Le devenir des produits de la photosynthèse - Maxicours

Le devenir des produits de la photosynthèse

Objectifs
  • Distinguer métabolites primaires et métabolites secondaires.
  • Comprendre les modalités de circulation des produits de la photosynthèse dans la plante.
  • Connaitre les différentes formes de réserves.
  • Connaitre les modalités de la production de la cellulose.
  • Comprendre le rôle de la cellulose dans la croissance des plantes.
  • Comprendre le rôle de la lignine dans le port de la plante.
  • Comprendre le rôle des formes de réserves pour la survie de la plante.
  • Comprendre le rôle des anthocyanes dans la reproduction sexuée.
  • Comprendre les notions d’interaction compétitive et d’interaction mutualiste.
Points clés
  • À l’issue de la photosynthèse, les molécules produites vont être redistribuées à l’ensemble des cellules de l’organisme pour leur permettre de produire matière et énergie.
  • Ces molécules circulent dans le phloème sous forme de saccharose dissous dans la sève élaborée.
  • Le saccharose sera transformé, grâce à des réactions enzymatiques, en différentes molécules :
    • Des molécules nécessaires à la croissance et au port de la plante :
      • la cellulose, composant principal de la paroi cellulaire ;
      • la lignine, à l’origine du bois rigide et imperméable des troncs.
    • Des molécules de réserve sous forme de glucides et de lipides que l’on va retrouver dans différentes structures :
      • les fruits et les graines vont favoriser la dissémination des graines et la colonisation de nouveaux milieux ;
      • les bulbes, tubercules et rhizomes vont permettre à la plante de résister à des conditions climatiques peu favorables (froid, sécheresse) et fourniront la matière et l’énergie nécessaires à la régénération d’un nouveau plant.
    • Des molécules attractives comme les anthocyanes (colorant les fleurs d’angiospermes) vont favoriser les interactions mutualistes végétal/animal nécessaires à la pollinisation.
    • Des molécules répulsives, voire toxiques, comme les tanins vont perturber la digestion des animaux phytophages.
Pour bien comprendre
  • Les étapes de la photosynthèse
  • La reproduction asexuée des végétaux (cf. Multiplication des plantes en l'absence de graines)
  • La reproduction sexuée des végétaux (cf. La fleur au service de la fécondation, La pollinisation)
  • Organisation de la cellule spécialisée végétale (cf. La cellule spécialisée -2de et Les cellules, preuves de l’unité du monde vivant - 2de)

La photosynthèse est une réaction complexe qui a lieu dans les chloroplastes des parties chlorophylliennes d’un organisme végétal pluricellulaire. Elle permet la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique et la production de la matière organique. Cette dernière est ensuite redistribuée à tout l’organisme sous la forme de sève élaborée qui circule dans le phloème.

1. Le devenir des produits de la photosynthèse dédiés à la croissance
a. La production de cellulose

Toutes les cellules végétales ont leur membrane plasmique entourée d’une paroi épaisse composée majoritairement par de la cellulose. Cette paroi joue un rôle essentiel dans la croissance de la plante.

La cellulose est un sucre complexe, polymère de glucose. Les chaines de glucose sont liées entre elles par des liaisons d’hydrogène pour constituer des microfibrilles, le tout formant la fibre de cellulose. Les fibres forment une ramification grâce à des molécules plus courtes, les hémicelluloses.

À la surface de la cellule végétale, les fibres de cellulose baignent dans un gel constitué de molécules dérivées des glucides, dont les pectines.

La synthèse de la cellulose a lieu à l’extérieur de la cellule, grâce à des complexes enzymatiques enchâssés dans la membrane plasmique : les cellulose synthases.

Lors de la croissance d’une tige ou d’une racine, les jeunes cellules sont tout d’abord entourées de pectines qui constituent une paroi souple capable de se déformer sous la pression de l’eau emmagasinée dans la vacuole. Ainsi, les cellules s’allongent et la plante grandit. Au fur et à mesure de cette croissance, des fibres de cellulose viennent se déposer, rendant la paroi plus épaisse et plus résistante à la déformation. La cellule cesse alors sa croissance.

b. La production de lignine

La lignine est produite dans le cytoplasme des cellules végétales, à partir d’un acide aminé : la phénylalanine. Celui-ci est produit à l’issue d’une chaine de réaction enzymatique ayant lieu dans les chloroplastes impliquant le glucose et un autre produit dérivé de la photosynthèse, l’érythrose-4-phosphate.

Il existe trois types de lignines : lignine S, G et H. Ce sont des monomères qui, une fois transportés dans la paroi cellulaire des cellules qui ne grandissent plus, vont s’assembler pour former des polymères très divers.

Les parois des cellules mortes formant le xylème sont très riches en lignine, ce qui leur confère une grande imperméabilité et favorise le transport de la sève brute.

De plus, la rigidité de la lignine permet aux plantes terrestres de se dresser et d’être de grande taille. C’est le cas des plantes ligneuses dont la tige riche en lignine forme un tronc.

Méthode – Mise en évidence des composants de la paroi cellulaire (cellulose/lignine)
Il est possible de mettre en évidence la cellulose et la lignine dans les tiges et les racines par une coloration carmin-vert d’iode. La cellulose se colore en rouge et la lignine en vert. Cette approche expérimentale permet de distinguer le phloème formé de cellules dont la paroi est riche en cellulose et le xylème formé de cellules ligneuses.
2. Le stockage des produits de la photosynthèse dans la plante
a. Le stockage dans les fruits et les graines pour assurer la reproduction sexuée
Les fruits

Les fruits se forment à l’issue de la fécondation et renferment les graines contenant les embryons. Il existe différents types de fruits : les fruits charnus riches en glucides (fructose) et les fruits secs riches en lipides. La matière organique qui les compose est issue des produits de la photosynthèse et est transportée par la sève élaborée qui circule dans le phloème.

Les réserves stockées dans les fruits les rendent attractifs pour les animaux qui s’en nourrissent. Cela favorise la dissémination des graines.

Les graines

Les graines peuvent aussi être prélevées par les animaux qui les stockent dans des cachettes et le plus souvent les oublient. La graine renfermant un stock important de molécules organiques (amidon) va pouvoir germer et nourrir l’embryon lors des premières étapes de son développement.

b. Le stockage dans les structures souterraines pour assurer la survie

Durant les périodes froides ou les périodes très chaudes, les végétaux développent des structures qui servent de réserves. Le plus souvent ces structures stockent des glucides.

On distingue les tubercules qui se forment à partir des racines ou des tiges et les rhizomes qui forment des tiges souterraines portant des bourgeons et des feuilles très réduites. Ces deux types de structures peuvent permettre la survie du plant durant l’hiver mais peuvent aussi jouer le rôle d’organes de la multiplication asexuée.

Exemple : la pomme de terre
La pomme de terre est un tubercule très riche en amidon qui se forme à partir de la tige. L’amidon est un glucide complexe qui est produit à partir de la transformation du saccharose (forme circulante des glucides dans la sève élaborée) en glucose 1-Phosphate qui se polymérise en chaine d’amidon. L’amidon est stocké dans des organites particuliers, les amyloplastes. Il est possible de faire germer une pomme de terre. Une fois en terre, elle redonnera un plant.

Tubercule de pomme de terre avec des germes

Jeune plant de pomme de terre

Ces structures de réserves permettent aux plantes de survivre en périodes de froid ou de forte sécheresse et de régénérer des plants lorsque les conditions redeviennent favorables.

c. Le cas particulier des bulbes

Les bulbes sont des organes de réserve formés d’une tige très courte sur laquelle se sont développées des feuilles charnues constituées de cellules non chlorophylliennes. Les molécules organiques stockées permettent à la plante de se régénérer à la sortie de l’hiver, en produisant une tige chlorophyllienne et des racines.

3. Les produits de la photosynthèse dédiés aux interactions avec les autres êtres vivants
a. Les interactions compétitives

De par les contraintes de leur vie fixée, les végétaux doivent développer des stratégies pour se protéger des parasites et échapper à leurs prédateurs : les animaux phytophages.

Pour cela, ils produisent des substances toxiques appelées tanins. Ce sont des molécules organiques de type polyphénols. Elles agissent en provoquant la précipitation des enzymes digestives du prédateur.

b. Les interactions mutualistes

Les végétaux peuvent certes se reproduire de façon asexuée mais la reproduction sexuée impliquant la rencontre de deux partenaires différents est fondamentale pour favoriser le brassage génétique. Pour cela, les végétaux ont développé des stratégies favorisant l’attraction des insectes pollinisateurs. C’est le cas des Angiospermes dont l’organe de reproduction est la fleur caractérisée par la présence de pétales pouvant adopter des couleurs très variées. Ces couleurs sont dues à la production d’anthocyanes : des pigments stockés dans la vacuole des cellules de la fleur.

Ces couleurs permettent une reconnaissance spécifique de la fleur par l’insecte pollinisateur et favorisent sa pollinisation.

Tanins et anthocyanes sont issus des produits de la photosynthèse. Ils ne sont pas répartis de façon homogène dans les cellules de la plante, contrairement aux métabolites primaires comme le glucose, les protéines, les acides nucléiques, etc. On parle alors de métabolites secondaires.

Vous avez déjà mis une note à ce cours.

Découvrez les autres cours offerts par Maxicours !

Découvrez Maxicours

Comment as-tu trouvé ce cours ?

Évalue ce cours !

 

Des profs en ligne

quote blanc icon

Découvrez Maxicours

Exerce toi en t’abonnant

Des profs en ligne

  • 6j/7 de 17 h à 20 h
  • Par chat, audio, vidéo
  • Sur les matières principales

Des ressources riches

  • Fiches, vidéos de cours
  • Exercices & corrigés
  • Modules de révisions Bac et Brevet

Des outils ludiques

  • Coach virtuel
  • Quiz interactifs
  • Planning de révision

Des tableaux de bord

  • Suivi de la progression
  • Score d’assiduité
  • Un compte Parent