Diversités des modes de nutrition Autotrophes photolitotrophes

D) Diversités des modes de nutrition
Autotrophes photolitotrophes = énergie lumineuse + donneur inorganique d'électrons (H2S, S2O3,
NH3) + CO2 source de carbone.
Autotrophes chimiolithotrophes = source d'énergie chimique inorganique + donneurs inorganiques
d'électrons et de CO2.
N.B : autotrophe ≠ hétérotrophe
Autotrophe
Fabrique ses propres matières organiques à
partir d élément minéraux
Hétérotrophe
Dépendant des matières organiques produites
par les autotrophes
II)
Définition du végétal
A) Importance de la photosynthèse
Sur la base de ce critère physiologique, on peut considérer comme végétal, tout organisme
effectuant une photosynthèse oxygénique. Le concept de végétal repose donc sur une stratégie
trophique apparue plusieurs fois au cours de l’évolution parmi les eubactéries, puis parmi les
eucaryotes. Chez les eucaryotes, il s’agit de la lignée verte (algues rouges, algues vertes et végétaux
terrestres : les embryophytes). On trouve également quelques lignées moins connues comme les
euglènes et les dinophytes. L’autotrophie pour le carbone caractérise les végétaux, ce qui en exclut
les champignons. Ils sont tous hétérotrophes malgré quelques caractères cellulaires communs avec
les végétaux. Ils leur sont associés dans de nombreuses symbioses. Toutefois, le métabolisme des
végétaux ne se résume pas à la photosynthèse, ils ont aussi une biochimie particulière qui permet de
les caractériser.
B) Le métabolisme secondaire
Une vingtaine d’acides aminés sont nécessaires à l’élaboration des protéines humaines. Une
douzaine d’entre eux est synthétisé par nos cellules à partir de squelettes carbonés et de
groupements azotés : ce sont les acides aminés non essentiels. Les huit autres acides aminés doivent
être impérativement fournis par notre nourriture. Ce sont l’isoleucine, la leucine, la lysine, la
méthionine, la phénylalanine, la thréonine, le tryptophane et la valine. Deux acides aminés à cycle
aromatique, la phénylalanine et tryptophane sont synthétisés chez les végétaux, par une voie
métabolique commune à tous : la voie de l’acide shikimique dans les chloroplastes. Les plantes sont
donc notre seule source de phénylalanine et de tryptophane. Cependant, aucune plante ne
synthétise conjointement ces 8 acides aminés essentiels, d’où la nécessité d’une alimentation
équilibré et diversifiée. La voie de l’acide shikimique aboutit à la synthèse de composés phénoliques :
ce sont des métabolites secondaires. Ils sont nécessaires au développement des plantes. Plus de
100 000 métabolites secondaires ont été identifiés au cours de l’analyse de 20 à 20 plantes d’espèces
différentes. Ce sont des molécules de faible poids moléculaire, mais intensément produites par le
végétal. On les classe en 3 catégories principales selon leur structure : les alcaloïdes, les terpènoïdes
et les polyphénols.
III)
Concept biochimique du végétal
Le concept biochimique du végétal repose sur :
-
La photosynthèse oxygénique
La présence de la voie de l'acide shikimique
La grande diversité des métabolites secondaires produits spécifiquement par les différents
taxons.
Organisation générale des plantes supérieures (Angiospermes)
I)
Les angiospermes
Les plantes peuvent être classées grossièrement en deux types : les plantes vasculaires et les
plantes non vasculaires. Les plantes vasculaires sont considérés comme plus évoluées que les
plantes non vasculaires, car elles possèdent des tissus spécialisés impliqués dans le soutien et la
conduction de l’eau : c’est le xylème. Un autre tissu est impliqué dans la conduction des
nutriments : le phloème. Les plantes vasculaires possèdent aussi des racines, des tiges, des
feuilles. Cette organisation est absente chez les plantes non vasculaires : elles sont regroupées
dans les bryophytes. Ce sont de petites plantes qui ne possèdent pas de tissus de soutien et qui
sont dépendantes de l’environnement pour le maintien de leur humidité nécessaire. On
considère qu’il y a environ 260 000 espèces de plantes dans le monde. Les séquoias sont les plus
grands organismes vivants (+ de 100 mètre de hauteur). Un faible pourcentage est utilisé pour la
nourriture, les fibres ou en médecine. Les plantes sont à la base de l’écosystème terrestre et de
la chaine alimentaire. Les formes animales complexes n’auraient jamais évoluées sans les plantes.
Tous les organismes vivants sont dépendants directement ou indirectement de l’énergie produite
par la photosynthèse. Le produit rejeté par ce processus : l’oxygène, est indispensable aux
animaux grâce aux plantes, il y a réduction du taux de CO2 dans l’atmosphère. Elles limitent
l’érosion des sols, elles influencent les niveaux d’eau et leur qualité. Toutes les plantes ont
évoluées à partir des algues vertes (paléozoïque). Les plantes les plus anciennes datent de
l’ordovicien. Au carbonifère, sont apparues les lycopodes et les gymnospermes. Les
angiospermes ne se sont développées qu’à la fin du crétacé.
II)
Morphologie
Les plantes peuvent être divisées en deux systèmes : le système aérien et le système racinaire. Le
système aérien est au dessus du sol et porte les tiges, les bourgeons . Le système racinaire est
constitué des parties souterraines comme les racines, les tubercules ou les rhizomes. Les feuilles
sont les principaux organes photosynthétiques des plantes. Ce sont des sites spécialisés dans
lesquels l’énergie de la lumière est convertie en énergie chimique.
III)
Les tissus
Les cellules des plantes sont formés par des méristèmes, ce qui donne ensuite des types cellulaires
regroupés dans des tissus. On distingue seulement 3 types de tissus : le derme, le tissu vasculaire et
les tissus internes. Le tissu dermique recouvre toute la surface externe des plantes herbacées. Il est
composé de cellules épidermiques étroitement soudées et qui produisent une cuticule cireuse. La
cuticule limite les pertes en eau. Le tissu interne constitue la plus grande partie du corps de la plante.
On trouve des parenchymes, des sclérenchymes, des collenchymes. Les tissus vasculaires
transportent l’eau, les nutriments, les hormones et les minéraux. Ils sont constitués du xylème et du
phloème, d’autres parenchymes et des cellules du cambium.
1) Les parenchymes
Ce sont des types cellulaires généraux vivant à maturité. Ils fonctionnent dans le stockage, la
photosynthèse et entourent les tissus vasculaires. Les cellules du parenchyme palissadique sont des
cellules allongés qui se trouvent dans de nombreuses feuilles juste au dessous de l’épiderme. Les
parenchymes lacuneux se trouvent sous la couche de parenchymes palissadiques. On trouve aussi
des parenchymes dans le xylème et dans le phloème (c’est-à-dire au niveau des tissus vasculaires).
Dans la moelle, on trouve de grandes cellules de parenchymes souvent plus grande que celles des
cellules des vaisseaux.
2) Collenchymes et Sclérenchymes
Ils servent de support au plantes ; ce sont des cellules caractérisé par l’épaisseur de leur paroi on les
trouve autour des faisceaux vasculaires, à l’angle des tiges angulaires. Les cellules de sclérenchymes
sont des cellules mortes à maturité. Les fibres végétales (exemple : les fibres du lin ou du chanvre)
font partie des sclérenchymes.
3) Le xylème
Ce sont les cellules du bois chez certaines plantes. Leur paroi est imprégnée de lignine. Les cellules du
xylème transportent l’eau et les minéraux des racines aux feuilles. On distingue des trachées
(trachéides) et des éléments de vaisseaux. Les trachéides sont les plus primitives, on les trouve chez
les plantes les plus anciennes. Elles sont longues, effilées avec des plateaux anguleux connectant les
cellules entre elles. Les éléments de vaisseaux sont plus courts, plus larges, sans plateau anguleux.
On les trouve seulement chez les angiospermes qui sont un groupe plus récent dans l’évolution.
4) Le phloème
Il transporte les nutriments (substances élaborées) au reste de la plante. Ce sont des cellules vivantes
à maturité. Elles sont généralement localisées à l’extérieur du xylème. On trouve deux types
principaux de cellules : les cellules compagnes et les cellules de la sève. Les cellules compagnes
conservent leur noyau et contrôle les cellules de la sève. Ces dernières transportent la sève élaborée
qui contient du saccarose (le saccarose c’est la forme de transport des sucres)
5) L’épiderme
L’épiderme a pour but d’empêcher les pertes en eau. Il agit aussi comme barrière contre les
champignons et les autres agresseurs. Les cellules de l’épiderme sont étroitement serrées les unes
contre les autres avec un très faible espace entre elles. Afin de limiter encore d’avantage les pertes
en eau, certaines plantes possèdent une cuticule cireuse déposée à la surface de l’épiderme.
6) Les stomates et les cellules de garde
Les stomates facilitent les échanges gazeux entre l’atmosphère et les tissus internes. Les plantes
peuvent les ouvrir ou les fermer. Leur ouverture favorise les pertes en eau. Les cellules de garde
contrôlent l’ouverture des stomates et régulent les échanges de vapeur d’eau, d’oxygène et de
dioxyde de carbone au travers du stomate.
IV)
Concept cellulaire du végétal
A) Généralités
Si l’on compare une cellule animale et une cellule végétale, il ya des points communs et des
différences. En général une cellule animale mesure de 30 à 50 microns et une cellule végétale
mesure environ 200 microns. Les cellules animales sont délimitées par une membrane plasmique ou
un plasmalemme, tout comme les cellules végétales. Cette membrane sépare ces cellules du monde
extérieur. On trouve un noyau bien visible qui contient l’ADN.
La membrane plasmique des cellules végétales est doublée d’une paroi. Cette paroi est souple quand
les cellules sont jeunes, et cela devient un cadre squelettique rigide qui maintient la forme et le
volume des cellules quand elles sont différenciées. Toutefois, même si elles apparaissent nues et
molles, les cellules animales sont aussi entourées d’une matrice extracellulaire. Elle peut être rigide
dans le cas des tissus squelettiques osseux ou cartilagineux.
Toute deux possèdent des compartiments délimités par une ou deux membranes biologiques avec
des organites tels que le noyau, les mitochondries, le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi
B) Constitution de la cellule végétale.
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C) Conclusion
Le végétal est un organisme eucaryote à paroi pecto-cellulosique avec des plastes et une vacuole. Les
cyanobactéries n’ont pas de noyau ni d’organites. Les membranes des thylakoïdes sont libres dans le
cytoplasme.