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Nutrition et organisation des plantes

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Introduction :

Pour se développer, une plante a besoin de différents éléments présents dans son environnement.
Nous rappellerons tout d’abord quels sont les besoins nutritifs des plantes. Nous verrons ensuite ce que sont les chloroplastes et comment les végétaux chlorophylliens produisent la matière qui les compose par un processus appelé photosynthèse. Nous verrons enfin comment les plantes respirent en utilisant une partie de la matière organique qu’elles produisent.

Les besoins nutritifs des végétaux chlorophylliens

Les êtres vivants sont composés de matière organique. Pour la produire, les végétaux chlorophylliens ont besoin de trouver dans leur environnement des matières minérales comme de l’eau, des sels minéraux et du dioxyde de carbone (CO2\text{CO}_2), et d’être en présence de lumière.

Les besoins nutritifs des végétaux chlorophylliens

Les chloroplastes et la chlorophylle

L’observation d’une feuille de plante au microscope montre un assemblage de cellules plus ou moins identiques : c’est le tissu végétal qui constitue l’intérieur de la feuille. Dans chacune des cellules, plus précisément dans leur cytoplasme, on observe de nombreux petits points verts appelés des chloroplastes.

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Définition

Chloroplaste :

Les chloroplastes sont de petits compartiments à l’intérieur de la cellule qui contiennent un produit appelé la chlorophylle.

Les chloroplastes contiennent de la chlorophylle qui permet à la plante de réaliser la photosynthèse en utilisant la lumière du Soleil comme source énergétique.

La cellule végétale chlorophyllienne

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Définition

Chlorophylle :

La chlorophylle est un pigment présent dans les végétaux verts qui permet au végétal de fabriquer sa matière organique à partir de matière minérale et en présence de lumière.

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Définition

Photosynthèse :

La photosynthèse est la production de glucides par les végétaux à partir de l’eau et du gaz carbonique de l’air qu’ils peuvent fixer grâce à d’autres pigments en utilisant la lumière solaire comme source d’énergie.

Notons par comparaison que les animaux produisent leur matière organique à partir des nutriments issus de leur alimentation.

La production de matière par les végétaux chlorophylliens et son stockage

La production de matière

L’observation d’une feuille au microscope, révèle à sa surface de petites brèches appelées des stomates. Elles permettent au dioxyde de carbone de l’air de rentrer dans la feuille et d’arriver au contact des cellules qui contiennent les chloroplastes.

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Définition

Stomate :

Ouverture naturelle sur la surface d’une tige ou d’une feuille, qui assure les échanges gazeux avec l’extérieur.

Entrée du dioxyde de carbone dans la feuille

Ces cellules peuvent alors utiliser le dioxyde de carbone et l’eau pour fabriquer leur matière organique grâce aux chloroplastes et à la lumière, et ainsi réaliser la photosynthèse.

Schéma du processus de photosynthèse dans le chloroplaste

Le stockage de matière

Cependant, la matière organique produite n’est pas forcément utilisée immédiatement par les végétaux pour fabriquer des feuilles, des tiges ou des racines.
Elle peut être stockée dans le cytoplasme des cellules sous forme de granules, ou stockée dans des organes souterrains spécialisés du végétal, comme les tubercules par exemple.

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Exemple

La pomme de terre est en fait l’organe où le pied de pomme de terre stocke la matière organique qu’il a produite.

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À retenir

Le dioxyde de carbone pénètre dans le végétal chlorophyllien par les stomates, permettant au végétal chlorophyllien de fabriquer sa matière par photosynthèse.
Cette matière est, soit utilisée immédiatement par le végétal, soit stockée dans les cellules ou dans des organes de réserve.

Toutefois le végétal est organisé de manière particulière.

L’organisation interne des végétaux chlorophylliens

Un végétal chlorophyllien est constitué de deux parties :

  • la partie aérienne qui comprend les organes aériens du végétal, à savoir la tige ou le tronc et les feuilles ;
  • la partie souterraine dans le sol qui comprend les organes souterrains, à savoir les racines et les organes de réserve.

Les feuilles sont reliées aux racines du végétal par un ensemble de vaisseaux qui constituent un système de transport. Ces vaisseaux passent par la tige chez une plante, ou par le tronc et les branches chez un arbre, et sont remplis d’un liquide que l’on appelle la sève.

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Définition

Sève :

La sève est le liquide assurant la circulation des métabolites dans la plante.

On peut séparer ces vaisseaux en deux réseaux de vaisseaux qui correspondent chacun à une fonction.

  • Une partie de ces vaisseaux permet au végétal de faire monter l’eau et les sels minéraux qui ont été puisés dans le sol par les racines : c’est la sève brute.
    Les racines présentent à leur surface des cellules particulières appelés poils absorbants qui permettent au végétal de prélever l’eau et les sels minéraux du sol.
  • L’autre partie des vaisseaux permet de faire descendre la sève qui provient des feuilles, la sève élaborée, vers les parties non-chlorophylliennes (racines, fruits, fleurs).
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À retenir

La sève, qui ne contient au départ que l’eau et les sels minéraux puisés dans le sol, recueille en passant dans les feuilles la matière organique produite par le végétal grâce à la photosynthèse.

Organisation du végétal et circulation de la sève

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À retenir

Les organes des végétaux chlorophylliens sont reliés grâce à un système de transport.

L’eau et les minéraux sont puisés dans le sol par les poils absorbants des racines. Ils constituent la sève brute, qui circule des racines vers la partie aérienne du végétal.

La matière organique fabriquée par photosynthèse dans les feuilles enrichit la sève brute qui est ainsi transformée en sève élaborée qui circule ensuite vers la partie souterraine du végétal.

La respiration chez les végétaux : une autre utilisation de la matière organique

Toutefois, la matière organique produite par les végétaux leur sert également à produire leur énergie de fonctionnement.
Les stomates permettent au dioxygène de l’air d’entrer dans les tissus de tous les organes des végétaux. Les cellules de ces tissus réalisent alors une réaction chimique entre la matière organique et le dioxygène : la respiration cellulaire.

Le résultat de cette réaction chimique est la production d’énergie et de déchets. L’énergie produite permet ainsi au végétal de fonctionner.

La production d’énergie dans les cellules chez les végétaux chlorophylliens

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À retenir

La matière organique produite par photosynthèse permet également aux cellules des végétaux chlorophylliens de produire leur énergie en présence de dioxygène.

Conclusion :

La production de matière organique par les végétaux chlorophylliens se fait au niveau des feuilles, grâce aux chloroplastes contenus dans le cytoplasme des cellules. C’est le processus de photosynthèse qui permet la production de matière organique à partir de dioxyde de carbone et d’eau, et grâce à la lumière.
Des vaisseaux contenant la sève relient les différents organes du végétal et constituent les systèmes de transport du végétal. Ils permettent d’amener l’eau et les sels minéraux aux feuilles sous forme de sève brute, et font circuler la sève élaborée, qui contient la matière organique produite par les feuilles, dans tous les organes du végétal.

La matière organique produite peut être stockée dans le cytoplasme des cellules du végétal, dans des organes souterrains de réserve, ou utilisée immédiatement par la plante dès sa production. Elle est utilisée d’une part pour la croissance du végétal, et d’autre part pour produire de l’énergie grâce au dioxygène prélevé par les stomates lors de la respiration. L’énergie ainsi produite permet au végétal de fonctionner.