Module 4 - Nutrition hydrique

Question 1

Quelles sont les différentes fonctions de l’eau dans la cellule végétale et dans la plante?

Answer 1

• essentielle à l’organisation cellulaire
• contribue au support des organes végétaux grâce au phénomène de turgescence
• agit comme solvant pour les gaz, minéraux et autres substances qui pénètrent dans la cellule
• réactif chimique dans de nombreuses réactions métaboliques

Question 2

Quelles sont les différentes caractéristiques de la molécule d’eau?

Answer 2

• grande cohésion intermoléculaire
• tension superficielle élevée
• peut se déplacer sur de grandes distances dans la plante
• adhère aux parois des tissus conducteurs
• chaleur spécifique élevée
• solvant polyvalent

Question 3

Qu’est-ce qui distingue la perméabilité de la membrane plasmique de celle de la paroi cellulaire?

Answer 3

• la paroi cellulaire est perméable à l’eau et aux molécules dissoutes dans celle-ci
  
  • c’est la taille des molécules dissoutes qui déterminent si elles peuvent passer
• la membrane plasmique possède une perméabilité sélective
  
  • première vraie barrière au passage des substances en solution
  • permet de maintenir un milieu intracellulaire distinct du milieu extracellulaire

Question 4

Quelle est l’influence de la structure de la membrane plasmique sur le transport transmembranaire?

Answer 4

L’extérieur de la membrane est polaire (têtes hydrophiles) et l’intérieur non polaires (queues hydrophobes). Les petites molécules non polaires comme le O₂ et le CO₂ se dissolvent facilement dans la matrice de phospholipides pour traverser la membrane, ainsi que les molécules d’eau, mais les molécules polaires ou de grande taille ont davantage de difficulté à traverser le milieu hydrophobe de la membrane.

Question 5

Quels sont les trois types de protéines intrinsèques (protéines qui traversent de part et d’autre la membrane) retrouvées dans la membrane plasmique?

Answer 5

• canaux: protéines en forme de tunnel dont l’intérieur est hydrophile pour faciliter le passage des molécules polaires
  
  • aquaporines: canaux protéiques spécialisés dans le transport de l’eau
• transporteurs: protéines auxquelles se lient des molécules, la liaison induisant une changement de conformation à la protéine pour mettre le passage des molécules
• pompes: idem aux transporteurs, mais dans le transport actif et donc nécessitant de l’énergie sous forme d’ATP

Question 6

Quel est le rôle des aquaporines dans la cellule végétale?

Answer 6

Elles permettent à l’eau de passer beaucoup plus rapidement que par simple diffusion.

Question 7

Quels facteurs influencent le degré de perméabilité de la membrane?

Answer 7

• la température
• le pH
• l’absence d’oxygène
• les inhibiteurs de la respiration cellulaire
• le vieillissement cellulaire

Question 8

Qu’est-ce qui distingue le transport passif du transport actif?

Answer 8

Le transport actif nécessite une dépense énergétique de la part de la plante, mais pas le transport passif.

Question 9

Qu’est-ce qui distingue la diffusion simple de la diffusion facilitée?

Answer 9

• La diffusion simple est une diffusion dans le sens du gradient de concentration, du plus concentré vers le moins concentré.
• La diffusion facilitée implique des protéines membranaires de transport facilitant le transport des molécules.

Question 10

Comment l’eau et les solutés bougent-ils entre deux compartiments en fonction du type de la membrane (membrane perméable vs. membrane à perméabilité sélective) et de la concentration en solutés?

Answer 10

Lorsqu’un soluté peut se déplacer librement à travers la membrane (perméable), c’est le gradient de concentration qui détermine le déplacement du soluté. Si la membrane est sélective, ce sont les molécules d’eau qui se déplacent pour équilibrer les concentrations.

Question 11

Qu’est-ce que le phénomène d’équilibre dynamique?

Answer 11

Lorsque les compartiments des deux côtés de la membrane ont la même concentration de soluté.

Question 12

Qu’est-ce que le phénomène d’osmose?

Answer 12

C’est le fait que l’eau peut se déplacer à travers une membrane à perméabilité sélective.

Question 13

Quel est l’état de la cellule végétale dans un milieu hypotonique, hypertonique et isotonique et quels sont les différences avec la cellule animale?

Answer 13

• hypotonique: concentration en solutés du milieu plus petite que celle de la cellule
• hypertonique: concentration en solutés du milieu plus grande que celle de la cellule
• isotonique: concentration en solutés du milieu est la même que celle de la cellule

Chez la cellule animale, l’entrée d’eau excessive peut cause la lyse cellulaire (éclatement), mais la paroi cellulaire relativement rigide limite l’entrée d’eau pas osmose et la cellule devient turgescente.

Question 14

Qu’est-ce que le phénomène d’imbibition?

Answer 14

Lors de la germination, l’eau pénètre spontanément dans la cellule poreuse grâce à sa tension superficielle élevée ce qui entraîne sa dilatation.

Question 15

Qu’est-ce que le potentiel hydrique?

Answer 15

C’est la propriété physique qui détermine la direction du mouvement de l’eau. Dans le cas de la cellule végétale, c’est la résultante du potentiel osmotique et du potentiel de pression.

Question 16

Qu’est-ce qui distingue le potentiel osmotique du potentiel de pression et quelles sont leurs influences respectives sur le potentiel hydrique?

Answer 16

• Le potentiel osmotique est directement proportionnel à sa concentration en solutés, plus la concentration en solutés augmente, plus le potentiel hydrique diminue. Le potentiel osmotique est donc toujours négatif.
• Le potentiel de pression est la pression exercée par la paroi cellulaire. Celui-ci peut être positif, négatif ou nul

Question 17

Quel est l’effet du potentiel hydrique sur le mouvement de l’eau à l’échelle cellulaire et à l’échelle de la plante?

Answer 17

Le potentiel hydrique dicte le besoin en eau de la cellule et l’eau circule toujours d’un endroit au potentiel hydrique élevé (faible besoin en eau) à un endroit où le potentiel hydrique est faible (besoin en eau élevé).

Question 18

Quelle importance a la transpiration pour la nutrition hydrique et quelles sont les contributions respectives des deux types de transpiration?

Answer 18

Environ 95% de l’eau absorbée par une plante est relâchée dans l’atmosphère par transpiration dans les feuilles et ceci diminue le potentiel hydrique de celles-ci, faisant bouger l’eau jusqu’à celles-ci à travers toute la plante depuis les racines. C’est le mécanisme responsable de l’absorption d’eau dans la plante, principalement au niveau des racines.

• transpiration stomatique: transpiration des stomates des feuilles (1 à 2% de la surface de la feuille) où la plante perd 95% de son eau
• transpiration cuticulaire: perte d’eau par la cuticule (plus elle est épaisse, moins la transpiration cuticulaire est importante)

Question 19

Quelles sont les influences des facteurs internes et externes sur la transpiration?

Answer 19

• facteurs externes:
  
  • humidité relative de l’air (vapeur d’eau dans l’air / vapeur d’eau à saturation dans l’air): plus elle augmente, moins la plante transpire
  • température: plus elle augmente, plus la plante transpire
  • vent: plus l’air se déplace, plus la transpiration augmente
  • lumière et concentration en CO₂: plus elles augmentent, plus les stomates s’ouvrent pour la photosynthèse, augmentant la transpiration
• facteurs internes:
  
  • si les stomates s’ouvrent durant la nuit ou le jour, s’ils sont uniquement sur la face inférieure de la feuille ou les deux
  • l’épaisseur de la cuticule
  • la présence de trichomes qui réfléchissent la lumière

Question 20

Quelle est l’influence de l’anatomie racinaire sur l’absorption de l’eau par la plante?

Answer 20

C’est principalement les poils absorbants qui collectent l’eau, ceux-ci offrant une grande surface de contact entre la racine et la solution du sol.

Question 21

Qu’est-ce qui distingue l’absorption passive de la poussée racinaire?

Answer 21

• L’absorption passive est la tension créée par la transpiration et donc la différence de potentiel hydrique.
• La poussée racinaire provient de la pression positive dans le xylème qui provient d’une accumulation d’ions dans celui-ci et fait baisser le potentiel hydrique de la sève brute

Question 22

Qu’est-ce que le phénomène de courant de masse?

Answer 22

C’est le déplacement des solutions sous l’effet d’un gradient de pression.

Question 23

Qu’est-ce que la théorie de la cohésion-tension?

Answer 23

Les molécules d’eau se déplacent du xylème vers la chambre sous-stomatique en suivant le gradient de potentiel hydrique décroissante, ce qui entretient la tension (pression négative) nécessaire à la montée de l’eau (sève brute) dans le xylème. La cohésion provenant des liens hydrogène de l’eau fait en sorte que la force de tension est transmise à toute la colonne d’eau du xylème.

Question 24

En quoi consistent la sève brute et la sève élaborée?

Answer 24

La sève brute est composée à 99% d’eau, se déplaçant de bas en eau alors que la sève élaborée est riche en glucides issus de la photosynthèse et circule dans les deux directions.

Question 25

Qu’est-ce que les phénomènes de cavitation et d’embolie gazeuse?

Answer 25

• cavitation: formation rapide de bulles d’air lorsque la colonne d’eau est rompue dans le xylème
• embolie gazeuse: lorsque ces bulles d’air sont aspirées par la sève brute sous tension et grossissent pour créer un bouchon d’air qui obstrue le vaisseau

Question 26

Qu’est-ce que les concepts d’organe/cellule source et d’organe/cellule puits et le transport de la sève élaborée dans le phloème (translocation)?

Answer 26

• organe source: producteur net de glucides
• organe puits: consomme ou emmagasine les glucides

La sève élaborée permet de déplacer les glucides des organes source vers les organes puits.

Question 27

Quels sont les principes derrière le mouvement de la sève brute et de la sève élaborée dans leurs tissus respectifs et les paramètres qui influencent ce mouvement?

Answer 27

• sève brute:
  
  • cohésion
  • tension
• sève élaborée:
  
  • accumulation de glucides
  • diminution de la concentration en glucides dans les organes puits