Génétique et évolution Chapitre 5 : TP 7

Génétique et évolution
Chapitre 5 : TP 8
Organisation et adaptation des plantes à fleur à la vie fixée : étude de l’appareil végétatif.
Le but est de montrer comment et grâce à quoi la plante s’adapte à la vie fixée pour satisfaire ses
besoins nutritifs.
Vous complèterez le schéma suivant pendant et après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées en
indiquant
- les formes d’énergie (solaire, chimique, électrique, thermique …) et molécules échangées,
- le sens des échanges et les lieux d’échanges (schémas des coupes réalisées et /ou observées).
Schéma fonctionnel de la plante montrant les différentes adaptations à la vie fixée.
CT feuille
CT tige
CT racine
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Chapitre 5 : TP 8
Activité : Comparaison des surfaces d’échanges entre une plante et un mammifère
Compléter ce schéma simplifié d’un mammifère en indiquant également les formes d’énergie échangées et les
molécules ainsi que le sens et les lieux des échanges à l’aide des documents 1 et 2 et du TP.
Réalisez un tableau de comparaison plante / mammifère à l’aide des documents 1 et 2 en recensant les
critères suivant :
Les échanges avec l’extérieur de
gaz, aliments nutriments, eau,
sels minéraux, énergies
(nature, formes d’énergie, fonction
physiologique, sens entrant ou
sortant)
Les surfaces concernées
Grandeur
(nature, position, caractéristiques)
(surface/masse en m2/kg)
Végétal
Mammifère
Végétal
Mammifère
Document 1 : estimation des surfaces d’échanges de quelques plantes.
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Chapitre 5 : TP 8
Document 2 : Les surfaces d’échanges chez un homme d’une masse de 70 km d’une taille de 1.80m et d’un
volume de 0.32 m3
Bilan : similarités et différences des surfaces d’échanges entre une plante et un mammifère
Déduisez les analogies (ie les similarités anatomiques) des surfaces d’échanges remplissant les mêmes fonctions
biologiques et les différences à l’aide du document 3 suivant : (extrait de « l’éloge de la plante » Francis Hallé).
La plante, une vaste surface fixe
Chacun sait que l’énergie qu’elle utilise provient directement du Soleil. C’est une énergie véhiculée par des photons, une
énergie rayonnante et de haute qualité ; mais son flux est faible seulement 1kilowatt par mètre carré en moyenne, sur
la moitié éclairée de la Terre.
Une conséquence de la faiblesse relative de ce flux est que la plante, comme tout capteur solaire, doit privilégier ses
dimensions linéaires et sa surface au détriment de son volume, une autre conséquence est que le capteur, doit
fonctionner aussi fréquemment que possible, et de ce fait, il ne s’arrête que la nuit.
Puisque l’énergie rayonnante arrive directement jusqu’au capteur et quelle est pratiquement ubiquiste (présent
partout), un déplacement n’en garantirait pas une meilleure appropriation et, en d’autres termes, la fixation du capteur
ne présente pas d’inconvénient. Au demeurant, la mobilité active d’une vaste surface soulèverait d’insolubles
problèmes de fardage (prise au vent) et la fixation a l’avantage supplémentaire de permettre l’alimentation en eau à
partir du sol par les racines; toutefois, là aussi, la ressource étant faible, la surface de captation doit être très
importante.
Une plante est donc essentiellement un volume modeste, une vaste surface aérienne et souterraine, portée par une
infrastructure linéaire de très grande dimension.
L’animal, un petit volume mobile
Il s’approprie par sa bouche, puis par son tube digestif, l’énergie contenue dans les aliments ou dans ses proies. L’animal
n’a pas besoin comme la plante de se nourrir toute la journée puisque l’aliment ou la proie contiennent beaucoup
d’énergie ; par contre, il utilise cette énergie chimique qu’avec un rendement franchement mauvais. En général, ni les
aliments, ni les proies ne se présentent spontanément à l’entrée de l’appareil digestif ; il faut donc se les procurer, ce
qui requiert la mobilité active. Cette dernière, à son tour, implique une surface modeste, puisque le fardage est
proportionnel à la surface. Pour minimiser la surface et les dimensions linéaires, il suffit de privilégier le volume ; cela
met en outre tout point du corps à une courte distance de la source d’énergie, d’où une forme qui rappelle la sphère.
On sait que cette dernière représente un maximum de volume abrité sous un minimum de surface. Ajoutons à cela la
double nécessité de se procurer des proies et d’échapper aux prédateurs.
Un animal, c’est donc essentiellement un volume enveloppé dans une surface externe modeste.
Avec des vastes surfaces internes.
La surface digestive est énorme ; la muqueuse intestinale porte des villosités visibles à l’œil nu, elles-mêmes recouvertes
de microvillosités de 1 à 3 μm de longueur. Ces niveaux d’expansion représentent une énorme surface de contact avec
les particules alimentaires. Une homologie indiscutable unit la surface interne et digestive de l’animal à la surface
externe et assimilatrice de la plante. Sur le plan de l’appropriation de l’énergie ces deux surfaces s’équivalent.
L’animal ? Une plante ahurissante, retournée comme un gant, qui aurait enfoui ses feuilles et ses racines dans son
tube digestif.
La plante ? Une sorte d’animal fabuleux, retourné dedans-dehors, et qui porterait ses entrailles en guise de pelage.
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Poste 1 : les racines, surface d’échange avec le sol.
Matériel
Activités
Lame mince à réaliser montrant la zone
pilifère de racines de jeunes plantules
1) Capture d’image de la zone pilifère de la lame mince
observée avec Mesurim.
Microscope optique
2) Mesures à effectuer avec Mesurim : longueur racine
principale, nombre de poils absorbants, longueur totale du
système racinaire. Appelez le professeur
Caméra et ordinateur portable
Logiciel MESURIM
3) Observez les poils absorbants.
Recensez les caractéristiques du système racinaire qui en font une bonne surface d’échange avec le
sol.
Poste 2 : les tiges, liaison feuilles/racines.
Matériel
Activités
Tige de céleri
1) Réaliser une coupe transversale très fine dans la tige de
céleri et une coupe longitudinale.
Microscope optique
Protocole de réalisation de coupes
transversale et longitudinales.
Protocole de coloration des vaisseaux
conducteurs
Lames minces CT feuille et racine
2) Réaliser la double coloration carmin-vert d’iode.
Pendant les temps d’attente faire l’étape 4.
3) Faire la mise au point au microscope de votre coupe et
appeler le professeur.
4) Observer les CT fournies de feuilles et de racines.
Le carmin colore les cellules du phloème (constituée de cellulose) en rose et le vert d’iode colore les
cellules du xylème (constituées de lignine) en vert.
Précisez où se forment les 2 types de sèves et leur fonction respective.
Comparez l'organisation des tissus conducteurs de sève dans les trois organes proposés et concluez sur
la circulation de matières dans le végétal.
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Chapitre 5 : TP 8
Poste 3 : les feuilles, surface d’échanges avec l’atmosphère.
Matériel
Activités
Microscope optique
1) Réaliser une coupe transversale très fine dans la feuille
de poireau sans coloration et la monter dans une goutte
d’eau entre lame et lamelle.
Caméra et ordinateur portable
Logiciel MESURIM
Protocole de réalisation de coupes
transversale et longitudinales.
Feuille de poireau
2) Faire la mise au point et capturer l’image sur ordinateur
3) légender votre CT de feuille à l’aide du doc joint.
Appeler le professeur pour vérification.
A l’aide de vos observations, indiquer quelles caractéristiques des feuilles facilitent l’absorption de la
lumière, l’approvisionnement en CO2, le rejet de dioxygène et de vapeur d’eau vers l’atmosphère.
Poste 4 : adaptation des feuilles à la perte d’eau.
Expliquez comment les plantes limitent les pertes d’eau tout en préservant l’apport de CO2 nécessaire
à la photosynthèse (voir doc poste 3)
Matériel
Activités
Microscope optique
1) Réaliser deux empreintes d’épiderme de la feuille de lierre :
une de la face supérieure abaxiale et une de la face inférieure
adaxiale.
Protocole de réalisation d’empreinte
d’épiderme.
Feuilles de lierre
MESURIM
Camera et ordinateur portable.
2) Faire la mise au point et capture d’image.
3) Identifier les stomates sur chaque face, légender l’image, les
compter à l’aide du logiciel
4) Comparer les résultats pour les 2 faces.
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Chapitre 5 : TP 8
PROTOCOLE DE REALISATION D’UNE PREPARATION MICROSCOPIQUE
D’EMPREINTES D’EPIDERME
1. Etaler une goutte de vernis incolore (ni trop fine, ni trop épaisse) sur une surface
d’environ 5mm de diamètre. Vous pouvez réaliser plusieurs étalements pour faire
plusieurs essais.
2. Répéter l’opération sur la face inférieure.
3. Faire sécher la feuille quelques minutes, posée sur le verre de montre sous une
lampe.
4. Quand le vernis est sec, soulever le bord d’une couche de vernis à l’aide de l’aiguille
lancéolée et la décoller délicatement à l’aide de la pince fine.
5. Déposer sur une lame, dans une goutte d’eau, l’empreinte ainsi réalisée, face
décollée sur le dessus, bien à plat, sans la froisser et en évitant de piéger des bulles d’air.
6. Recouvrir d’une lamelle et marquer au feutre, sur la lame, l’origine du prélèvement (sup ou inf).
7. Répéter la manipulation avec l’épiderme de la face inférieure.
AIDE A L’OBSERVATION DES STOMATES: Les stomates ont une structure en forme de disque constitué de deux cellules
de garde ou cellules stomatiques arquées bordant une ouverture en forme de boutonnière à bords épais : l’ostiole. Les
cellules entourant un stomate sont des cellules épidermiques. Les empreintes d’épiderme reproduisent fidèlement le
contour des cellules.
PROTOCOLE DE COLORATION DE COUPES TRANSVERSALE ET LONGITUDINALE DE
TISSUS.
Ces coupes ne doivent pas être obliques. On peut pour plus de commodité inclure l'échantillon dans de la
moelle de sureau pour la coupe.
Double coloration : Les bains se font dans des verres de montre ou dans les puits d’une plaque de coloration.
Les coupes sont transportées à l’aide d'une aiguille lancéolée ou d’une grille.
Coloration carmino-vert de Mirande
1. javel = 10 min
2. rinçages à l’eau = 1 min (x 2)
3. acide acétique = 5 min
4. carmino-vert = 2 min
5. rinçage à l’eau = 1 min
Coloration au carmin acétique & vert d’iode (source Didier Pol)
1. javel = 10 min
2. rinçage eau = 1 min
3. acide acétique = 2 min
4. rinçage eau = 1 min
5. carmin = 10 min
6. vert d’iode = quelques secondes
7. rinçage eau = 1 min.
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