2,2/ LA PLANTE, PRODUCTRICE DE MATIÈRE ORGANIQUE

Objectifs : on s’intéresse ici avant tout au bilan et aux produits de la photosynthèse, à leur diversité et à leur fonction dans les plantes.

Liens : enseignement de SVT en classe de seconde : métabolisme des cellules, classe de première : enseignement scientifique, respiration et apports d’énergie.

2,2,1/ Production de matière organique par Photosynthèse

video 1'51 : https://www.youtube.com/watch?v=C1_uez5WX1o THE PHOTOSYNTHESIS SONG

1/ Chloroplastes, organites photosynthétiques

Organite, chloroplaste, thylakoïde [thylakos : poche], granum [latin granum (« grain »)], stroma [grec στρῶµα strôma, génitif στρώµατος strốmatos ce que l'on étend, latin strōma couverture], enveloppe

Chloroplaste

THE PHOTOSYNTHESIS SONG

2,1,3/ Relations extérieures

1/ symbiose : avec d'autres vivants

Étudier les surfaces d’échange des mycorhizes, associations symbiotiques entre champignons et racines de plantes, déjà observées en classe de première.

Manuel p.189

nodosités

lichens

11 octobre

vigie nature sur lichens : https://www.vigienature-ecole.fr/lichen

absorption d’eau et d’ions du sol facilitée le plus souvent par des symbioses, notamment les mycorhizes

2/ adaptation : avec le milieu

Manuel p.192-193

video : L'adaptation des plantes en montagne (à 9’ : vallée de la Gela, proche cirque Barroude) : https://youtu.be/Y1aZaj4zmCo

Coupe Transversale de feuille xérophyte : http://www.phonat.fr/zoomify/xerophytic.html

Coupe Transversale de feuille hydrophyte : http://www.phonat.fr/zoomify/hydrophytic.html

Coupe Transversale de feuille mésophyte : http://www.phonat.fr/zoomify/mesophytic.html

Établir et mettre en œuvre des protocoles montrant l’influence des conditions de milieu (lumière, gravité, vent) sur le développement de la plante.

Par diverses caractéristiques, les plantes terrestres montrent une capacité d’adaptation à la vie fixée à l’interface sol/atmosphère, dans des environnements variables.

Netothèque

1,3/ Le cycle de l'oxygène

Interpréter des spectres d’absorption de l’ozone et de l’ADN dans le domaine ultraviolet.

La couche d’ozone correspond à la zone où la concentration en ozone est maximale dans l’atmosphère. La couche d’ozone absorbe une partie des radiations solaires qui frappent la haute atmosphère. Les radiations qui parviennent à la surface de la Terre peuvent être absorbées par l’ADN et provoquer des mutations potentiellement cancérigènes. La couche d'ozone est constituée de 1 molécule d'O₃ pour 200.000 d'O₂. Sous le choc des ultraviolets, les molécules d'ozone se décomposent et le rayonnement se transforme en énergie calorifique qui réchauffe la stratosphère. Il existe un équilibre entre la destruction de l'ozone et sa régénération. Une petite partie des UV atteint le sol, elle n'est pas filtrée. Elle est indispensable à la vie car elle permet, chez les animaux et chez l'homme, la formation de la vitamine D. Les CFC ne sont dégradés dans l'atmosphère qu'en présence d'une quantité suffisante d'ultraviolets, donc dans la stratosphère. La durée de vie moyenne de ces CFC dans l'atmosphère est de l'ordre de 95 ans. En raison de cette très grande durée de vie, les effets négatifs que nous connaissons maintenant sur la couche d'ozone ne sont que le résultat de la quantité de CFC émis dans les années 60, époque de faible consommation. Donc seul le futur nous renseignera sur les dégâts causés à la couche d'ozone et dus à la consommation actuelle. Ces CFC ont été synthétisés pour la première fois en 1928 par les chimistes de la General Motors, à la recherche d'un nouveau liquide réfrigérant capable de remplacer l'ammoniaque. Ces corps qui renferment du chlore, du fluor, du carbone et parfois de l'hydrogène ont été baptisés fréons. La grande percée des fréons sur le marché mondial date des années cinquante avec l'utilisation de ces gaz comme propulseurs pour les bombes aérosols. Dès les années 60, les météorologues ont enregistré une diminution progressive de la couche d'ozone, qui s'est accélérée depuis 1980. On observait en 1986 une perforation partielle au niveau de l'antarctique sur une étendue de 10 millions de Km² (environ la surface des Etats-Unis). A l'heure actuelle, il y a plus d'ozone décomposé dans la stratosphère que la nature ne peut en fabriquer. Depuis 1979, la couche d'ozone a diminué de 3 à 4 % ( chiffres de sept.89). Aujourd'hui, il existe de nombreux CFC différents suivant l'agencement des molécules. Depuis 1960, la consommation annuelle mondiale s'est accrue de 800%, pour atteindre 1.2 millions de tonnes en 1988. Cette augmentation s'explique par les propriétés chimiques idéales des CFC: ils sont chimiquement très stables, inodores, non irritants, ininflammables, sans toxicité particulière.

Manuel p.34-35

https://www.lelivrescolaire.fr/page/3502582

http://www.jpboseret.eu/biologie/index.php?option=com_content&view=article&id=34&Itemid=145

https://sciencepost.fr/le-trou-dozone-de-2019-est-le-plus-petit-jamais-observe-depuis-sa-decouverte-en-1985/

Sous l’effet du rayonnement ultraviolet solaire, le dioxygène stratosphérique peut se dissocier, initiant une transformation chimique qui aboutit à la formation d’ozone. Celui-ci constitue une couche permanente de concentration maximale située à une altitude d’environ 30 km. La couche d’ozone absorbe une partie du rayonnement ultraviolet solaire et protège les êtres vivants de ses effets mutagènes.

1,4/ Le cycle du carbone

L’atmosphère stocke 750 000 000 000 tonnes = 750 Gt de C. L'hydrosphère est un réservoir qui stocke 39 000 Gt de carbone. L'immense réservoir de carbone est la lithosphère qui stocke 80 000 000 Gt de carbone minéral, sous forme de roches carbonatées et 14 000 Gt de carbone dans la matière organique fossile (pétrole, charbon, gaz). La biosphère stocke 1 500 à 3 000 Gt de C selon les auteurs, données Wiki.

Manuel p.36-37

Analyser un schéma représentant le cycle biogéochimique du carbone pour comparer les stocks des différents réservoirs et identifier les flux principaux de carbone d’origine anthropique ou non.

Le carbone est stocké dans plusieurs réservoirs superficiels : l’atmosphère, les sols, les océans, la biosphère et les roches. Les échanges de carbone entre ces réservoirs sont quantifiés par des flux (tonne/an). Les quantités de carbone dans les différents réservoirs sont constantes lorsque les flux sont équilibrés. L’ensemble de ces échanges constitue le cycle du carbone sur Terre.

Les combustibles fossiles se sont formés à partir du carbone des êtres vivants, il y a plusieurs dizaines à plusieurs centaines de millions d’années. Ils ne se renouvellent pas suffisamment vite pour que les stocks se reconstituent : ces ressources en énergie sont dites non renouvelables.

Un tissu est une structure composée de cellules qui effectuent une même tâche pour l’ensemble de l’organisme.

Il est possible de différencier plus de quatre types de tissus fondamentaux en s’appuyant sur leur mode de développement, leur structure et leur fonction :

1. Tissu épithélial Structure cellulaire superficielle ; recouvre les surfaces externes et internes du corps, des cavités organiques et des conduits et canaux (tissu de revêtement).

2. Tissus conjonctif et de soutien → donnent la forme de l’organisme et permettent son maintien. Tissu conjonctif (TC) : peut être lâche, dense, réticulaire ou adipeux. Tissu de soutien : cartilage et os.

3. Tissus musculaire

4. Tissus nerveux

5. tissus sanguins

6. tissus endocrine

7. tissus exocrine

Un organe est formé de différents types de tissus :
– le parenchyme : composé des cellules responsables de la fonction propre de l’organe ;
– le stroma ou compartiment interstitiel (du latin interstitium, compartiment intermédiaire) : forme l’ossature de l’organe, il contient du tissu conjonctif (TC), plus rarement du tissu épithélial et des cellules musculaires, ainsi que des vaisseaux et des nerfs.

L’espace intercellulaire est rempli d’une substance intercellulaire ou matrice extracellulaire→ échange de substances entre le sang et les cellules, fonction mécanique

https://www.elsevier.com/fr-fr/connect/concours-paramedicaux/les-differents-tissus-de-lorganisme

? dessinez les différentes cellules pour décrire leur particularité # spécialisation # spécialité => structures et fonctions

En anatomie, l’épiderme est la couche superficielle de la peau dont la surface est formée de cellules mortes kératinisées qui desquament. Son épaisseur est variable selon les endroits du corps (1 mm d'épaisseur pour les paumes des mains). Il est formé d'un tissu épithélial stratifié, kératinisé, pavimenteux, squameux et non vascularisé qui recouvre le derme (conjonctive recouvrant l'hypoderme, tissu profond de la peau). Les kératinocytes sont le principal type cellulaire représenté dans ce tissu, cellules extrêmement dynamiques qui subissent une prolifération et une différenciation permanentes aux termes desquelles elles se transforment en cellules mortes (cornéocytes), s'éliminant régulièrement par desquamation.

En botanique, l'épiderme est le tissu végétal superficiel formant une couche protectrice continue à la surface des parties aériennes d'une plante, tant que les structures sous-jacentes sont primaires (jeune tige, feuille, fleur...). Ses principales fonctions sont de prévenir les dommages mécaniques et de limiter des pertes d'eau, tout en permettant les échanges gazeux entre la plante et l'air ambiant (O2, CO2) et la transpiration. L'épiderme est parfois multistrate mais il est le plus souvent constitué d'une seule strate de cellules étroitement jointives, dépourvues de chloroplastes et dont la paroi externe est épaissie et rendue imperméable par un dépôt de cires et de cutine formant la cuticule. La cuticule est elle-même généralement recouverte de cire épicuticulaire fortement hydrophobe, et dont l'ultrastructure renforce parfois l'effet protecteur. La continuité de l'épiderme (surtout des feuilles) est interrompue par des pores, les stomates, permettant les échanges entre la plante et l'air ambiant. Chaque stomate est formé d'un petit orifice, l'ostiole, entouré d'une paire de cellules spécialisées, les cellules de garde, qui contrôlent son ouverture à la manière d'une valve et régulent ainsi les échanges gazeux et la transpiration. En fonction des espèces, certaines cellules se différencient pour former des excroissances ou des poils (trichomes), éventuellement glandulaires.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Épiderme_(anatomie)

? réaliser un tableau de comparaison entre peaux

peau végétale :

tissus	Cuticule	Epiderme		Parenchyme
cellules	0	Cellules épidermiques	stomates	Cellules chlorophylliennes
organites	0			chloroplaste
molécules	cires			chlorophylle
FONCTIONS	IMPERMÉABILITÉ	PROTECTION	ÉCHANGES GAZEUX	PHOTOSYNTHÈSE

peau humaine :

tissus	Épiderme		Derme
cellules	Kératinocytes	Mélanocytes	Fibroblastes
organites		Mélanosomes	Réticulum
molécules	Kératine	Mélanine	Collagène & élastine
FONCTIONS	IMPERMÉABILITÉ & PROTECTION	PROTECTION UV	RÉSISTANCE & ÉLASTICITÉ

Pancréas humain

Tissus	ilôt de Langherhans Endocrine	acinus Exocrine
cellules	cell A&B	Acineuse = glandulaire
organites	vésicules	vésicules
molécules	Hormones (glucagon & insuline)	Enzymes
fonctions	RÉGULATION GLYCÉMIE	DIGESTION

spécialisation cellulaire,

Les cellules spécialisées ont une fonction particulière dans l’organisme, en lien avec leur organisation

Toutes les cellules d’un organisme sont issues d’une cellule unique à l’origine de cet organisme

Elles possèdent toutes initialement la même information génétique cependant, les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de l’ADN.

Gersande & Aymone : https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200601113337.htm

Ines & Daria : https://www.newscientist.com/article/2448553-black-holes-jets-are-so-huge-that-they-may-shake-up-cosmology/

Angelo & LouisMarie : https://theconversation.com/wormholes-may-be-lurking-in-the-universe-and-new-studies-are-proposing-ways-of-finding-them-153020

Jack Hills Zircon

 Listen : https://youtu.be/aaL3XpzUn80

#Zirconstone is the oldest rock on the earth. It formed right after the formation of the Earth. The zircon started recording the evidence about early life on the Earth. Scientists and researchers did not find any physical evidence about early life on earth. However, the zircon #crystals give some clues. Zircon stone is the toughest crystals and rock found on the earth. It can survive under tough temperatures and pressure.

N text 378 words : Jack Hills Zircon: Scientists Discover Oldest-Known Fragment of Earth : http://www.sci-news.com/geology/science-jack-hills-zircon-oldest-known-fragment-earth-01779.html

video 15'19 : https://youtu.be/PYH63o10iTE Biological Molecules Paul Andersen describes the four major biological molecules found in living things. He begins with a brief discussion of polymerization. Dehydration synthesis is used to connect monomers into polymers and hydrolysis breaks them down again. The major characteristics of nucleic acids are described as well as there directionality from 3' to 5' end. Protein structure is describes as well as the structure of its monomers; amino acids. The carboxyl and amino ends of a protein are described. The major groups of lipids are included with a brief discussion of saturated, unsaturated and trans fats. Finally carbohydrates and their sugar monomers are discussed.

evaluation : https://quizizz.com/admin/quiz/5c9d5baab2e4c6001afc0f9f/biomolecules

2,1,3/ Relations extérieures

1/ symbiose : avec d'autres vivants

Étudier les surfaces d’échange des mycorhizes, associations symbiotiques entre champignons et racines de plantes, déjà observées en classe de première.

Manuel p.189

nodosités

lichens

vigie nature sur lichens : https://www.vigienature-ecole.fr/lichen

absorption d’eau et d’ions du sol facilitée le plus souvent par des symbioses, notamment les mycorhizes

4/ Tropismes

Étudier et/ou réaliser les expériences historiques sur l’action de l’auxine dans la croissance racinaire ou caulinaire.

Manuel p.200

Tropisme : Du grec tropos, trepein, « avoir une affinité pour », avec le suffixe -isme. τρόπος, tournement tour, tourner, direction, avoir une affinité pour)

Cotylédon (scientifiquement nommé feuille cotylédonaire) est une feuille primordiale constitutive de la graine. Le terme vient du grec, κοτυληδών, κοτυληδόνος , de κοτύλη qui désignait une mesure de capacité, c'est-à-dire une cavité, un creux, un contenant. Les graines des plantes monocotylédones comportent un seul cotylédon (blé, maïs) ; celles des dicotylédones en comportent deux (haricot, pois, marronnier, chanvre) ; ils sont parfois secondairement polycotylédonés chez les Gymnospermes qui en comptent de 2 (cyprès commun) à 24 (Pinus maximartinezii)

Coléoptile (coleo : fourreau, étui, gaine [kolos] κολός). Le coléoptile est un organe transitoire lors de la germination formant une gaine protectrice pointue autour des pousses émergentes chez les monocotylédones telles que les graminées.

L’hypocotyle ou axe hypocotylé est la partie de la tigelle située entre sa base (le collet) et les premiers cotylédons de la plante.

L’apex caulinaire et les jeunes feuilles sont protégés par le coléoptile.

La racine principale est elle aussi protégée par un étui, le coléorhyze mais celui-ci est très transitoire.

Le cotylédon est considéré comme une feuille-réserve primordiale qui permet à la jeune plantule de renforcer rapidement sa croissance par une photosynthèse active dés la sortie de terre .

Cette définition valable pour beaucoup de plantes est plutôt un concept : celui d 'une structure rapidement mise en œuvre pour assurer la croissance.

Chez les dicotylédones, les cotylédons portent bien leur nom.

Chez les monocotylédones le cotylédon s'appellerait plutôt scutellum (du latin : écusson) bien différent des premières feuilles. Le coléoptile qui forme une gaine autour de la gemmule et qui la protège peut être considéré comme le cotylédon

Germination épigée (haricot) :

La graine est soulevée hors du sol par accroissement rapide de la tigelle qui donne l’axe hypocotyle qui soulève les deux cotylédons hors du sol. La gemmule se développe (après la radicule) et donne une tige feuillée au-dessus des deux cotylédons. Le premier entre-nœud donne l’épicotyle. Les premières feuilles, au-dessus des cotylédons sont les feuilles primordiales (elles sont plus simples que les futures feuilles).

Germination hypogée (maïs) :

La graine reste dans le sol, la tigelle ne se développe pas et les cotylédons restent dans le sol.

https://forum.mikroscopia.com/topic/14211-cotylédons/

Le gravitropisme des végétaux :

https://planet-vie.ens.fr/thematiques/developpement/controle-du-developpement/le-gravitropisme-des-vegetaux

https://planet-vie.ens.fr/thematiques/manipulations-en-svt/le-gravitropisme-realisation-d-experiences-simples-chez-les

Le développement conduit à une organisation modulaire en, contrôlée par des hormones végétales et influencée par les conditions de milieu.

TP Coupes

3/ Croissance (Zones d’élongations

Video 3’15 Root Growth Timelapse | Soil Cross Section : https ://youtu.be/Y6vgAnMhGxs

Mettre en œuvre un protocole expérimental de localisation des zones d’élongation au niveau des parties aériennes ou souterraines.

photos précises racines en croissance : http://macromicrophoto.fr/panos-racines/rhizotron-ble-racine.html

zone mérsitématique de Sélaginelle : http://macromicrophoto.fr/diverzoom/pano-meristeme.html

coupe longitudinale d'apex de racine d'ail : http://macromicrophoto.fr/diverzoom/pano-apex-racine.html

Coupe Transversale de racine avec naissance de deux racines latérales (rhizogenèse) : http://www.phonat.fr/zoomify/rhizogenese.html

=> la croissance végétale est localisée dans des territoires spécialisés de la plante : il existe des zones de croissance des extrémités (mérèse) et des zones de croissance de l'axe (auxèse) dans la tige et la racine d'un végétal.

méristème : divisé [meristos] μεριστός

auxèse : croissance [auxê] αὔξη

La division cellulaire, mitose, localisée dans les méristèmes, permet de produire :

- des cellules qui vont ensuite se différencier et participer à la croissance (élongation, auxèse) et la structuration de l'organisme (morphogénèse : feuilles, tiges, racines) ;

- des cellules qui restent indifférenciées et qui vont à leur tour constituer des méristèmes (caulinaire / racinaire, apical / axillaire).

Méristème racinaire et caulinaire

zones de multiplication et élongation

organogenèse

Le développement d’une plante associe croissance (multiplication cellulaire par mitoses dans les méristèmes, suivie d’élongation cellulaire) et différenciation d’organes (tiges, feuilles, fleurs, racines) à partir de méristèmes.

Video 2'58 : https://youtu.be/M1wdIdCOk-Y Cells come in all shapes and forms and have all sorts of jobs, but they are all fundamental building blocks of all living organisms.

text 124 words: https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1002533 : Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body

Real Cell Gallery : https://learn.genetics.utah.edu/content/cells/gallery/The images in this gallery show real cells under the microscope. Labels shows schemas and words

Virtual Microscope : https://learn.genetics.utah.edu/content/cells/microscope

Comment un tissus peut-il être spécialisé dans une fonction particulière ?

1,1,2/ la spécialisation cellulaire témoigne de son héritabilité

1/ un tissus spécialisé au microscope

Observation de peaux au microscope : observer de près sa peau

video 3'21 : https://www.lemonde.fr/sciences/video/2016/07/06/plongee-au-c-ur-de-la-peau_4964615_1650684.html

photos :

https://www.microscopies.com/EXPORT/galerie -2.htm

https://www.ismphoto.com/index.php?page=galerie_aff&idgal=23

https://www.gettyimages.fr/photos/peau-microscope

https://www.sciencephoto.fr/images/skin

4/ Analyse moléculaire

des molécules invisibles au microscope entourent les cellules :

collagène : https://libmol.org/ autour des cellules animales

cellulose : https://libmol.org/?libmol=118 autour de cellules végétales

MEC : https://fr.wikipedia.org/wiki/Matrice_extracellulaire

Paroi : https://www.aquaportail.com/dictionnaire/definition/13276/paroi-cellulaire

matrice extracellulaire ou paroi

La matrice extracellulaire est constituée de différentes molécules qui, dans leur grande majorité, permettent l’adhérence cellulaire.

Comment un tissus peut-il être spécialisé dans une fonction particulière ?

3/ mycologie

μύκης « múkês » champignon, mousse

λόγος « lógos » parole, discours

La mycologie étudie les mycètes, champignons ou fungi.

Histoire de la mycologie

Au Ier siècle,

Pline l’Ancien en fait état dans son traité « Naturalis historia »,

Pedanius Dioscoride présente quelques usages thérapeutiques dans « De res medica ».

Au XVIIIe siècle, Jussieu sépare les champignons et les lichens des plantes.

Au XIXe siècle apparaissent les premiers ouvrages exclusivement consacrés au champignons :

1801 « Synopsis methodica fungorum » de Persoon

1821 « Systema mycologicum », de Fries

1882 « Sylloge fungorum omnium hucusque cognitorum » par Saccardo est la toute première classification mycologique

Les études se spécialiseront de plus en plus pour arriver à la définition du « règne fongique » dans les années 1970.

La mycologie est désormais une science en tant que telle.