L’absorption de l’eau et des sels minéraux chez les plantes chlorophylliennes

Dans les écosystèmes, les relations entre les différents êtres vivants s’organisent dans des chaines et réseaux trophiques pour permettre l’équilibre du milieu.

Au niveau des différents réseaux trophiques, le premier organisme qui constituent le premier maillon sont toujours des plates et surtout les plantes vertes qui sont capables de produire leur matière organique et ainsi l’énergie et sont donc autotrophe (leur nutrition ne se fait pas au dépend d’autres organismes vivants) en utilisant des éléments et composés chimiques présents dans le milieu ambiant (Les gaz, H2O, sels minéraux, lumière…)

• Quels sont les éléments nécessaires à la synthèse de la matière organique ?
• Comment se fait l’absorption de l’eau et des sels minéraux ?
• Comment capter l’énergie solaire et comment l’exploiter dans la formation de la matière organique ?

L’absorption de l’eau et des sels minéraux chez les plantes chlorophylliennes

Mise en évidence des échanges d’eau chez les plantes chlorophylliennes

Au niveau tissulaire

Manipulation :

On prépare des échantillons de frites de pomme de terre de taille et épaisseur égales, on les incube ensuite dans différentes solutions sucrées différant par leur concentration en saccharose. On mesure la taille (des frites) initiale et celle finale Vers la fin de la manipulation

La figure 1 : Le protocole expérimentale

La figure 2 : Les résultats

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Exploitation des résultats

La fig.3 présente l’évolution de la variation de longueur des frites en fonction de la concentration du milieu, on remarque :

• Dans des concentrations inferieures à 0,27 mol/l de saccharose : augmentation de la taille (augmentation de la variation de la longueur)
• À la concentration 0,27 mol/l : la taille ne change pas
• Dans des valeurs de concentration supérieure à 0,27 mol/l : la taille diminue

Interprétation :

• Dans des concentrations inferieures à 0,27 mol/l de saccharose : la concentration élevée à l’intérieur du tissu permet le passage de l’eau du milieu extérieur (la solution de saccharose) vers le milieu intérieur (le tissu). On qualifie le milieu dans ce cas de milieu hypotonique
• Lorsque la concentration du milieu extérieur est équivalente à la concentration de l’intérieur du tissu, le déplacement d’eau s’arrête, le milieu est dit ainsi isotonique
• Dans des concentrations de saccharose supérieures à 0,27 mol/l, le milieu extérieur devient plus concentré que les cellules du tissu et cela pousse l’eau à sortir du tissu vers le milieu extérieur qu’on qualifie d’hypertonique

Déduction :

Les échanges d’eau entre les tissus et le milieu extérieur se fait sur la basse de la différence de concentration : l’eau passe toujours du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique

Au niveau cellulaire

 Structure de la cellule

 

 

 

 

 

 

 

Dans la nature, deux types de cellules se présentent : animale et végétale, qui ne différent que par quelques caractéristiques. La fig. ci-après présente la structure de ces cellules.

 Manipulation :

 

 

 

 

 

 

 

 

On cherche à identifier les cellules au niveau d’un tissu végétal, et dans cet objectif on réalise la manipulation suivante :

On prélève un petit fragment de l’épiderme supérieur d’une écaille charnue de l’ognon

On incube les échantillons (séparément)  dans deux solutions de rouge neutre (solution tampon de couleur rouge) en modifiant la concentration en NaCl :

• Solution 1 : [NaCl] = 2g/l
• Solution 2 : [NaCl] = 20g/l

La fig.1 : Protocole expérimental

La fig.2 : Observations microscopiques

 

 

 

 

 

 

niveau cellulaire, l’eau passe toujours du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique. L’observation microscopique permet de déterminer le gradient de concentration entre la cellule et le milieu extérieur. On distingue deux états d’observations :

• La turgescence : le milieu extérieur a moins de concentration que la cellule, l’eau continue de passe vers la cellule, elle s’emplit d’eau
• La plasmolyse : le milieu extérieur est moins concentré, l’eau quitte la cellule vers le milieu extérieur.

On appelle ce principe d’échanges d’eau entre la cellule et son milieu extérieur : l’osmose

Interprétation physique des échanges d’eau

Les travaux de Dutrochet :

Manipulation

L’osmomètre de Dutrochet est un dispositif muni dans sa base d’une membrane perméable uniquement à l’eau (Hémiperméable). On met un volume d’eau distillée dans un bécher, dans l’osmomètre de Dutrochet on ajoute une solution de saccharose jusqu’à la hauteur H0 au niveau de la colonne. A la fin de la manipulation, le volume de la solution dans la colonne augmente et atteint la hauteur H1 alors que le volume d’eau distillée du bécher diminue.

Déduction :

Les molécules du soluté exercent une pression d’absorption sur les molécules d’eau : la pression osmotique π

Cette pression peut être mesurée en utilisant la formule suivante

Mise en évidence des échanges des solutés au niveau cellulaire