IV- Explication physique des échanges d’eau chez les cellules
Les échanges d’eau entre les cellules végétales et leur environnement sont régis par le phénomène d’osmose. L’osmose est le passage de l’eau d’une solution moins concentrée vers une solution plus concentrée à travers une membrane semi-perméable.
La membrane plasmique des cellules végétales est une membrane semi-perméable. Elle permet le passage de l’eau, mais pas celui des sels minéraux.
4-1/ Mise en évidence du phénomène d’osmose
On peut mettre en évidence le phénomène d’osmose en effectuant une expérience simple.
On prend deux tubes à essai. Dans le premier tube, on verse une solution aqueuse. Dans le second tube, on verse une solution de saccharose.
On plonge ensuite des cellules végétales dans chaque tube.
Au bout de quelques minutes, on observe que les cellules du premier tube se gorgent d’eau, tandis que les cellules du second tube se rétractent.
4-2/ Mesure de la pression osmotique
On peut mesurer la pression osmotique d’une solution en utilisant un osmomètre.
L’osmomètre est un appareil qui permet de mesurer la pression nécessaire pour empêcher l’eau de passer par une membrane semi-perméable.
La pression osmotique d’une solution est exprimée en bars.
V- Mise en évidence des échanges de solutés au niveau de la cellule végétale
Les échanges de solutés au niveau de la cellule végétale sont régis par quatre mécanismes :
- La diffusion
- La diffusion facilitée
- Le transport actif
- Le contre-transport
5-1/ Mise en évidence du phénomène de la diffusion
La diffusion est le mouvement spontané des molécules d’un milieu où elles sont concentrées vers un milieu où elles sont moins concentrées.
On peut mettre en évidence le phénomène de la diffusion en effectuant une expérience simple.
On prend un tube à essai contenant une solution de saccharose. On plonge ensuite un morceau de papier filtre dans la solution.
Au bout de quelques minutes, on observe que la solution de saccharose se diffuse dans le papier filtre.
5-2/ Mise en évidence de la diffusion orientée
La diffusion orientée est une forme de diffusion dans laquelle les molécules se déplacent dans une direction privilégiée.
On peut mettre en évidence la diffusion orientée en effectuant une expérience simple.
On prend un tube à essai contenant une solution de saccharose. On plonge ensuite une membrane semi-perméable dans la solution.
Au bout de quelques minutes, on observe que la solution de saccharose se diffuse dans la membrane semi-perméable.
5-3/ Mise en évidence de la diffusion facilitée
La diffusion facilitée est une forme de diffusion dans laquelle les molécules sont transportées à travers une membrane semi-perméable par des protéines porteuses.
On peut mettre en évidence la diffusion facilitée en effectuant une expérience simple.
On prend un tube à essai contenant une solution de saccharose. On plonge ensuite une membrane semi-perméable dans la solution. La membrane semi-perméable est recouverte de protéines porteuses.
Au bout de quelques minutes, on observe que la solution de saccharose se diffuse dans la membrane semi-perméable plus rapidement qu’en l’absence de protéines porteuses.
5-4/ Mise en évidence du transport actif
Le transport actif est un mécanisme de transport qui permet aux molécules de se déplacer contre leur gradient de concentration.
Ce mécanisme nécessite l’utilisation d’énergie.
On peut mettre en évidence le transport actif en effectuant une expérience simple.
On prend un tube à essai contenant une solution de saccharose. On plonge ensuite une membrane semi-perméable dans la solution. La membrane semi-perméable est recouverte de protéines porteuses.
On place ensuite le tube à essai dans un réfrigérateur.
Au bout de quelques minutes, on observe que la solution de saccharose se diffuse dans la membrane semi-perméable, mais que la concentration de saccharose de part et d’autre de la membrane est la même.
Cela signifie que le transport des molécules de saccharose se fait contre leur gradient de concentration, ce qui nécessite l’utilisation d’énergie.
VI- Les mécanismes d’absorption d’eau et des sels minéraux chez les plantes
L’absorption de l’eau et des sels minéraux chez les plantes se déroule principalement au niveau des racines. Les racines sont équipées de structures spécialisées qui favorisent l’absorption :
- Les poils absorbants: Ce sont de très fins appendices situés à l’extrémité des racines. Ils augmentent considérablement la surface de contact avec le sol, ce qui favorise l’absorption de l’eau et des sels minéraux.
- La paroi cellulaire : Elle est perméable à l’eau et aux sels minéraux.
- La membrane plasmique : Elle contrôle l’entrée et la sortie des solutés dans la cellule.
L’absorption de l’eau s’effectue principalement par osmose. La concentration en sels minéraux dans le sol est généralement plus faible que celle dans la cellule végétale. Par conséquent, l’eau pénètre dans la cellule pour équilibrer les concentrations de part et d’autre de la membrane.
L’absorption des sels minéraux peut s’effectuer par deux mécanismes :
-
La diffusion : Les sels minéraux se déplacent spontanément des zones de concentration élevée vers les zones de concentration faible.
-
Le transport actif : Ce mécanisme permet aux sels minéraux d’être transportés contre leur gradient de concentration, c’est-à-dire d’une zone de concentration faible vers une zone de concentration élevée. Il nécessite l’utilisation d’énergie.
Une fois absorbés par les racines, l’eau et les sels minéraux sont transportés dans la plante par un système de vaisseaux conducteurs appelés xylème. Le xylème est constitué de longues cellules mortes allongées, reliées bout à bout, qui forment des tubes. L’eau et les sels minéraux sont entraînés par un phénomène de succion créé par la transpiration des feuilles.
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