végétale Blologle

Sous [a direction de Jean-François Morot-Oaudry

-?

Blologle

f

végétale

Nutrition et métabolisme

r'Éumon

Table des matières

Remerciements Introduction

=

i ^{E^ercices} :

_a

^Solutions

: - ^Chapitre _@ rurtrition minérale

=

1. Comment définir la nutrition minérale

^?

Chapitre O ^{t" plante et t'eau}

1. L'eau dans la cellule végétale 1.1

Plasmolyse et turgescence

1.2

L'eau, élément nécessaire à la vie

1.3

^Les caractéristiques physico-chimiques de la molécule d'eau

1.4

La compartimentation cellulaire

et

I'eau

1.5

Apoplasme et symplasme

2. Transport de l'eau et continuum sol/plante/atmosphère 2.1

Les plantes terrestres absorbent I'eau à partir _{du sol}

2.2

Les plantes absorbent l'eau par les racines

2.3

L'eau est transportée des racines aux feuilles par les vaisseaux du xylème

2.4

^Transport radial de l'eau au niveau des feuilles

2.5

Consommation d'eau par les plantes

3. Bases physiques du transport de l'eau 3.1

^Les potentiels hydriques

Y

3.2

Gradients de

potentiel

hydrique et forces motrices des flux d'eau

3.3

Relations

flux-force:

notion de conductance

4. Aquaporine

5. Transpiration et stomates

6. Adaptation des plantes aux milieux secs

7. ^Eau et productivité

lEæFftII

IX

q

5 6 7

I

e 10 11 11

1'l 13 14 1(

16

1e

19 21

22 z5 25 26 27 28 29

30

Table des matières

2. ^{lons nutritifs} et fonctions

2.1

Éléments essentiels, macro- et micro-éléments

2.2

Rôle des principaux éléments essentiels

2.3

lnteractions entre éléments minéraux

et

nutrition minérale

2.4

Effet de la disponibilité des ressources minérales sur la croissance

3. Voies de transport des ions minéraux

3.1

Tissus vasculaires et voies symplastiques et apoplastiques

3.2

^Transport radial dans la racine

3.3

^Transport axial vers les parties aériennes

4. ^Transport passif, transport actif et différents types de systèmes de transport

4.1

Critères thermodynamiques de classification des systèmes de transport

4.2

Critères mécanistiques de classification des systèmes de transport

4.3

Aperçu général des différents modes de transport des ions

dans les membranes plasmique et vacuolaire

5. Cinétiques des transports: le formalisme michaélien 5.1 Affinité

du transport

5.2

Sélectivité du transport

6. ^{Exemples de} systèmes de transport ionique 6.1

Canaux potassiques <Shaker> de la membrane plasmique

6.2

Système de transport du nitrate

6.3

^Transport du fer dans la racine

7. Symbioses racinaires et nutrition minérale 7.1

Endomycorhize et ectomycorhize

7.2

Symbioses fixatrices d'azote

7.3

Interactions symbiotiques avec les bactéries PGPR de la rhizosphère

7.4

Mécanismes moléculaires impliqués

dans l'établissement des symbioses fixatrices d'azote et des symbioses mycorhiziennes

8. Développement racinaire et nutrition minérale

9. Aspects agronomiques et environnementaux

IEGtilfttl

Exercices Solutions

31 31 33 35 36 37 37 38 39

39 40 47 48 51 51 53 53 54 57 59

6l 6l

6e 65

IV

Chapitre @ enotosynthèse: mise en évidence 1. Autotrophie et hétérotrophie

2. Localisation de la photosynthèse

3. Mise en évidence de la photosynthèse 3.1

Production d'O2 à la lumière en présence de CO2

3.2

Mesure des échanges gazeux (O2 ou CO2) photosynthétiques

3.3

Expériences de Van Niel

3.4

Assimilation du carbone du CO2: synthèse de glucides

3.5

Expériences de Hill

3.6

Réactions d'oxydoréduction et énergétique de la photosynthèse

4. ^Les pigments photosynthétiques et l'absorption de la lumière

4.'l

Spectre d'absorption

4.2

Les chlorophylles

et

leurs propriétés

4.3

Les caroténo1des et leurs propriétés

4.4

Comment se comportent les chlorophylles vis-à-vis de la lumière?

4.5

Spectres d'action de la photosynthèse

4.6

Courbe de réponse de la photosynthèse à l'éclairement

5. ^Les différentes phases de la photosynthèse

rtrGFftII

Exercices

Solutions

Table des matières

77 77 78 79 80 81 81

R?

84 85 88 89 91

'/z

94 96

,97

98

99 100 100 102

7?

75

i

!

_a

a

II

I

_j

; :

a a

Chapitre @ fUachinerie photosynthétique et énergétique

1. Ou'est-ce qu'un photosystème?

1.1

Organisation et principe de fonctionnement

d'un

photosystème

1.2

Les deux types de photosystèmes

2. Structure et fonctionnement du photosystème ll

¹⁰³

2.'l L'antenne

¹⁰⁴

2.2

Le centre

réactionnel

¹⁰⁴

2.3

L'oxydation de

l'eau

105

3. Structure et fonctionnement du photosystème

I

4. Chaîne de transfert des électrons

4.1

Le complexe b5f

et

les transporteurs mobiles (quinones, plastocyanine) 107 108 109

Table des matières

4.2

^Le transfert acyclique des électrons (<schéma en Z>)

4.3

Le transfert cyclique des électrons

5. Synthèse de I'ATP dans le chloroplaste 5.1

^La théorie chimio-osmotique

5.2

Expérience ^< du bain acide ^> (Jagendorf

et

Uribe, 1966)

5.3

La translocation des protons par la chaîne photosynthétique

5.4

Origine et mécanisme de translocation des protons dans le thylacoide

5.5

Le gradient de protons ou force proton-motrice

5.6

L'ATP synthase: structure et fonctionnement

5.7

^{Bilan de la} photophosphorylation

(rapport

ATP/2e-)

læFftrl

Exercices Solutions

109 112

113 113 114 115 116 118 119 123 125 126 127

Chapitre @ et'totosynthèse : aspects métaboliques 1. ^{Mise en évidence des premiers composés formés}

par la photosynthèse

2. ^Cycle de réduction des pentoses ou cycle de Calvin 2.1

Fixation du ^14CO,

2.2

Réduction de l'acide 3-phosphoglycérique en trioses-phospates

2.3

La régénération du RuBP

2.4

Bilan du cycle de Calvin

3. ^La photorespiration 3.1

L'effet oxygène

3.2

^La voie du glycolate

3.3

lmportance quantitative et qualitative de la photorespiration

3.4

Signification de la photorespiration

4. Structure et régulation de la rubisco 4.1

Struc-ture de la rubisco

4.2

Activation de la rubisco

4.3

Synthèse des sous-unités de la rubisco

4.4

Régulation du cycle de Calvin

5. Différents types de photosynthèse 5.1

Mise en évidence du métabolisme C4

5.2

Régulation de la PEP carboxylase par phosphorylation/déphosphorylai<xr

5.3

Comportement photosynthétique des plantes C3 et C4

5.4

Plantes à métabolisme CAM

1r)

131 1:}3

13

1:t'3

1:b

1g 19 EI

1tc.

ft|l

VI

globaux, circulation du carbone planétaire

Teneur en CO2 de l'atmosphère et rycle biogéochimique

Table des matières

163 164

166 166

168 168 170 171 173 174 175 176 178 178 179 182 183 184 185 186

187 '188 190 190 193 195 196 196 199 201 158 158 162

@ O"u"nir des photo-assimitats

i'Devenir _des trioses-phosphates

1S1mthèse du saccharose et de l'amidon fothèse

du saccharose

Voie de synthèse de l'amidon

des acides gras

de l'azote et du soufre

Acsimilation du nitrate

llesimilation

de l'ammonium

Âsdmilation du soufre dans les feuilles

.

Transport à longue distance des assimilats

Le système conducteur phloémien

et

la sève élaborée Le moteur du chargement et du transport phloémien Le transport à longue distance de la sève élaborée Déchargement du phloème

O ^t" catabolisme chez les plantes

Catabolisme des glucides

Génération des hexoses-phosphates Voie de la glycolyse

Voie d'oxydation des pentoses-phosphates

Respiration mitochondriale

Métabolisme du pyruvate et du malate dans la mitochondrie

te

cycle de Krebs

la

chaîne respiratoire

ta

synthèse d'ATP dans la mitochondrie

Table des matières

2.5 2.6 2.7

3.

3.1 3.2 3.3

Bilan en ATP de l'oxydation complète du glucose La régulation de la respiration mitochondriale Les différents types de respiration:

considérations physiologiques

Catabolisme des lipides et des acides aminés

Catabolismes des acides gras Oxydation des acides aminés Le

quotient

respiratoire

204 205

207 208 208 210 210

4. Fermentation des végétaux tEËrËitlErl

Exercices Solutions

210

214 215 216

Chapitre @ fUetabolisme secondaire: quelques aspects

²¹⁸

1. Synthèse dans la cellule végétale

2. Composés isopréniques ou isoprénoi'des 2.1

Teroènes

2.2

Terpènes en C40: les caroténoi'des

2.3

Terpènes en C30: les stérols

3. Phénylpropanordes 3.1

^Les acides phénoliques

3.2

^Les flavonordes

3.3

Les lignines

4. Hétérosides et alcalordes 4.1

Les hétérosides

4.2

^Les alcalo'rdes

5. Conclusions

|EGFEII

Exercices Solutions

Glossaire Bibliographie

218

2n

221

)Ta

)û

28

221

21

6 2' zn 8

ZL

T n

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n

vill

lndex

Biotogie végétale

Nutrition et métabotisme

Intégrant les derniers acquis de [a biologie cellulaire et de [a génétique, cet ouvrage présente un panorama des mécanismes physiotogiques, biochimiques et motéculaires, impliqués dans [a nutrition minérate et [a photosynthèse.

r

Un cours clair, concis et très iltustré

r

Des encarts techniques ou historiques

r

0es questions _de révision en fin de chapitre

r

Étudiants en licence de Sciences de [a vie,

r

Étudiants en pharmacie

r

Candidats au CAPES

r

Étudiants en IUT

.

Étèves en classes préparatoires BCPST

.

_La plante et I'eau

'

^{Nutrition minérate}

.

Photosynthèse : mise en évidence

.

Machinerie photosynthétique et énergétique

.

Photosynthèse : aspects métaboliques

.

Devenir des photo-assimilats

.

Le catabotisme chez les plantes

.

Métabolisme secondaire : quetques aspects

Retrouvez sur dunod.com, les compléments

en ligne associés à l'ouvrage : focus documentaires, listes de site web...

Jean-François Morot-0auIry I

Directeur de recherche honoraire à t'INRA {centre Versailtes-0rignon), ancien Professeur des Universités Versaittes-Saint- 0uentin et Evry, membre de l'Âcadémie d'agricutture.

Christophe Mauret

-

Directeur de recherche au CNRS.

François Moreau et Roler Prat I

Professeurs honoraires de t'Université Piene et Marie Curie IUPMC. Paris].

J Hervé Sentedac I

Directeur de recherche à I'INRA de Montoettier.

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Biotogie végétate

lroissance etdèvelrypemaf

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8492568

lSBl'l : 978-2-10-0760381

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