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9.2 : Introduction à l'anatomie des feuilles - Biologie


Les feuilles sont des organes spécialisés pour effectuer la photosynthèse. En général, les feuilles adaptées aux environnements secs sont petites et épaisses avec un rapport surface/volume beaucoup plus faible.

Noter

Il y a une expérience à la fin de ce laboratoire que vous devriez lire et planifier en classe au début du laboratoire.


Anatomie de Mangifera indica Feuille de Dicot | La biologie

1. Une couche épidermique est présente sur les surfaces supérieure et inférieure.

2. Les couches épidermiques supérieure et inférieure épaisses unicellulaires sont constituées de cellules en forme de tonneau disposées de manière compacte.

3. Une cuticule épaisse est présente sur les parois externes des cellules épidermiques. Comparativement, une cuticule épaisse est présente sur l'épiderme supérieur.

4. Les stomates ne sont présents que sur l'épiderme inférieur.

5. Il est clairement différencié en palissade et parenchyme spongieux.

6. La palissade se trouve juste à l'intérieur de l'épiderme supérieur et se compose de cellules allongées disposées en deux couches.

7. Les cellules de la région palissade sont disposées de manière compacte et remplies de chloroplastes. À certains endroits, les cellules sont disposées de manière lâche et laissent des espaces intercellulaires petits et grands.

8. Les cellules de la palissade sont disposées dans un plan perpendiculaire à l'épiderme supérieur et les chloroplastes qu'elles contiennent sont disposés le long de leurs parois radiales.

9. Des cellules parenchymateuses sont présentes au-dessus et au-dessous des gros faisceaux vasculaires. Ces cellules interrompent les couches de palissade et seraient les extensions de la gaine du faisceau.

10. La région du parenchyme spongieux est présente juste en dessous de la palissade et s'étend jusqu'à l'épiderme inférieur.

11. Les cellules du parenchyme spongieux sont disposées de manière lâche, remplies de nombreux chloroplastes et laissent de grands espaces intercellulaires.

12. De nombreux faisceaux vasculaires grands et petits sont présents.

13. Les faisceaux vasculaires sont conjoints, collatéraux et fermés.

14. Chaque faisceau vasculaire est entouré d'une gaine de faisceau.

15. La gaine du faisceau est parenchymateuse et, dans le cas de faisceaux volumineux, elle s'étend jusqu'à l'épiderme à l'aide de cellules parenchymateuses à paroi mince.

16. Le xylème est présent vers l'épiderme supérieur et se compose de vaisseaux et de parenchyme xylémique. Le protoxylème est présent vers l'épiderme supérieur tandis que le métaxylème est présent vers l'épiderme inférieur.

17. Le phloème est situé vers la partie inférieure de l'épiderme et se compose de tubes criblés, de cellules compagnes et de parenchyme du phloème.

(a) 1. Présence d'une partie ou d'une lame expansée.

3. La gaine du faisceau est présente. (Feuille)

(b) 1. Les couches épidermiques supérieure et inférieure sont clairement distinguables.

2. Le mésophylle est clairement différencié en palissade et parenchyme spongieux.


NS Thème 9 : Biologie végétale

Ce sujet a 14 % d'occurrence dans les articles 1 et 2.
Ci-dessous, vous pouvez trouver les sous-thèmes du thème 9 et le pourcentage de combien de fois ils apparaissent sur les examens des dernières années.

9.1 Transport dans le xylème des plantes
Sous-sujet très courant

Concentrez-vous davantage sur ces compréhensions, applications et compétences :

  • La transpiration est la conséquence inévitable des échanges gazeux dans la feuille
  • Les plantes transportent l'eau des racines vers les feuilles pour remplacer les pertes dues à la transpiration
  • La propriété cohésive de l'eau et la structure des vaisseaux du xylème permettent le transport sous tension
  • La propriété adhésive de l'eau et de l'évaporation génère des forces de tension dans les parois cellulaires des feuilles
  • L'absorption active d'ions minéraux dans les racines provoque l'absorption d'eau par osmose
  • Adaptations des plantes dans les déserts et dans les sols salins pour la conservation de l'eau
  • Conception d'une expérience pour tester des hypothèses sur l'effet de la température ou de l'humidité sur les taux de transpiration

Les questions liées à celles-ci sont les suivantes :

  • Décrivez le processus de transpiration.
  • Décrire les principaux facteurs qui affectent la transpiration.
  • Identifier les adaptations des plantes désertiques et salines.

9.2 Transport dans le phloème des plantes
Sous-thème le moins courant

Concentrez-vous davantage sur ces compréhensions, applications et compétences :

  • Identification du xylème et du phloème dans des images au microscope de tige et de racine
  • Analyse des données d'expériences mesurant les taux de transport du phloème à l'aide de stylets de pucerons et de dioxyde de carbone radiomarqué

Les questions liées à celles-ci sont les suivantes :

  • Être capable d'identifier le xylème et le phloème dans l'image au microscope.
  • Analysez comment les styles de pucerons et le dioxyde de carbone radiomarqué sont utilisés pour déterminer le taux de transport du phloème.

9.3 Croissance des plantes
Sous-thème le moins courant

Concentrez-vous davantage sur ces compréhensions, applications et compétences :

  • Les hormones végétales contrôlent la croissance dans l'apex de la pousse
  • Les pousses végétales répondent à l'environnement par des tropismes
  • Les pompes d'efflux d'auxine peuvent établir des gradients de concentration d'auxine dans les tissus végétaux
  • L'auxine influence les taux de croissance cellulaire en modifiant le modèle d'expression des gènes
  • Micropropagation de plantes à l'aide de tissus provenant de l'apex de la pousse, de gels d'agar nutritifs et d'hormones de croissance

Les questions liées à celles-ci sont les suivantes :

9.4 Reproduction dans les plantes
Sous-sujet très courant

Concentrez-vous davantage sur ces compréhensions, applications et compétences :

  • La floraison implique un changement dans l'expression des gènes dans l'apex de la pousse
  • Le passage à la floraison est une réponse à la longueur des périodes de lumière et d'obscurité dans de nombreuses plantes
  • Le succès de la reproduction des plantes dépend de la pollinisation, de la fertilisation et de la dispersion des graines
  • La plupart des plantes à fleurs utilisent des relations mutualistes avec les pollinisateurs dans la reproduction sexuée
  • Méthodes utilisées pour inciter les plantes à jours courts à fleurir hors saison
  • Conception d'expériences pour tester des hypothèses sur les facteurs affectant la germination

Les questions liées à celles-ci sont les suivantes :

  • Dispersion des graines
  • Expliquer le processus de fécondation.
  • Décrire le rôle du phytochrome dans la floraison.
  • Expliquez comment différents facteurs affectent la germination.

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Introduction

La structure et le fonctionnement des plantes, même ceux d'arbres massifs de 100 mètres de haut, dépendent de la structure et des processus qui se produisent dans les cellules microscopiques. Dans ce livre, nous examinons les principaux organites des cellules, la gamme des types cellulaires des plantes et la manière dont ils sont combinés dans les tissus pour créer des feuilles et d'autres organes fonctionnels.

Certaines cellules sont spécialisées pour la résistance, d'autres pour la protection, le stockage, les échanges gazeux, le transport ou la photosynthèse. Ces propriétés sont favorisées par des différences dans la construction des parois cellulaires, des différences dans la forme des cellules et une variation du contenu en organites.

Nous sommes initiés à la combinaison de cellules pour créer des tissus végétaux et des systèmes tissulaires. Le système tissulaire dermique protège les surfaces exposées de la plante. Il est spécialisé pour permettre les échanges gazeux et contrôler la déshydratation. Le système tissulaire vasculaire permet le transport sur de longues distances de l'eau et des nutriments des racines aux pousses, et le transport des sucres dans toute la plante. Le troisième système tissulaire, le système tissulaire fondamental, est important pour la photosynthèse et le stockage.

Les systèmes tissulaires créent à leur tour les tiges, les feuilles, les racines et les organes reproducteurs des plantes.

Ce livre a été créé pour soutenir l'enseignement d'une unité d'introduction sur la physiologie environnementale des plantes à l'Université Charles Darwin. Il utilise diverses images de cellules et de tissus pour présenter et illustrer la gamme d'organites, de cellules, de tissus et d'organes végétaux.


Anatomie de la feuille d'Acacia moniliformis | La biologie

1. Une seule rangée de cellules épidermiques est présente sur les surfaces supérieure et inférieure.

2. La paroi externe des cellules épidermiques est fortement cuticulaire.

3. L'épiderme est interrompu par de nombreux stomates enfoncés chacun avec une chambre sous-stomatique claire.

4. Les cellules de l'épiderme sont de forme rectangulaire mais deux extrémités de la section possèdent des cellules radialement allongées.

5. Juste en dessous de l'épiderme se trouvent quelques couches de palissade.

6. Les cellules palissadiques sont radialement allongées et remplies de nombreux chloroplastes.

7. De nombreux espaces intercellulaires sont également présents dans la région.

8. A côté de la palissade se trouve la région du parenchyme qui est bien développée et en position centrale.

9. La région est constituée de cellules arrondies à paroi mince avec de nombreux espaces intercellulaires.

10. Les faisceaux vasculaires sont nombreux et disposés sous la palissade.

11. Il y a deux gros faisceaux vasculaires au centre face à leur xylème. Un gros faisceau vasculaire est présent à chaque coin. De nombreux faisceaux vasculaires plus petits sont présents à l'intérieur de la palissade.

12. Les faisceaux vasculaires centraux et latéraux sont plus gros et restent entourés d'un sclérenchyme bien développé.

13. Les faisceaux vasculaires plus petits sont entourés d'une couche de cellules à parois minces.

14. Les faisceaux vasculaires sont composés de xylème et de phloème.

15. Le xylème de chaque faisceau vasculaire est tourné vers le centre et se compose de trachéides, de vaisseaux et de parenchyme du xylème.

16. Le phloème se compose de tubes criblés, de cellules compagnes et de parenchyme du phloème, et fait face à la face externe ou à l'épiderme.


Résumé du chapitre

Les cellules communiquent par signalisation à la fois intercellulaire et intracellulaire. Les cellules de signalisation sécrètent des ligands qui se lient aux cellules cibles et initient une chaîne d'événements au sein de la cellule cible. Les quatre catégories de signalisation dans les organismes multicellulaires sont la signalisation paracrine, la signalisation endocrinienne, la signalisation autocrine et la signalisation directe à travers les jonctions communicantes. La signalisation paracrine a lieu sur de courtes distances. Les signaux endocriniens sont transportés sur de longues distances dans la circulation sanguine par les hormones, et les signaux autocrines sont reçus par la même cellule qui a envoyé le signal ou d'autres cellules voisines du même type. Les jonctions lacunaires permettent à de petites molécules, y compris des molécules de signalisation, de circuler entre les cellules voisines.

Les récepteurs internes se trouvent dans le cytoplasme cellulaire. Ici, ils se lient aux molécules de ligand qui traversent la membrane plasmique, ces complexes récepteur-ligand se déplacent vers le noyau et interagissent directement avec l'ADN cellulaire. Les récepteurs de surface cellulaire transmettent un signal de l'extérieur de la cellule au cytoplasme. Les récepteurs liés aux canaux ioniques, lorsqu'ils sont liés à leurs ligands, forment un pore à travers la membrane plasmique à travers lequel certains ions peuvent passer. Les récepteurs liés aux protéines G interagissent avec une protéine G du côté cytoplasmique de la membrane plasmique, favorisant l'échange du GDP lié contre le GTP et interagissant avec d'autres enzymes ou canaux ioniques pour transmettre un signal. Les récepteurs liés à une enzyme transmettent un signal de l'extérieur de la cellule à un domaine intracellulaire d'une enzyme liée à la membrane. La liaison au ligand provoque l'activation de l'enzyme. De petits ligands hydrophobes (comme les stéroïdes) sont capables de pénétrer dans la membrane plasmique et de se lier aux récepteurs internes. Les ligands hydrophiles solubles dans l'eau sont incapables de traverser la membrane à la place, ils se lient aux récepteurs de la surface cellulaire, qui transmettent le signal à l'intérieur de la cellule.

9.2 Propagation du signal

La liaison du ligand au récepteur permet la transduction du signal à travers la cellule. La chaîne d'événements qui véhicule le signal à travers la cellule est appelée voie de signalisation ou cascade. Les voies de signalisation sont souvent très complexes en raison de l'interaction entre différentes protéines. Une composante majeure des cascades de signalisation cellulaire est la phosphorylation des molécules par des enzymes connues sous le nom de kinases. La phosphorylation ajoute un groupe phosphate aux résidus sérine, thréonine et tyrosine d'une protéine, modifiant leur forme et activant ou inactivant la protéine. Les petites molécules comme les nucléotides peuvent également être phosphorylées. Les seconds messagers sont de petites molécules non protéiques utilisées pour transmettre un signal à l'intérieur d'une cellule. Quelques exemples de seconds messagers sont les ions calcium (Ca 2+ ), l'AMP cyclique (AMPc), le diacylglycérol (DAG) et l'inositol triphosphate (IP3).

9.3 Réponse au signal

L'initiation d'une voie de signalisation est une réponse à des stimuli externes. Cette réponse peut prendre de nombreuses formes différentes, notamment la synthèse des protéines, une modification du métabolisme cellulaire, la croissance cellulaire ou même la mort cellulaire. De nombreuses voies influencent la cellule en initiant l'expression des gènes, et les méthodes utilisées sont assez nombreuses. Certaines voies activent des enzymes qui interagissent avec les facteurs de transcription de l'ADN. D'autres modifient les protéines et les incitent à changer de localisation dans la cellule. Selon l'état de l'organisme, les cellules peuvent réagir en stockant de l'énergie sous forme de glycogène ou de graisse, ou en la rendant disponible sous forme de glucose. Une voie de transduction du signal permet aux cellules musculaires de répondre aux besoins immédiats en énergie sous forme de glucose. La croissance cellulaire est presque toujours stimulée par des signaux externes appelés facteurs de croissance. Une croissance cellulaire incontrôlée conduit au cancer, et des mutations dans les gènes codant pour les composants protéiques des voies de signalisation sont souvent trouvées dans les cellules tumorales. La mort cellulaire programmée, ou apoptose, est importante pour éliminer les cellules endommagées ou inutiles. L'utilisation de la signalisation cellulaire pour organiser le démantèlement d'une cellule garantit que les molécules nocives du cytoplasme ne sont pas libérées dans les espaces entre les cellules, car elles le sont dans la mort incontrôlée, la nécrose. L'apoptose assure également le recyclage efficace des composants de la cellule morte. La terminaison de la cascade de signalisation cellulaire est très importante pour que la réponse à un signal soit appropriée à la fois en termes de synchronisation et d'intensité. La dégradation des molécules de signalisation et la déphosphorylation des intermédiaires phosphorylés de la voie par les phosphatases sont deux manières de mettre fin aux signaux dans la cellule.

9.4 Signalisation dans les organismes unicellulaires

Les levures et les organismes multicellulaires ont des mécanismes de signalisation similaires. Les levures utilisent des récepteurs de surface cellulaire et des cascades de signalisation pour communiquer des informations sur l'accouplement avec d'autres cellules de levure. La molécule de signalisation sécrétée par les levures est appelée facteur d'accouplement.

La signalisation bactérienne est appelée détection de quorum. Les bactéries sécrètent des molécules de signalisation appelées auto-inducteurs qui sont soit de petites molécules hydrophobes, soit des signaux à base de peptides. Les auto-inducteurs hydrophobes, tels que l'AHL, se lient aux facteurs de transcription et affectent directement l'expression des gènes. Les molécules à base de peptides se lient aux kinases et initient des cascades de signalisation dans les cellules.


Introduction

Le caméléon feuille (Brookesia micra) a été découvert dans le nord de Madagascar en 2012. Avec un peu plus d'un pouce de long, c'est le plus petit caméléon connu. (crédit : modification du travail de Frank Glaw, et al., PLOS)

L'évolution animale a commencé dans l'océan il y a plus de 600 millions d'années avec de minuscules créatures qui ne ressemblent probablement à aucun organisme vivant aujourd'hui. Depuis lors, les animaux ont évolué pour devenir un royaume très diversifié. Bien que plus d'un million d'espèces animales existantes (actuellement vivantes) aient été identifiées, les scientifiques découvrent continuellement de plus en plus d'espèces à mesure qu'ils explorent les écosystèmes du monde entier. Le nombre d'espèces existantes est estimé entre 3 et 30 millions.

Mais qu'est-ce qu'un animal ? Alors que nous pouvons facilement identifier les chiens, les oiseaux, les poissons, les araignées et les vers en tant qu'animaux, d'autres organismes, tels que les coraux et les éponges, ne sont pas aussi faciles à classer. Les animaux varient en complexité - des éponges de mer aux grillons en passant par les chimpanzés - et les scientifiques sont confrontés à la tâche difficile de les classer au sein d'un système unifié. Ils doivent identifier des traits communs à tous les animaux ainsi que des traits qui peuvent être utilisés pour distinguer des groupes d'animaux apparentés. Le système de classification des animaux caractérise les animaux en fonction de leur anatomie, de leur morphologie, de leur histoire évolutive, des caractéristiques du développement embryologique et de leur constitution génétique. Ce système de classification se développe constamment à mesure que de nouvelles informations sur les espèces apparaissent. Comprendre et classer la grande variété des espèces vivantes nous aide à mieux comprendre comment conserver la diversité de la vie sur terre.


Introduction à la structure des plantes vasculaires

Image caractéristique. Coupes d'anatomie végétale. Gauche : Coupe transversale d'une racine de polyarque de Aeglopsis chevalieri, une plante de la famille des agrumes (Rutaceae) des angiospermes. Centre : Coupe transversale d'une tige ligneuse de kénaf (Hibisicus cannabinus, un angiosperme). A droite : Epiderme d'une feuille de Redgal (Morinda Royoc, un angiosperme). Crédits: Aeglopsis chevalieri Balançoire (SV422), Hibiscus cannabinus L. (C8), et Morinda roioc (F24) (University of Miami Swingle Plant Anatomy Reference Collection, non protégé par le droit d'auteur aux États-Unis). Images modifiées à partir des originaux.

Que sont les plantes vasculaires (trachéophytes) ?

La plupart des plantes terrestres sont trachéophytes, ou des plantes vasculaires. Leur caractéristique principale est la présence de tissu vasculaire ou de tissu spécialisé qui conduit la nourriture (phloème) et de l'eau (xylème). Lorsqu'ils sont considérés dans un contexte phylogénétique ou dans les archives fossiles, les trachéophytes peuvent être plus spécifiquement définis par l'origine d'un type de cellule conductrice d'eau connue sous le nom de trachéide. La première preuve de trachéides apparaît dans les archives fossiles de la période silurienne. Les trachéophytes se sont ensuite diversifiés structurellement, avec de nombreuses innovations clés apparaissant à la fin de la période dévonienne, telles que les feuilles et le bois. Le stade de vie dominant de la plupart des plantes vasculaires est le sporophyte, ou la plante diploïde productrice de spores.

Tissu vasculaire. Gauche : Coupe transversale d'un faisceau vasculaire dans la tige de trèfle (Trifolium, un angiosperme) montrant un phloème conducteur de nourriture et un xylème conducteur d'eau. A droite : Détail d'une partie des trachéides dans le pin (Pinus, un conifère) bois, coupe radiale (coupe longitudinale sur le rayon de l'axe) noter les fosses caractéristiques à bords circulaires typiques des trachéides de conifères. Crédits : Cortex et moelle dans Trifolium Tige et fosses bordées circulaires dans Pinus bois (Fayette A. Reynolds M.S./Berkshire Community College Bioscience Library, via flickr, CC0 1.0/Public Domain Dedication).

Les trachéophytes vivants appartiennent à l'un des deux grands groupes frères : 1) Le lycophytes (clubmousses et parents) et 2) Le euphyllophytes (fougères, prêles et plantes à graines). Les lycophytes, les fougères et les prêles sont des plantes vasculaires à spores libres (sans pépins) parfois appelées collectivement ptéridophytes. Ces plantes partagent certaines caractéristiques structurelles et développementales plésiomorophiques ou ancestrales. Ainsi, il est parfois utile lors de la discussion de la structure comparative des sporophytes des plantes vasculaires de contraster les ptéridophytes paraphylétiques avec les monophylétiques. spermatophytes, ou des plantes à graines. De plus, alors que angiospermes (plantes à fleurs) sont un groupe de plantes à graines, elles ont plusieurs de leurs propres caractéristiques structurelles uniques qui les distinguent des gymnospermes (le groupe composé de plantes à graines non angiospermes).

Relations entre les principaux groupes de plantes terrestres existants. Cet arbre phylogénétique montre les relations relatives entre les plantes terrestres existantes, en mettant l'accent sur les groupes de plantes vasculaires. Notez que les relations entre les groupes de gymnospermes existants sont montrées comme non résolues. Des analyses phylogénétiques moléculaires récentes indiquent que les gymnospermes existants sont monophylétiques, ce qui contredit l'opinion traditionnelle selon laquelle les gymnospermes existants sont un groupe paraphylétique. Quoi qu'il en soit, les gymnospermes sont paraphylétiques lorsque des groupes éteints sont inclus. Crédit : E.J. Hermsen (DEAL).

Aperçu de la structure des sporophytes

L'étude de la structure des plantes comprend morphologie, l'étude de la forme, et anatomie, l'étude de la structure interne (cellules, tissus, etc.). La paléobotanique utilise ces deux disciplines pour analyser les plantes fossiles.

Organes et systèmes d'organes du corps végétal

Le sporophyte de la plante vasculaire (ci-après appelé simplement la plante) comprend trois catégories de base de non reproducteurs, ou végétatifs, organes. Ce sont les racines, les tiges et les feuilles. Les racines sont des organes qui se produisent généralement sous terre et ancrent la plante dans le sol. Ils fonctionnent également dans l'absorption d'eau et parfois dans le stockage. Les tiges sont souvent (mais pas toujours) des structures aériennes. Les tiges portent les feuilles et servent également de conduits entre les racines et les feuilles. Enfin, les feuilles sont des appendices latéraux sur la tige. Leur fonction principale est la photosynthèse. Une tige et ses feuilles ensemble sont connus comme un tirer.

Les organes végétaux peuvent être regroupés en deux systèmes d'organes. Toutes les pousses (tiges et feuilles) d'une plante sont connues sous le nom de système de tir, alors que toutes les racines forment ensemble le système racinaire. Sporanges (structures productrices de spores) sont portées par des feuilles ou des pousses modifiées, ainsi, les organes porteurs de sporanges peuvent également être considérés comme faisant partie du système de pousses.

Organes végétatifs et systèmes organiques du sporophyte de la plante vasculaire. Le système de pousses comprend toutes les tiges, les feuilles et les structures de reproduction (sporanges, cônes, fleurs, etc.). Le système racinaire comprend toutes les racines. Crédit : E.J. Hermsen (DEAL).

Croissance

Croissance est le processus par lequel une plante augmente en taille (longueur, hauteur ou circonférence) par division cellulaire (ajout de nouvelles cellules) et expansion cellulaire. La division cellulaire active est généralement concentrée dans des régions appelées méristèmes. Au fur et à mesure que les cellules sont éloignées des méristèmes par une nouvelle croissance, elles commencent à se différencier. Différenciation est le processus par lequel une cellule prend une identité et une fonction spécifiques dans le corps de la plante. Une fois qu'une cellule est complètement différenciée, ou mature, il ne se divise souvent pas - et dans de nombreux cas ne peut pas - se diviser davantage.

Les sporophytes des plantes vasculaires ont deux grandes catégories de méristèmes qui contribuent à la croissance : apicale et latérale. Cependant, d'autres types de méristèmes peuvent contribuer à la croissance des tiges et à l'expansion des feuilles (par exemple, les méristèmes intercalaires, les méristèmes marginaux).

Méristèmes apicaux

Les méristèmes apicaux sont des méristèmes situés à l'extrémité des racines et des tiges qui ajoutent de la longueur à ces organes. La croissance des méristèmes apicaux est connue sous le nom de croissance primaire. La croissance primaire produit également les feuilles. Les méristèmes primairesprotoderme, méristème au sol, et procambium-comprennent des cellules partiellement différenciées. Les méristèmes primaires peuvent être trouvés dans des régions encore en croissance entre le méristème apical proprement dit et les tissus pleinement matures de la tige, de la feuille et de la racine. Ils correspondent aux trois systèmes tissulaires de plantes vasculaires (voir ci-dessous).

méristèmes apicaux et primaires. A gauche : Coupe longitudinale de l'apex de la pousse du coleus (Plectranthus, un angiosperme), montrant le méristème apical de la pousse et les méristèmes primaires les projets en forme de corne de chaque côté du méristème apical développent des feuilles. A droite : Coupe longitudinale de l'apex racinaire du blé (Triticum) le méristème apical de la racine est immédiatement au-dessus de la coiffe radiculaire. Crédits : pointe de pousse de coleus et pointe de racine de blé (BlueRidgeKitties, via flickr, CC BY-NC-SA 2.0). Images modifiées à partir des originaux.

Méristèmes latéraux (cambia)

méristèmes latéraux, aussi appelés cambie ou méristèmes secondaires, se trouvent à l'intérieur des racines et des tiges et augmentent le diamètre de ces structures. La croissance à partir de cambia est connue sous le nom de croissance secondaire. Les ptéridophytes vivants n'ont pas de croissance secondaire. Les plantes à graines peuvent ou non avoir une croissance secondaire, selon le taxon.

Une tige ou une racine ligneuse a deux régions concentriques principales bois est entouré de aboyer. Dans une plante à graines ligneuse typique, deux types de méristèmes latéraux contribuent aux cellules de ces régions. Les cambium vasculaire est une couche de cellules de division entre le bois et l'écorce. Il produit du tissu vasculaire à son intérieur (xylème) et à son extérieur (phloème), contribuant ainsi à la croissance du bois et de l'écorce. Les liège cambium se développe dans l'écorce et ajoute notamment des couches de protection Liège à l'écorce.

L'écorce englobe toute la région en dehors du cambium vasculaire. En plus des tissus produits par le cambia, il peut également inclure des tissus produits par la croissance primaire. Le bois est entièrement constitué de xylème (plus précisément de xylème secondaire, ou xylème produit par croissance secondaire).

cambium vasculaire. Coupe transversale d'un pin ligneux (Pinus) tige. Le cambium vasculaire est une couche de cellules de division située entre le bois et l'écorce. Notez que le cambium vasculaire produit des cellules à la fois à l'intérieur et à l'extérieur des cellules sont produites en rangées nettes. Dans cette jeune tige, une grande partie du tissu primaire est encore présente dans l'écorce et il n'y a pas de couche de liège bien développée. Pour un bon exemple de liège, voir la coupe transversale de l'aumône (Aristoloche) périderme ci-dessous. Crédit : quatre ans Pinus (Fayette A. Reynolds M.S./Bibliothèque d'images bioscientifiques du Berkshire Community College, via flickr, CC0 1.0/Dédicace au domaine public). Image modifiée par rapport à l'original.

Tissus et systèmes tissulaires

Les tissus sont des régions de cellules du corps végétal qui sont fonctionnellement et physiquement connectées les unes aux autres. Il existe deux catégories de base de tissus dans le corps de la plante, Facile et complexe. Les tissus simples sont constitués d'un type de cellule, tandis que les tissus complexes comprennent plus d'un type de cellule. Les tissus peuvent également être classés comme tissus primaires ou tissus secondaires. Les tissus primaires sont produits par la croissance à partir des méristèmes apicaux et primaires, tandis que les tissus secondaires sont produits par la croissance à partir du cambia.

Les tissus peuvent en outre être regroupés en systèmes tissulaires. Les systèmes tissulaires peuvent comprendre plus d'un type de tissu. Les trois systèmes tissulaires et leurs tissus sont :

Système de tissu dermique

Le système tissulaire dermique recouvre la surface externe du corps de la plante. Le tissu dermique primaire est le épiderme, qui mûrit à partir du protoderme. L'épiderme est généralement d'une couche de cellules d'épaisseur et principalement composé de épidermique cellules. Le tissu dermique secondaire est le périderme, qui est produit par le liège cambium et fait partie de l'écorce des plantes ligneuses. Le périderme se compose de plusieurs couches de cellules, y compris des couches externes de protection Liège cellules (qui sont morts à maturité), le liège cambium et une zone interne généralement mince de cellules vivantes. Les tissus dermiques sont complexes (constitués de plus d'un type cellulaire).

Système tissulaire vasculaire

Le système tissulaire vasculaire (moins souvent appelé système tissulaire fasciculaire) conduit la nourriture et l'eau à travers le corps de la plante. Les deux types de tissus vasculaires sont le phloème, ou tissu conducteur de nourriture, et le xylème, ou tissu conducteur d'eau. Le phloème et le xylème sont des tissus complexes et comprennent des cellules conductrices et d'autres types de cellules. Les cellules conductrices sont éléments de tamis dans le phloème et éléments de la trachée dans le xylème (une trachéide est un type d'élément trachéaire). Le tissu vasculaire peut être primaire ou secondaire, selon son origine. Si elle mûrit à partir du procambium, elle est primaire si elle se développe à partir du cambium vasculaire, elle est secondaire.

Dans les feuilles, le tissu vasculaire est souvent organisé en un ou plusieurs veines ou faisceaux vasculaires (brins) qui peuvent former des réseaux complexes. Les veines sont entourées d'une région de tissu broyé (discutée ci-dessous) appelée la mésophylle.

Disposition du tissu vasculaire dans une feuille. Gauche : Schéma d'une feuille, avec le pétiole (tige) et les nervures en violet, toute la partie élargie de la feuille dans laquelle les nervures sont enfoncées est le limbe. La ligne pointillée indique où la feuille serait coupée pour faire une coupe transversale. À droite : Coupe transversale du limbe montrant les faisceaux vasculaires intégrés dans le mésophylle. Crédit : E.J. Hermsen (DEAL).

Dans la tige, la disposition du tissu vasculaire primaire varie. Il peut être disposé, par exemple, dans un cylindre plein (protostèle), un cylindre creux entourant une moelle centrale (siphonostèle), ou dans des faisceaux vasculaires séparés autour d'une moelle (eustèle). Le tissu vasculaire primaire de la racine prend généralement la forme d'un protostèle (cylindre solide) avec un brin central de xylème lobé et de phloème entre les lobes du xylème.

Disposition du tissu vasculaire primaire en axes (tiges et racines). Les schémas ci-dessus montrent des axes (racines ou tiges) en coupe transversale (coupe transversale). A gauche : Protostèle, tissu vasculaire solide sans moelle, cette disposition est typique des racines et des tiges de lycophytes. Au centre : Siphonostèle, tissu vasculaire en anneau entourant une moelle. Cette disposition est typique des tiges de fougère. A droite : Eustèle, tissu vasculaire en faisceaux entourant une moelle. Cette disposition est typique des tiges des plantes à graines. Crédit : E.J. Hermsen (DEAL).

Dans les tiges et les racines à croissance secondaire, le xylème secondaire forme généralement un anneau continu interne à un anneau continu de phloème secondaire. Le xylème et le phloème sont séparés par un mince cambium vasculaire, ou couche de cellules en division indifférenciées. Le xylème secondaire est également connu sous le nom de bois. Tous les tissus externes au cambium vasculaire font partie de l'écorce. Ainsi, le phloème secondaire fait partie de l'écorce.

Disposition relative des tissus secondaires dans une tige ligneuse mature. Ce diagramme montre la disposition relative des tissus secondaires dans une tige de plante à graines mature en coupe transversale. Notez que certains des tissus primaires sont retenus au centre de la tige ligneuse. Les flèches jaunes montrent les directions de la division cellulaire qui ajoutent des cellules au phloème secondaire et au xylème secondaire. Une racine ligneuse aurait une anatomie similaire, sauf que le centre de la tige serait constitué d'un brin lobé de xylème primaire sans moelle. Dans les jeunes tiges ligneuses, certains tissus primaires peuvent être retenus entre le phloème secondaire et le périderme (voir la coupe transversale d'une jeune tige de pin ci-dessus sur cette page pour un exemple). Celles-ci sont souvent écrasées et détruites/détachées au fur et à mesure que la tige vieillit. Crédit : E.J. Hermsen (DEAL).

Système de tissus au sol

Le système tissulaire fondamental (également appelé système tissulaire fondamental) remplit les espaces du corps de la plante entre les tissus dermiques et vasculaires qu'il développe à partir du méristème fondamental. Le tissu broyé est généralement du tissu primaire. On le trouve principalement dans les régions suivantes du corps de la plante :

  • Cortex: La région entre l'épiderme et le tissu vasculaire dans la tige et la racine.
  • Moelle: La région au centre de la tige, interne au tissu vasculaire (pas toujours présente).
  • Mésophylle : Se produit entre et autour des faisceaux vasculaires de la feuille.

De plus, le tissu broyé se produit entre les faisceaux vasculaires dans les tiges avec des faisceaux vasculaires séparés, tels que les tiges avec eustèles.

Il existe trois types de tissus au sol : parenchyme, collenchyme, et sclérenchyme. Ce sont des tissus simples. Les cellules qui composent ces tissus partagent le nom de leur type de tissu respectif : cellules de parenchyme, cellules de collenchyme, et cellules de sclérenchyme. Les cellules du parenchyme ont souvent des parois cellulaires minces, tandis que les cellules du collenchyme et du sclérenchyme ont des parois cellulaires plus épaisses. Le collenchyme ajoute un support aux tiges et aux feuilles non ligneuses, tandis que les cellules rigides du sclérenchyme fonctionnent souvent comme support ou protection. Le parenchyme est polyvalent et fonctionne dans la photosynthèse, le stockage, la guérison, etc.

Remarque : Les cellules du parenchyme et les cellules du sclérenchyme ne se trouvent pas uniquement dans le système tissulaire du sol. Ils peuvent également être trouvés dans le tissu vasculaire.


Larry Rockwood est professeur de biologie et de sciences et politiques environnementales et président du département de biologie de l'Université George Mason à Fairfax, Virginie, États-Unis. Il a obtenu son B.S. diplôme en biopsychologie et son doctorat. diplôme en biologie à l'Université de Chicago. Ses premières recherches ont été menées au Costa Rica, où il a étudié les schémas de recherche de nourriture chez les fourmis coupeuses de feuilles. Plus récemment, il a collaboré à une variété de projets allant des conflits homme-coyote aux aspects de l'écologie aviaire et de l'écologie végétale. Il enseigne l'écologie d'introduction, l'écologie des populations et l'écologie tropicale depuis près de 40 ans. In 2014 Dr Rockwood was presented with the David J. King Award in recognition of &ldquooutstanding contributions to enhancing teaching and learning&rdquo by George Mason University.

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9.2 Propagation of the Signal

À la fin de cette section, vous serez en mesure d'effectuer les opérations suivantes :

  • Explain how the binding of a ligand initiates signal transduction throughout a cell
  • Recognize the role of phosphorylation in the transmission of intracellular signals
  • Evaluate the role of second messengers in signal transmission

Once a ligand binds to a receptor, the signal is transmitted through the membrane and into the cytoplasm. Continuation of a signal in this manner is called signal transduction . Signal transduction only occurs with cell-surface receptors, which cannot interact with most components of the cell such as DNA. Only internal receptors are able to interact directly with DNA in the nucleus to initiate protein synthesis.

When a ligand binds to its receptor, conformational changes occur that affect the receptor’s intracellular domain. Conformational changes of the extracellular domain upon ligand binding can propagate through the membrane region of the receptor and lead to activation of the intracellular domain or its associated proteins. In some cases, binding of the ligand causes dimerization of the receptor, which means that two receptors bind to each other to form a stable complex called a dimer. A dimer is a chemical compound formed when two molecules (often identical) join together. The binding of the receptors in this manner enables their intracellular domains to come into close contact and activate each other.

Binding Initiates a Signaling Pathway

After the ligand binds to the cell-surface receptor, the activation of the receptor’s intracellular components sets off a chain of events that is called a signaling pathway , sometimes called a signaling cascade. In a signaling pathway, second messengers–enzymes–and activated proteins interact with specific proteins, which are in turn activated in a chain reaction that eventually leads to a change in the cell’s environment (Figure 9.10), such as an increase in metabolism or specific gene expression. The events in the cascade occur in a series, much like a current flows in a river. Interactions that occur before a certain point are defined as upstream events, and events after that point are called downstream events.

Connexion visuelle

In certain cancers, the GTPase activity of the RAS G-protein is inhibited. This means that the RAS protein can no longer hydrolyze GTP into GDP. What effect would this have on downstream cellular events?

You can see that signaling pathways can get very complicated very quickly because most cellular proteins can affect different downstream events, depending on the conditions within the cell. A single pathway can branch off toward different endpoints based on the interplay between two or more signaling pathways, and the same ligands are often used to initiate different signals in different cell types. This variation in response is due to differences in protein expression in different cell types. Another complicating element is signal integration of the pathways, in which signals from two or more different cell-surface receptors merge to activate the same response in the cell. This process can ensure that multiple external requirements are met before a cell commits to a specific response.

The effects of extracellular signals can also be amplified by enzymatic cascades. At the initiation of the signal, a single ligand binds to a single receptor. However, activation of a receptor-linked enzyme can activate many copies of a component of the signaling cascade, which amplifies the signal.

Lien vers l'apprentissage

Observe an animation of cell signaling at this site.

Methods of Intracellular Signaling

The induction of a signaling pathway depends on the modification of a cellular component by an enzyme. There are numerous enzymatic modifications that can occur, and they are recognized in turn by the next component downstream. The following are some of the more common events in intracellular signaling.

Phosphorylation

One of the most common chemical modifications that occurs in signaling pathways is the addition of a phosphate group (PO4 –3 ) to a molecule such as a protein in a process called phosphorylation. The phosphate can be added to a nucleotide such as GMP to form GDP or GTP. Phosphates are also often added to serine, threonine, and tyrosine residues of proteins, where they replace the hydroxyl group of the amino acid (Figure 9.11). The transfer of the phosphate is catalyzed by an enzyme called a kinase . Various kinases are named for the substrate they phosphorylate. Phosphorylation of serine and threonine residues often activates enzymes. Phosphorylation of tyrosine residues can either affect the activity of an enzyme or create a binding site that interacts with downstream components in the signaling cascade. Phosphorylation may activate or inactivate enzymes, and the reversal of phosphorylation, dephosphorylation by a phosphatase, will reverse the effect.

Second Messengers

Second messengers are small molecules that propagate a signal after it has been initiated by the binding of the signaling molecule to the receptor. These molecules help to spread a signal through the cytoplasm by altering the behavior of certain cellular proteins.

Calcium ion is a widely used second messenger. The free concentration of calcium ions (Ca 2+ ) within a cell is very low because ion pumps in the plasma membrane continuously remove it by using adenosine-5'-triphosphate (ATP). For signaling purposes, Ca 2+ is stored in cytoplasmic vesicles, such as the endoplasmic reticulum, or accessed from outside the cell. When signaling occurs, ligand-gated calcium ion channels allow the higher levels of Ca 2+ that are present outside the cell (or in intracellular storage compartments) to flow into the cytoplasm, which raises the concentration of cytoplasmic Ca 2+ . The response to the increase in Ca 2+ varies and depends on the cell type involved. For example, in the β-cells of the pancreas, Ca 2+ signaling leads to the release of insulin, and in muscle cells, an increase in Ca 2+ leads to muscle contractions.

Another second messenger utilized in many different cell types is cyclic AMP (cAMP) . Cyclic AMP is synthesized by the enzyme adenylyl cyclase from ATP (Figure 9.12). The main role of cAMP in cells is to bind to and activate an enzyme called cAMP-dependent kinase (A-kinase) . A-kinase regulates many vital metabolic pathways: It phosphorylates serine and threonine residues of its target proteins, activating them in the process. A-kinase is found in many different types of cells, and the target proteins in each kind of cell are different. Differences give rise to the variation of the responses to cAMP in different cells.

Present in small concentrations in the plasma membrane, inositol phospholipids are lipids that can also be converted into second messengers. Because these molecules are membrane components, they are located near membrane-bound receptors and can easily interact with them. Phosphatidylinositol (PI) is the main phospholipid that plays a role in cellular signaling. Enzymes known as kinases phosphorylate PI to form PI-phosphate (PIP) and PI-bisphosphate (PIP2).

The enzyme phospholipase C cleaves PIP2 to form diacylglycerol (DAG) and inositol triphosphate (IP3) (Figure 9.13). These products of the cleavage of PIP2 serve as second messengers. Diacylglycerol (DAG) remains in the plasma membrane and activates protein kinase C (PKC), which then phosphorylates serine and threonine residues in its target proteins. IP3 diffuses into the cytoplasm and binds to ligand-gated calcium channels in the endoplasmic reticulum to release Ca 2+ that continues the signal cascade.


Voir la vidéo: Plant anatomy - Lesson notes (Janvier 2022).