Intro bases de la physiologie végétale

Bases de la PHYSIOLOGIE VEGETALE I- Introduction 1-Les végétaux producteurs primaires. Petit point : Les végétaux dans notre éco-système. -> diapo n°14 Les végétaux sont des organismes autotrophes. Ils élaborent sa matière organiques à partir de composés inorganiques simples. Ils utilisent la matière sous forme MINERALES : -> C de CO2 de l'atmosphère = feuilles -> H de H2O du sol = racines -> N,S,P,K,Ca,Mg,Fe,etc de la solution du sol = racines. Les plantes ne prélèvent pas de N dans l'air, mais surtout du N dans le sol meme si la concentration est plus faible dans le sol. Elles synthétisent les mol. Organiques indispensables à la vie (glucides, acides aminés,...) à partir des minéraux : C, mais aussi N et S. Elles tirent l'energie lumineuse pour cataliser les minéraux = tirent l'énergie nécessaire à la réduction des molécules. Ceci signifie que les plantes sont PHOTO-AUTOTROPHES ! Il existe un cycle du Carbone que les plantes font. Ce cycle existe aussi en milieu marin. (diapo 17) L'azote est présent en grande quantité dans l'air. Le cycle de l'azote (diapo 18) utilise essentiellement les ions NO3-. * Il y a une fixation biologique de l'azote, ce qui correspond à une transformation du diazote en ions amonium NH4+. -> Cette transformation est catalysé par la nitrogénase qui est une enzyme. Cette enzyme n'existe que dans certaines bactéries. Certaines de ces bactéries vivent de façon libre et produisent elle-même leur amonium, alors que d'autres, peuvent vivre de façon symbiotique. Celles-ci envahissent les cellules végétales. Elles appartiennent au genre Légumineuse. -> Mais il existe aussi la réaction inverse. N2 -> ions amonium Ce sont des bactéries qui dénitrifient qui font cette réaction. * Il existe une production spontanée, de façon chimique (dû à la foudre par exemple) de N2 en amonium. L'homme peut aussi faire cette réaction. Il faudrait alors beaucoup de machines pour créer de fortes températures et de pression. La plante modèle est l'ARABIDOPSIS THALIANA.(diapo21) -> C'est une plante de la famille des choux. Les feuilles se touchent. Elles ont une architecture en rosess. -> La tige pricipale fait des fleurs. -> Elle est considérée comme la plante modèle, car elle possède le plus petit génome jamais séquencé jusqu'ici. La seconde Plante modèle est celle du Riz, ou par son nom scientifique GRUZA SATIVA. (diapo22) -> C'est une plante céréalière. 2-La Cellule Végétale La cellule végétale, comme la cellule animale, est constituée par un protoplasme entouré d'une membrane plasmique : le plasmalemme. Le protoplasme lui-meme comprend le cytoplasme et le noyau. Il renferme aussi différents organites cellulaires, éléments structuraux ayant des rôles fonctionnels spécifiques. Le cytoplasme est réduit à une mince couche périphérique, car il renferme, entre autres inclusions, une volumineuse vacuole centrale. La cellule végétale est enclose (entourer d'une cloture) dans une paroi pectocellulosique, qui constitue une coque rigide indépendante. La paroi La paroi est constituée de trois éléments : -> fibre de cellulose : -très longue chaîne de glucose (polysaccharides) torsadée souvent organisée de façon parallèle. -> hemicellulose : ils assurent la liaison entre les fibres de celluloses. Ils empêchent la cellule de s'agrandir. -> pectine : ciment qui va tenir les armatures . * Ces éléments servent à la rigidité de la cellule. Or la cellule peut sécréter une enzyme qui rompt les liaisons hemicellulose, ce qui fait que la cellule va s'agrandir voir se diviser. Il existe une connexion entre 2 cellules : ce sont des plasmodesmes, des tunnels entre les cellules. Le cytosol Le cytosol, réduit dans les cellules adultes à une couche d'épaisseur de 2 à 5 um, il est formé d'un sytème colloïdal essentiellement protéique , au sein duquel sont présents de très nombreux ribosomes ! -> lieu d'intense activité métabolique. Il contient de nombreuses enzymes. -> Il s'y déroule : la glycolyse = étape majeure de la dégradation des glucides la voie des pentoses-phosphates = autres procédés de la dégradation des glucides la réduction des nitrates et la synthèse des amino-acides. Le ribosomes sont de très petites tailles ( diamètre de 20 à 30 nm ) et ils contiennent près de 40% d'acides ribonucléiques et le reste des protéines. C'est le lieu de la synthèse des protéines. Le cytoplasme est limité du côté externe par le plasmalemme et de l'autre par le tonoplaste. Le noyau contient la majeure partie de l'information génétique portée par le DNA. Pendant l'interphase, les molécules de DNA, associées à des protéines basiques, les histones, forment des structures condensées, les nucléosomes ; lesquels, assemblés entre eux et associés à des protéines, dites non-histones, constitue la chromatine. A la mitose, des phénomènes de surcondensation conduisent à l'individualisation des chromosomes. Les nucléoles sont le lieu de la synthèse des RNA. Le cytoplasme renferme une assez grande variété d'organites qui participent à des titres divers à la vie cellulaire. Ces organites sont le plus souvent séparés du cytosol par des systèmes membranaires plus ou moins complexes. Les mitochondries sont le siège du cycle de Krebs et des oxydation terminales génératrices d'ATP. Elles sont limitées par deux membranes : l'externe (aisément séparable par des détergents ou physiques ultrasons) qui semble ne servir que d'enveloppe perméable ; l'interne qui présentes des invaginations : les crêtes, sur lesquelles sont situées des enzymes respiratoires. Le corps de la mitochondrie est occupé par la matrice, comparable au cytosol, où sont localisées la grande majorité des enzymes du cycle de Krebs. Les chloroplastes sont responsables de la photosynthèse. Elles sont limités par une enveloppe formée de deux membranes : l'externe perméable et l'interne qui contrôle les échanges avec le cytosol. A l'intérieur du chloroplaste, on retrouve au sein du stroma,qui contient des enzymes du cycle de Calvin, des saccules aplatis, les thylacoïdes, qui portent les systèmes photosynthétiques. Les thylacoïdes peuvent être allongés, les thylacoïdes stromatiques, tandis que d'autres, les thylacoïdes granaires, sont empilés en amas sombres, visible en amas sombres, les granums. Crête Membrane externe Matrice Membrane externe Mb.externe Mb. interne Granum Stroma Thylacoïdes Schéma comparé d'une mitochondrie et d'un chloroplaste. Les chloroplastes proviennent soit de la division d'autres chloroplastes, soit de la différenciation de proplastes, non pigmentés, résultants de la division antérieurs de proplastes. Les proplastes n'évoluent pas forcément en chloroplastes. Il peut devenir : -> des leucoplastes = racines, ils sont différents des chloroplastes que par l'absence de thylacoïdes -> des amyloplastes = organes de réserve, ils synthétisent et accumulent de l'amidon à partir du saccharose venu des feuilles. -> des chromoplastes , synthétisent les pigments caroténoïdes rouges ou oranges responsables, aux coté des anthocyanes vacuolaires, de la coloration des fleurs et des fruits. Le réticulum endoplasmique, a un aspect rugueux ou lisse, selon qu'il est ou non tapissé de ribosomes, est un système membranaire présent sous forme de réseau dans tout le cytoplasme. Il participe à la synhèse des protéines. Les dictosomes = appareil de Golgi, est un empilement de 4 à 7 saccules aplatis. Les peroxysomes sont entourés d'une membrane simple. Ils paricipent à la photorespiration. Les glyoxysomes ressemblent beaucoup à des peroxysomes mais ils participent à l'oxydation de s acides gras. Les formations décrites dans les pages précédentes, grâce à leur structure et à leur richesse en enzymes, paricipent directement au métabolisme.