) • En général, on peut assumer que le Ψ_s de la cellule demeure constant entre les états turgides et légèrement plasmolysés (tant que Ψ_p ≥ 0), car variation négligeable du volume cellulaire (faible variation de concentration). Connaissant 2 des 3 variables de la relation Ψ_W = Ψ_s + Ψ_p, il est alors facile de trouver la 3ème variable.

Answer 61

Une fois l’équilibre atteint, le Ψ_W de la cellule devient égal à celui de la solution, qui lui demeure constant (car large volume du milieu externe par rapport à la cellule) • En général, on peut assumer que le Ψ_s de la cellule demeure constant entre les états turgides et légèrement plasmolysés (tant que Ψ_p ≥ 0), car variation négligeable du volume cellulaire (faible variation de concentration). Connaissant 2 des 3 variables de la relation Ψ_W = Ψ_s + Ψ_p, il est alors facile de trouver la 3ème variable.

Question 62

Qu’est-ce que la pression hydrostatique?

Answer 62

Parfois appelée potentiel de pression, elle est soit positive (pression de turgescence) ou négative (tension).

Question 63

Comment se mesure la pression hydrostatique?

Answer 63

Ψp se mesure en tant que déviation par rapport aux conditions standard (1 atmosphère ou 0.1 MPa).

Question 64

À quoi est égale Ψp dans un bécher?

Answer 64

0

Question 65

De quoi dépend l’effet de la gravité sur l’eau?

Answer 65

De la hauteur au-dessus l’eau de référence. Puisque Ψ_g= pwgh = 0.01 MPa m-1 , une hauteur de 10 m se traduit que par une augmentation de Ψ_W de 0.1 MP