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Le transport des nutriments chez les végétaux
Gilles BourbonnaisCégep de Sainte-Foy
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Rappel transport passif et transport actif
Transport passif diffusion et osmose (diffusion
de l eau)
Se fait selon le gradient de concentration ou le
gradient électrique.

• À travers la double couche de lipide.
• Par des protéines  canal .
• Par des protéines déformables (diffusion
  facilitée)

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Transport actif

• Peut se faire CONTRE le gradient de concentration
  ou le gradient électrique.
• Besoin d énergie (ATP)
• Besoin d un transporteur de membrane (protéine)

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Pompe à proton et cotransport
LÉnergie de l ATP sert à transporter des ions
H. gt formation d un gradient de concentration
et d un gradient électrique.
Le gradient électrique permet à des ions de
pénétrer CONTRE leur gradient de concentration.
Des symporteurs permettent à des anions de
pénétrer CONTRE leur gradient de concentration et
CONTRE leur gradient électrique en voyageant avec
des ions H.
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Osmose et potentiel hydrique
Osmose diffusion de leau
Eau se déplace du milieu hypotonique au milieu
hypertonique
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Leau peut aussi se déplacer si on applique une
pression sur le liquide courant de masse
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La pression appliquée peut sopposer à losmose
Pression exercée par le piston P 0,23
P osmotique ? 0,23
Si la pression exercée par le piston (P) est
égale à la pression due à losmose (?) P
?Dans ce cas, leau ne se déplace plus dans une
direction particulière. La pression du piston a
arrêté losmose.
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Potentiel hydrique (? ) résultante des deux
forces dans chaque compartiment P - ?
À droite
À gauche
P 0,23 ? 0,23 ? P - ? ? 0,23 -0,23 0
P 0,0 ? 0 ,0 ? P - ? ? 0 - 0 0
Quelle serait la valeur de ? à droite s il ny
avait pas le piston?
- 0,23
eau pure
solution de glucose
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Leau se déplace toujours du potentiel hydrique
élevé au potentiel hydrique plus faible.
Quel sera leffet sur le potentiel hydrique à
droite si on augmente la pression du piston de
0,23 à 0,30?
? P - ? ? 0,30 - 0,23 0,07 gt leau se
déplace de droite (? 0,07) à gauche (? 0)
osmose inverse
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Eau
Eau
Cellules végétales en milieu hypotonique. Leau
entre dans les cellules par osmose. gt
Turgescence
Cellules végétales en milieu hypertonique. Leau
sort des cellules par osmose. gt Plasmolyse
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Transport des liquides dans la plante
Transport radial
Transport vertical
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Transport radial déplacement de leau dans la
racine
Leau se déplace de lextérieur au xylème
primaire situé dans la stèle (la stèle, cest la
zone centrale délimitée par lendoderme).
Coupe de racine
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Stèle région centrale
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Leau traverse la racine en empruntant 3 voies
a. En passant à travers la membrane des
cellules. b. En passant de cellule en cellule par
les plasmodesmes voie symplaste. c. En passant
entre les cellules ou dans les cellules mortes
voie apoplaste.
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(No Transcript)
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Les parois des cellules de lendoderme sont
imprégnées de cire (subérine) bande de Caspary
. Leau ne peut pas sy infiltrer par apoplaste.
Avant datteindre le xylème, leau doit
absolument traverser une membrane au moins une
fois filtre.
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(No Transcript)
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Transport vertical

• Montée de la sève brute dans le xylème.
• Déplacement de la sève élaborée dans le phloème.

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Montée de la sève dans le xylème
Vitesse 15 m / h
La plus grande partie de la sève brute sévapore
au niveau des feuilles.
Un érable peut perdre 200 L / h en été DONC Il
doit puiser 200 L / h dans le sol pour compenser.
Évaporation des forêt tropicales joue un rôle
important dans la circulation de leau sur la
planète et dans le climat.
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Les plus grands arbres (Séquoia) atteignent 100
m
Trois forces contribuent à faire monter
l eau 1. Capillarité 2. Pression racinaire 3.
Aspiration foliaire
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1. Capillarité

• Due à la cohésion des molécules deau entre elles
  et avec la paroi des vaisseaux conducteurs.
• Montée inversement proportionnelle au diamètre du
  tube.
• Ne peut pas monter plus haut que 1,5 m dans les
  plus petits trachéïdes.

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2. Pression racinaire
Transport actif de minéraux dans la stèle

• Surtout au cours de la nuit.
• Augmente losmolarité de la stèle. Le potentiel
  hydrique dans la stèle devient plus faible que le
  potentiel hydrique à lextérieur.

Transport actif de minéraux dans la stèle

• Leau se déplace vers la stèle et pénètre dans le
  xylème par osmose pression racinaire.
• Ne peut faire monter la sève de plus de 1 à 2 m.
  Cette force ne joue pas un grand rôle (sinon
  aucun) dans la montée de la sève.

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La pression racinaire peut entraîner dans
certains cas la guttation
Leau perle le matin au niveau des feuilles des
petites plantes. Le phénomène ne se produit que
si le sol est gorgé deau et si lair est assez
humide pour ralentir lévaporation au niveau des
feuilles.
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3. Aspiration foliaire
Les lacunes, à lintérieur des feuilles, sont
recouvertes dune pellicule deau qui sévapore
lorsque les stomates sont ouverts. Leau
sévaporant, la pellicule deau se rétracte. La
pellicule deau qui se rétracte,  tire  sur
leau provenant du xylème. Il se crée donc une
tension dans le xylème.
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Les molécules deau adhèrent entre elles
(cohésion par les liaisons hydrogène). Si on
 tire  sur une molécule, les autres suivent.
Évaporation de leau dans les feuilles  tire 
sur les molécules deau dans les tubes du
xylème. Leau monte dans le xylème. Plus leau
sévapore, plus la tension est grande et plus
leau monte dans le xylème. Le phénomène est
aussi facilité par ladhérence (liaisons
hydrogène) des molécules deau avec les parois du
xylème.
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(No Transcript)
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Cest donc lénergie solaire qui crée la force
permettant de faire monter la sève à plusieurs
dizaines de mètres daltitude.
Variation du potentiel hydrique (?), du sol à
lair libre au niveau des feuilles.
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• Si la colonne deau est brisée par une bulle
  dair (cavitation), il y a perte de cohésion
  entre les molécules et leau ne monte plus. Mais
  leau peut passer dans un autre vaisseau par les
  plasmodesmes.

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Absorption d'eau et transpiration d'une plante
(Tournesol) en été.
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Variation du diamètre du tronc dun arbre au
cours de la journée
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Transport de la sève élaborée dans le phloème
Se fait d un organe source à un organe cible

• Organe source produit des glucides
• Organe cible utilise ou met en réserve les
  glucides (fruit ou racine par exemple)

N.B. Un tubercule peut être un organe source ou
cible selon la saison.
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Transport actif de saccharose dans les cellules
du phloème. Leau suit par osmose.
Lénergie vient du transport actif des glucides.
Le saccharose passe du phloème à lorgane
cible. Leau sort du phloème par osmose.
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Régulation de la transpiration
1. Quotient de transpiration
Transpiration nécessaire permet la montée de la
sève. Transpiration inévitable feuilles
représentent une grande surface. Mais
transpiration ne doit pas dépasser lapport deau
par les racines.
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Transpiration au niveau des feuilles Un gros
chêne possède 700,000 feuilles ce qui
représente une surface équivalent à 40 terrains
de basketball. La surface de contact avec lair
est de 10 à 30 fois supérieure si on tient compte
des lacunes à l intérieur des feuilles. Presque
toute leau puisée par les racines est perdue par
évaporation dans les heures qui suivent.
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• L évaporation provoque aussi le refroidissement.
• Dans une forêt la température peut être de 10 à
  15ºC plus basse à cause du refroidissement
  résultant de lévaporation.
• Les plantes du désert parviennent à maintenir une
  température plus basse que lair environnant en
  laissant sévaporer leur eau.

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La structure des feuilles
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(No Transcript)
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Lévaporation se fait surtout par les stomates
(90)
? Si les stomates sont fermés gt ? pertes deau
MAIS manque de CO2 pour la photosynthèse.
? Si les stomates sont ouverts gt ? pertes
deau MAIS permet lentrée de CO2 dans la feuille
et donc la photosynthèse.
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Quotient de transpiration bilan des pertes
deau par rapport aux gains de CO2 (ie.
production de glucose) 600 / 1 (600 g deau
perdue pour 1 g de glucose produit)
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2. Structure des stomates
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Louverture des stomates se produit lorsque leau
entre, par osmose, dans les cellules de garde
(phénomène de turgescence).
Lorsque la cellule de garde se gonfle deau, son
côté opposé à lostiole se déforme et sarrondit
plus que lautre (la paroi est plus épaisse et
plus difficile à déformer du côté de lostiole).
En sarrondissant, le côté mince  tire  sur les
fibres de celluloses qui relient les deux côtés.
Lostiole sagrandit.
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Transport actif de K dans les cellules de garde
gt augmentation de losmolarité gt entrée
deau par osmose gt turgescence gt ouverture de
lostiole
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Généralement, les stomates sont fermés la nuit et
ouverts le jour. Peuvent se fermer aux heures les
plus chaudes du jour.
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3. Facteurs responsables de louverture des
stomates

• ?Lumière
• Lumière bleue stimule des récepteurs de membrane
  ce qui active les pompes à K gt entrée de K
  dans la cellule.
• Lumière active la photosynthèse et donc la
  production dATP nécessaire aux pompes à K.
• Lumière active la photosynthèse et donc la baisse
  de CO2 ce qui stimule louverture des stomates
  (on sait pas pourquoi).

? Horloge interne ? Agressions extérieures

• manque deau (? turgescence donc fermeture des
  ostioles)
• sécrétion de certaines hormones (acide
  abscissique)
• ? température gt fermeture des stomates

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Transpiration et photosynthèse d'une plante
xérophyte (plante adaptée aux milieux arides)
lorsque l'eau est suffisante (à gauche) et
lorsque la plante souffre de sécheresse (à
droite).
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4. Adaptations pour diminuer la transpiration
Plantes adaptées aux climats arides xérophytes

• Feuilles petites (? surface) et épaisses ou
  réduites en épines.
• Cuticule épaisse.

• Stomates enfouis gt ? effet du vent sec

• Pertes des feuilles en saison sèche.
• Métabolisme CAM

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Métabolisme CAM
Crassulacean acid metabolism
Caractéristique des plantes de la famille des
crassulacées (famille de plantes grasses) et de
quelques autres plantes comme lananas. Ces
plantes représentent environ 10 des plantes
supérieures.
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Il se forme alors de lacide malique (un acide à
4 carbones). Lacide malique saccumule, la nuit,
dans la vacuole deau de la cellule. Le jour,
lacide malique quitte la vacuole et se
transforme en CO2 et en PEP dans le chloroplaste.
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Cycle douverture des stomates
La plupart des plantes
Plantes CAM
50
Jour
Nuit
Production de glucose
Assimilation de CO2
Production dacide malique (malate)
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FIN