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Stomates pendant la nuit (respiration)


Comment le dioxyde de carbone issu de la respiration se diffuse-t-il hors de la feuille pendant la nuit ?

Les stomates se ferment-ils complètement pendant la nuit ?


Les feuilles n'ont pas besoin d'« exhaler » du dioxyde de carbone - il est consommé par la photosynthèse.

Ailleurs dans la plante, les processus métaboliques produisent du dioxyde de carbone. Celui-ci s'échappe par des canaux gazeux intercellulaires qui, chez les plantes ligneuses, se terminent par des lenticelles (petits pores) à la surface de la tige. L'oxygène pour le métabolisme se diffuse dans la plante dans les mêmes espaces intercellulaires que le dioxyde de carbone se diffuse.

Avec les racines, l'oxygène nécessaire aux processus métaboliques est dissous dans l'eau.

Si vous vouliez poser des questions sur l'adsorption du dioxyde de carbone par les feuilles et sur la fermeture des stomates, cela dépend du schéma de fixation du carbone présenté par la plante, CAM, C4 ou C3.

Vous pouvez également consulter une réponse que j'ai donnée à une question similaire précédemment posée ici.


Le dioxyde de carbone est un gaz et peut facilement se diffuser à travers la cellule épidermique suivant un gradient de concentration. Au cours de la respiration nocturne, beaucoup de dioxyde de carbone s'accumule à l'intérieur de la feuille pour former un gradient de concentration suffisant pour provoquer la diffusion.


Les plantes terrestres feraient peut-être mieux de conserver leur CO2 pour l'utiliser le matin, à moins qu'elles n'en produisent beaucoup trop.

Le CO2 est présent dans l'air à une concentration d'environ 0,03 %. (Ces dernières années, il est passé à 0,04%.) C'est une faible concentration contre laquelle travailler.

N'oubliez pas que pendant la journée, ces plantes envoient de la vapeur d'eau et de l'O2 hors des stomates. C'est un gradient de pression. Pourquoi laisser sortir du CO2 la nuit et dépendre ensuite de son entrée à contre-courant le lendemain ?

Les plantes ont des moyens de s'accrocher au CO2 pour qu'il ne s'éloigne pas. Ils le convertissent en des choses qui ne sont pas des gaz - de l'acide oxaloacétique ou du malate, ou du 3-phosphoglycérate, ou peut-être d'autres qui n'ont pas encore été remarqués.

Ces composés peuvent être stockés. Restituez ensuite le CO2 précisément quand et où vous en avez besoin.

Une partie du CO2 reçoit ce traitement au niveau des racines (où la concentration en CO2 peut parfois atteindre 8 %) et les composés de stockage sont ensuite envoyés vers les feuilles avec de l'eau et des minéraux.

CO2 des racines


Les stomates se ferment et s'ouvrent partiellement pour un échange gazeux efficace, et les pertes empêchent la déshydratation des feuilles. Le dioxyde de carbone se diffuse de la plante sous forme d'amidon car les plantes ne respirent que de l'oxygène mais elles absorbent du dioxyde de carbone.


Mécanisme des mouvements stomatiques

Les stomates sont les pores qui participent à la transpiration, c'est-à-dire à l'évaporation de l'eau de ces pores et jouent également un rôle important dans les échanges gazeux lors de la photosynthèse et de la respiration. Les mouvements des stomates sont régulés par le changement de pression de turgescence dans les cellules de garde ou, d'une autre manière, les stomates fonctionnent comme vannes à turgescence. Les cellules de garde gonfleront par absorption d'eau et les parois s'étireront avec le résultat de l'ouverture des stomates. Les stomates s'ouvrent généralement pendant la journée et se ferment pendant la nuit. Les conditions requises pour l'ouverture des stomates pendant la journée sont comme la lumière, un pH élevé, une faible concentration de CO 2 et la disponibilité de l'eau. De même, pendant la nuit, les stomates se fermeront à cause de l'obscurité, d'un pH bas, d'une concentration élevée de CO 2 et de la déshydratation. Le mécanisme de l'ouverture des stomates est décrit par trois théories principales :-

je) Hypothèse de la photosynthèse des cellules de garde : - Cette théorie a été donnée par Schwendener en 1881. Selon cette hypothèse, les cellules de garde ont un choroplaste et pendant la journée, ces chloroplastes présentent une photosynthèse résultant de la production de molécules de sucre de photosynthèse. Ce sucre va augmenter la pression osmotique à l'intérieur des cellules de garde. En raison de la pression osmotique, les cellules de garde commenceront à absorber l'eau des cellules épidermiques proches. En raison de la pression de la turgescence, les stomates s'ouvriront. cependant, les activités photosynthétiques des cellules de garde sont très inférieures, donc cela n'a pas été beaucoup accepté.

ii) Théorie classique de l'hydrolyse de l'amidon : Cette théorie a été énoncée par Sayré en 1923 puis modifié par intendant en 1964. Selon cette théorie, les cellules de garde contiennent de l'amidon. pendant la journée lorsque la concentration en CO 2 est faible (dans la journée à cause de la photosynthèse la concentration en CO 2 est faible) et le pH de la cellule de garde va augmenter puis l'enzyme phosphorylase deviendra active puis cette enzyme convertit l'amidon présent dans les cellules de garde au glucose 1-phosphate. Ensuite, le glucose 1-phosphate se transformera en glucose 6-phosphate et cette molécule après hydrolyse se transformera en glucose et en acide phosphorique.

phosphorylase
Amidon + nH 3 PO 4 = n Glucose 1-phosphate

phosphoglucomutase
Glucose 1-phosphate = Glucose 6-phosphate

phosphatase
Glucose 6-phosphate + eau = Glucose + H 3 PO 4



Le glucose augmente la pression osmotique des cellules de garde et les cellules de garde commenceront à absorber l'eau des cellules adjacentes et les stomates s'ouvriront. Pendant la nuit, une réaction inverse se produira et en raison de la formation d'amidon, la concentration osmotique des cellules de garde diminuera et les cellules de garde avec perte d'eau se rétracteront puis se fermeront. Mais cela n'a pas été accepté parce que
i) Le glucose n'est pas trouvé dans les cellules de garde au moment de l'ouverture des stomates.
ii) La conversion de l'amidon et du glucose est généralement une réaction lente mais les mouvements stomatiques sont rapides.


iii) Malate ou K+ Hypothèse de la pompe ionique : - Cette théorie a été avancée par Steward en 1974. Cette théorie explique que pendant la journée, le pH de la cellule de garde augmente en raison de l'absorption de la concentration d'ions H + dans la cellule de garde. La concentration en CO 2 est moindre du fait de son assimilation par les cellules du mésophylle. Une augmentation du pH provoque l'hydrolyse de l'amidon en acides organiques.

Amidon --- Hexose Phosphate --- Acide phosphoglycérique --- Phosphoenol Pyruvate

Le pyruvate de phosphoénol est également le produit intermédiaire de la voie respiratoire. Ainsi, avec l'aide de la PEP carboxylase, le phosphoénol pyruvate se combinera avec le CO 2 pour former l'acide oxalique. Plus tard, cet acide organique se transforme en acide malique. L'acide malique se dissocie en malate et en ions H+. Les ions H + sortiront des cellules de garde avec l'échange d'ions K +. Ces ions et ions malate augmenteront la pression osmotique à l'intérieur des vacuoles des cellules de garde et, par conséquent, l'eau sera absorbée par les cellules de garde et les stomates s'ouvriront. Dans l'obscurité, la réaction inverse a lieu et les stomates se ferment.



IISTOMATA ET SA PHYSIOLOGIEII

Les stomates sont les voies par lesquelles la transpiration et les échanges gazeux ont lieu. Les stomates sont des pores elliptiques dans l'épiderme des plantes. Ils se produisent principalement sur la surface inférieure des feuilles.

Une stomie est bordée par deux cellules de garde. Les cellules de garde sont des cellules épidermiques spécialisées. Les cellules de garde sont plus petites que les autres cellules épidermiques. Ils sont en forme de rein en vue de surface. Mais ils sont allongés en gamily gramineac. Chez certaines espèces de graminées. les cellules épidermiques adjacentes aux cellules de garde sont différentes en forme et en taille des autres cellules épidermiques. Ceux-ci sont connus comme cellules subsidiaires ou cellules accessoires. Les cellules de garde ont des caractéristiques spécifiques.

(i) Les cellules de garde sont des cellules épidermiques modifiées. Mais ils sont de forme différente. contenu et métabolisme. Ils contiennent des mitochondries, des peroxysomes et de l'endoplasme, c'est-à-dire le réticulum.

00 Ils contiennent également du chloroplaste. Les chloroplastes sont absents dans toutes les autres cellules épidermiques.

(iii) Les les grains d'amidon présents dans les cellules de garde diminuent au cours de la journée. 13tit augmente pendant la nuit. Par contre l'amidon s'accumule pendant la journée et se consomme pendant la nuit dans les autres cellules épidermiques de la feuille.

(iv) Je – le v intérieur, toutes les cellules de garde entourant le pore sont épaisses. Mais c'est extérieur voile est mince.

Elie dimensionne l'ouverture stomatique Jules de 7 x 3n à 38 x 8p. Mais
ces variations se produisent dans différentes espèces. Parfois, leur taille est différente dans les différentes lea es de la même plante et dans la même feuille en des points différents.

Le nombre de stomates varie de 50 à 300 par mm carré. Mais leur superficie totale ne dépasse pas I à “o de l'ensemble du surlhcc.

Position et distribution des stomates

Il existe différentes catégories de plantes 1kw position des stomates.

(je) Types de pommes et de mûres : Ceux-ci ont des stomates uniquement sur la surface inférieure de la feuille. Ses exemples sont le chêne noyer pêche. pomme et mûre.

(ii)Type de pomme de terre : Dans ce cas. les stomates sont plus nombreux sur la face inférieure que sur la face supérieure de la feuille. Son exemple est le chou, le haricot, le pois et la tomate.

(iii)Type d'avoine : Les stomates sont plus ou moins également répartis sur les deux surfaces. La plupart des céréales comme le blé et le maïs appartiennent à cette catégorie.

(iv)Type de nénuphar : “ces stomates de lime seulement sur la surface supérieure de la feuille. Les plantes aquatiques à feuilles flottantes appartiennent à cette catégorie,

(v) Type de potamogeton : Dans cette facilité, les stomates sont totalement absents. S'ils sont présents, ils sont sans fonction et vestigiaux. La plupart des plantes aquatiques submergées appartiennent à cette catégorie.

PHYSIOLOGIE STOMATIQUE

(Mécanisme d'ouverture et de fermeture des stomates)

Rôle de la turgescence des cellules de garde

civard Les cellules jouent un rôle important dans l'ouverture et la fermeture des stomates. Le changement de concentration osmotique et de forme des cellules de garde contrôle l'ouverture et la fermeture des stomates. Je l'intérieur de toutes les cellules de garde est épais

et inélastique. Il résiste à l'étirement. Rut leur extérieur tout est mince et élastique.
Si) il peut être étiré. Les différences entre les parois interne et externe des cellules de garde sont responsables de l'ouverture et de la fermeture des stomates. (une) Gain de turgescence : Les cellules de garde ‘lite absorbent et N atcr deviennent turgescentes.

– Je me couche à l'extérieur, les %%ails minces sont étirés. Mais l'épaisseur intérieure tout est inélastique. Donc, il ne s'étire pas et est déchiré. Il devient con-canne. Il augmente l'espace entre les carreaux à l'ourlet des cellules de garde. Mauvais stomates

(b) Perte de tumeur : gperte de cellules uard %%titre. Alors ils ont perdu leur turgou. .1 – par la suite. les parois intérieures de la gles cellules uard deviennent straight. murs légers des deux gLes cellules uardes se rapprochent les unes des autres et le pore des stomates se rétrécit et finit par se fermer.

THÉORIES D'OUVERTURE ET DE FERMETURE DES STOMATES

Suivre dansg théories explique le change de concentration osmotique dans le gcellules de garde.

(une) HYPOTHÈSE AMIDON-SUCRE

l’son hypothèse a été formulée en DAKOTA DU SUD. Sayré en 1926. Selong à cette hypothèse, l'un des facteurs importants) mes présents dans le guard cellules est l'amidon phosphorylase. Ce est re ersible en/y moi. Son action est contrôlée lw p11 de cellules.

0)pH élevé : Light tombe sur la feuille. Ainsi, l'acide carbonique est décomposé en CO,• . 1 ainsi la pll du gcellules de garde augmente. Cette augmentation de p11 stimule l'enzyme à convertir l'amidon en glucose- I –

phosphate en présence de .. rganie phosphate L'amidon est
insoluble et osmotiquement Mactitt. Le phosphate de glucose M.1 est soluble. Cela augmente donc la crainte osmotique des cellules de garde. Par conséquent. unser des cellules épidermiques adjacentes pénètre dans les cellules de l'herbe. Les cellules de garde deviennent turgescentes et s'ouvrent.

pH bas : Le dioxyde de carbone s'accumule dans l'obscurité. Il réagit avec l'eau à partir de l'acide carbonique Si IA. 00. .Thereliwe. IA I diminue. Par conséquent. la réaction devient inversion. Enzyme anti-sourire contre ens gdu glucose-l-phosphate en amidon. L'amidon est insoluble dans l'eau. ‘donc. la pression osmotique de gcellules de la garde diminue. En conséquence le gLes cellules de la garde perdent de l'eau et deviennent flasques. Il ferme les stomates.

Preuves à l'appui de l'hypothèse :

I. Plaines soniques “ere exposé à un verse d'hydroxyde d'ammonium dans l'obscurité. Il augmente le pH. 1 ici avant. les stomates sont ouverts ui obscurité.

  1. De la même manière. les plantes soniques sont exposées à gacide acétique lacial à Litt) temps. 1 fosse d'héritier diminue. Ainsi, leurs stomates sont fermés during le jour.
  2. Certains wavelengths de light, bleu et rouge affectent l'ouverture des stomatesg et photos y ti thèse I herelae. le spectre d'action pour l'ouverture des stomatesg et la photosynthèse est la même. La phosphorylase est une enzyme très active. Il transforme rapidement l'amidon en sucre et le sucre en amidon. On estime qu'une enzyme peut convertir 1000 molécules d'amidon par seconde en sucre. Cette vitesse est suffisante pour ouvrir et fermer les stomates rapidement.

. L'amidon est absent de certaines plantes comme l'oignon. Mais toujours leurs stomates s'ouvrent et se ferment.

I. Les stomates peuvent s'ouvrir dans une faible lumière du soleil ou même au clair de lune. La photosynthèse ne peut pas avoir lieu à cette intensité.

(b) HYPOTHÈSE D'ÉCHANGE D'ION POTASSIUM

On l'appelle aussi hypothèse du malate. Cette hypothèse donne le mécanisme d'ouverture et de fermeture des stomates suivant :

(i) Ouverture des stomates : L'acide malique est produit dans les cellules de garde du

présence de lumière. On croit que marche : l'acide est produit dans les chloroplastes. Ensuite, il est excrété dans l'odoplasme des cellules de garde. L'acide malique est un acide faible. .1hcrefore. il se dissocie en ions malate et en ions hydrogène (II – ). Les ions Lk drogen sont excrétés du plan : cellules et ions potassium (1 : entrer dans les cellules de garde fer cellules voisines. 𔃱ims échange d'ions hydrogène et potassium.

entre les cellules de garde et les cellules épidermiques adjacentes a lieu. Cet échange d'ions est un processus actif. Il a besoin d'une dépense d'énergie métabolique. L'accumulation d'ions potassium et malate dans les cellules de garde augmente la pression osmotique des cellules de garde. Par conséquent, l'eau s'écoule dans les cellules de garde. Les cellules de garde deviennent turgescentes et s'ouvrent.

(ii) Fermeture des stomates : La pompe d'échange de potassium et d'hydrogène fonctionne à nouveau à l'obscurité. Les ions hydrogène entrent et les ions potassium quittent les cellules de garde. Les ions malate et hydrogène se recombinent pour former de l'acide malique. Il est utilisé dans la respiration. Il réduit la pression osmotique des cellules de garde. Ainsi, les cellules de garde perdent de la turbidité et les stomates sont fermés. Le mécanisme d'échange d'ions de potassium est présent dans toutes les plantes. –

Les dernières recherches ont révélé que le niveau de CO, dans les cellules de garde et la lumière bleue affectent l'échange d'ions potassium. Faible niveau de CO2 et la lumière bleue permettent à la garde d'absorber l'ion K. Les stomates sont donc ouverts. Mais un niveau élevé de CO et l'absence de lumière bleue inversent l'effet et les stomates sont fermés.


Pourquoi la transpiration stomatique se produit-elle pendant la journée ?

En présence d'une lumière suffisante et d'une température cellulaire optimale, les stomates s'ouvrent et dans l'obscurité se ferment. Ainsi, la transpiration stomatique se produit le jour et non la nuit. Des cellules spéciales appelées cellules de garde contrôlent l'ouverture ou la fermeture de chaque pore. Lorsque les stomates sont ouverts, les taux de transpiration augmentent lorsqu'ils sont fermés, les taux de transpiration diminuent.

Causes : Les réactions suivantes ont lieu dans les cellules de garde, de jour comme de nuit.

Amidon + IP → Phosphorylase→ Phosphate de glucose-I.

Pendant la journée, en présence de la lumière du soleil, le pH de la sève des cellules de garde augmente jusqu'à atteindre le pH et l'enzyme phosphorylase présente dans les chloroplastes hydrolyse l'amidon en glucose-I phosphate I (osmotiquement actif). Au fur et à mesure que la sève cellulaire devient osmotiquement active, elle absorbe l'eau des cellules environnantes pour devenir turgescente et donc les stomates s'ouvrent.

Pendant la nuit, en l'absence de lumière, le pH de la sève cellulaire des cellules de garde diminue jusqu'à atteindre le pH et l'enzyme Phosphorylase convertit le glucose-I-phosphate en amidon. Au fur et à mesure que la sève cellulaire des cris de garde devient osmotiquement inactive, l'eau qui en est retirée par les cellules environnantes et les cellules de garde, perd sa turgescence et devient flasque et les stomates se ferment.


Pourquoi la respiration cellulaire se produit-elle dans l'obscurité ?

La respiration cellulaire peut arriver dans obscurité, donc les bouteilles qui sont devenues jaunes signifient que les organismes sont passés par le processus de Respiration cellulaire. Lors de la photosynthèse, le dioxyde de carbone est éliminé et c'est pourquoi l'eau devient bleue.

De plus, la respiration cellulaire se produit-elle la nuit ? Respiration cellulaire dans les plantes se produire aussi bien en journée qu'en nuit, mais le taux de respiration sera élevé pendant la nuit.

Par conséquent, la respiration peut-elle se produire dans l'obscurité ?

Sombre &ndash uniquement respiration se déroule. L'oxygène est consommé tandis que le dioxyde de carbone est libéré.

Pourquoi les plantes effectuent-elles la respiration cellulaire la nuit ?

Le résultat de respiration cellulaire est-ce le plante absorbe du glucose et de l'oxygène, dégage du dioxyde de carbone et de l'eau et libère de l'énergie. Les plantes respirer à tout moment de la journée et nuit parce que leurs cellules ont besoin d'une source d'énergie constante pour rester en vie.


La transpiration nocturne de l'orge (Hordeum vulgare) facilite la libération respiratoire de dioxyde de carbone et est régulée lors du stress salin

Contexte et objectifs : La transpiration nocturne est responsable d'une quantité considérable de perte d'eau dans les plantes cultivées. Malgré cela, de nombreuses questions subsistent concernant la transpiration nocturne - sa fonction biologique, sa régulation et sa réponse aux stress tels que la salinité. Le but de la présente étude était de répondre à ces questions sur des plants d'orge de 14 à 18 jours cultivés en hydroponie.

Méthodes : Les plantes ont été soit stressées pendant les 4 à 7 derniers jours avant et pendant les analyses de transpiration gravimétrique diurnes continues (24 h) ou soumises à un stress salin juste avant les analyses ou stressées pendant 4 à 7 jours, puis transférées dans un milieu de contrôle avant les analyses. . L'idée derrière ce dispositif expérimental était de faire la distinction entre une réponse de transpiration à plus long terme (cuticule, stomates) et à plus court terme (stomates) aux traitements. La conductance cuticulaire a été évaluée par des mesures de transpiration résiduelle dans les feuilles détachées. La charge de cire des cuticules et le taux de respiration à l'obscurité des feuilles ont été déterminés. La conductance des feuilles au CO2 a été calculée.

Résultats clés : Les taux de transpiration nocturne et diurne étaient fortement et positivement corrélés les uns aux autres, pour tous les traitements. Les taux de transpiration nocturne représentaient 9 à 17 % des taux diurnes (moyenne : 13,8 %). Malgré des changements mineurs dans le rapport entre les taux de transpiration nocturne et diurne, la contribution de la conductance cuticulaire et stomatique à la conductance foliaire (épidermique) à la vapeur d'eau différait considérablement entre les traitements. Le stress salin n'a pas affecté la charge de cire de la cuticule. La conductance du CO2 de la cuticule était insuffisante pour supporter les taux de libération de CO2 par voie respiratoire sombre.

Conclusion : La principale fonction biologique de la transpiration nocturne est la libération de CO2 respiratoire par les feuilles. La transpiration nocturne est régulée à court et à long terme, également sous stress salin. Les stomates jouent un rôle clé dans ce processus. Nous proposons de se référer, par analogie à l'efficacité d'utilisation de l'eau (WUE) pendant la journée, à une efficacité de dégagement de CO2 (« CORE ») pendant la nuit.


Feuilles

L'échange d'oxygène et de dioxyde de carbone dans la feuille (ainsi que la perte de vapeur d'eau lors de la transpiration) se produit à travers des pores appelés stomates (singulier = stomie).

Normalement, les stomates s'ouvrent lorsque la lumière frappe la feuille le matin et se ferment la nuit.

La cause immédiate est un changement dans la turgescence de la cellules de garde. La paroi interne de chaque cellule de garde est épaisse et élastique. Lorsque la turgescence se développe dans les deux cellules de garde flanquant chaque stomie, les parois externes minces se gonflent et forcent les parois internes à prendre la forme d'un croissant. Cela ouvre la stomie. Lorsque les cellules de garde perdent leur turgescence, les parois internes élastiques retrouvent leur forme d'origine et la stomie se ferme.

Temps Pression osmotique, lb/in 2
7 heures du matin 212
11h 456
17h 272
12 minuit 191

Le tableau montre la pression osmotique mesurée à différents moments de la journée dans des cellules de garde typiques. La pression osmotique dans les autres cellules de l'épiderme inférieur est restée constante à 150 lb/in 2 (

1000 kilopascals, kPa). Lorsque la pression osmotique des cellules de garde est devenue supérieure à celle des cellules environnantes, les stomates s'ouvrent. Le soir, lorsque la pression osmotique des cellules de garde tombait à peu près à celle des cellules environnantes, les stomates se fermaient.

Ouverture des stomates

  • La lumière bleue est absorbée par phototropine qui active
  • une pompe à protons (une H + -ATPase) dans la membrane plasmique de la cellule de garde. , généré par les réactions lumineuses de la photosynthèse, entraîne la pompe.
  • Au fur et à mesure que les protons (H + ) sont pompés hors de la cellule, son intérieur devient de plus en plus négatif.
  • Cela attire des ions potassium supplémentaires dans la cellule, augmentant sa pression osmotique.

Fermeture des stomates

Bien que les stomates ouverts soient essentiels à la photosynthèse, ils exposent également la plante au risque de perdre de l'eau par transpiration. Environ 90 % de l'eau absorbée par une plante est perdue par transpiration.

Chez les angiospermes et les gymnospermes (mais pas chez les fougères et les lycopsides) , l'acide abscissique (ABA) est l'hormone qui déclenche la fermeture des stomates lorsque l'eau du sol est insuffisante pour suivre la transpiration (qui se produit souvent vers la mi-journée).

  • L'ABA se lie aux récepteurs à la surface de la membrane plasmique des cellules de garde.
  • Les récepteurs activent plusieurs voies interconnectées qui convergent pour produire
    • une élévation du pH dans le cytosol
    • transfert de Ca 2+ de la vacuole au cytosol.
    • stimuler la perte d'ions chargés négativement (anions), en particulier NO3 &moins et Cl &moins , de la cellule et aussi
    • la perte de K + de la cellule.

    Les stomates ouverts fournissent également une ouverture par laquelle les bactéries peuvent envahir l'intérieur de la feuille. Cependant, les cellules de garde possèdent des récepteurs capables de détecter la présence de molécules associées à des bactéries appelées motifs moléculaires associés aux agents pathogènes (PAMP). Le LPS et la flagelline en sont des exemples. Lorsque les cellules de garde détectent ces PAMP, l'ABA médie la fermeture de la stomie et ferme ainsi la porte à l'entrée bactérienne.

    Ce système de l'immunité innée ressemble à celui que l'on trouve chez les animaux. Lien vers la discussion.

    Densité des stomates

    • les Température, humidité, et intensité lumineuse autour de la plante
    • et aussi, comme il s'avère, la concentration de gaz carbonique dans l'air autour des feuilles. La relation est inverse c'est-à-dire que la concentration de CO2 augmente, le nombre de stomates produits diminue et vice versa. Quelques preuves :
      • Plantes cultivées dans une atmosphère artificielle avec un niveau élevé de CO2 ont moins de stomates que la normale.
      • Des spécimens d'herbier révèlent que le nombre de stomates d'une espèce donnée a diminué au cours des 200 dernières années, à l'époque de la révolution industrielle et de l'augmentation des niveaux de CO2 dans l'atmosphère [Voir].

      Ces données peuvent être quantifiées en déterminant le index stomatique: le rapport du nombre de stomates dans une zone donnée divisé par le nombre total de stomates et d'autres cellules épidermiques dans cette même zone.

      Comment la plante détermine-t-elle le nombre de stomates à produire ?

      Il s'avère que les feuilles matures de la plante détectent les conditions qui les entourent et envoient un signal (sa nature est encore inconnue &mdash mais voir ci-dessous * ) qui ajuste le nombre de stomates qui se formeront sur les feuilles en développement.

      Deux expériences (rapportées par Lake et al., dans La nature, 411:154, 10 mai 2001):

      • Lorsque les feuilles matures de la plante (Arabidopsis) sont enfermés dans des tubes de verre remplis de niveaux élevés (720 ppm) de CO2, les feuilles en développement ont moins de stomates que la normale même si elles poussent dans l'air normal (360 ppm).
      • Inversement, lorsque les feuilles matures reçoivent de l'air normal (360 ppm de CO2) tandis que la pousse est exposée à un CO élevé2 (720 ppm), les nouvelles feuilles se développent avec l'indice stomatique normal.

      * Un signal qui augmente la densité stomatique chez les semis d'Arabidopsis âgés de 2 jours (une configuration expérimentale différente de celle ci-dessus) est un peptide de 45 acides aminés appelé estomac qui est libéré par les cellules du mésophylle et induit la formation de stomates dans l'épiderme au-dessus.

      Les stomates révèlent les niveaux passés de dioxyde de carbone

      • leurs indices stomatiques étaient haute
        • tard dans la période du Permien (il y a 275 et 290 millions d'années) et encore
        • à l'époque du Pléistocène (il y a 1&ndash8 millions d'années).
        • meugler niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique et
        • périodes glaciaires (avec glaciers).

        Chaque stomie (le petit pore ou trou) est flanquée de deux cellules de garde qui se dilatent et se contractent, fermant et ouvrant la stomie. Deux contrôles sur l'ouverture et la fermeture des stomates sont le bilan hydrique de la plante et la concentration en dioxyde de carbone. Lorsque la plante se déshydrate et se flétrit, la fermeture des stomates d'une plante retiendra l'eau. Lorsque le niveau d'humidité augmente, les stomates s'ouvrent à nouveau. Lorsque le niveau de dioxyde de carbone dans la feuille diminue en dessous de la normale, environ 0,03 pour cent, les stomates s'ouvrent pour admettre plus de dioxyde de carbone.

        Les stomates contrôlent le flux de gaz entrant et sortant des feuilles. Pendant la journée, lorsque la température de l'air augmente et que les niveaux de dioxyde de carbone sont normaux ou supérieurs à la normale, les stomates s'ouvrent, permettant au dioxyde de carbone d'entrer et de faire la photosynthèse. L'oxygène, un sous-produit toxique (pour la plante) de la photosynthèse, sort par les stomates. La nuit, le glucose se recombine avec l'oxygène, libérant de l'énergie lorsque la molécule de glucose se transforme en eau et en dioxyde de carbone. L'excès d'eau sort par les stomates dans un processus appelé transpiration. Ainsi, les stomates ne participent pas directement à la photosynthèse. Cependant, les stomates contrôlent l'afflux de dioxyde de carbone, un composant essentiel de la photosynthèse, et permettent à l'excès d'oxygène de sortir. Les stomates contrôlent également le flux de vapeur d'eau hors de la feuille, limitant les pertes d'eau pendant la sécheresse et permettant à l'excès d'eau de sortir.


        Stomates pendant la nuit (respiration) - Biologie

        Informations d'arrière-plan:

        Les stomates des feuilles sont le principal moyen d'échange gazeux chez les plantes vasculaires. Stomates sont de petits pores, généralement sur la face inférieure des feuilles, qui sont ouverts ou fermés sous le contrôle d'une paire de cellules en forme de banane appelées cellules de garde. Lorsqu'ils sont ouverts, les stomates permettent au CO2 de pénétrer dans la feuille et à l'eau et à l'oxygène de s'échapper. En plus d'ouvrir et de fermer les stomates, les plantes peuvent exercer un contrôle sur leurs taux d'échange gazeux en faisant varier la densité des stomates dans les nouvelles feuilles lorsqu'elles sont produites (comme au printemps ou en été). Plus il y a de stomates par unité de surface densité des stomates.

        Pourquoi pourrait-il être adaptatif pour une plante de contrôler ses taux de perte d'eau et d'absorption de CO2 ? Une réponse peut être trouvée dans le soleil. Les augmentations de chaleur pourraient dénaturer les protéines des membranes des chloroplastes. En cas de surchauffe, les plantes peuvent ouvrir les stomates pour évaporer l'eau afin d'abaisser la température. Sur cette base, vous pouvez émettre l'hypothèse que les feuilles au soleil auraient une densité de stomates plus élevée que les feuilles à l'ombre.

        D'un autre côté, si l'eau n'est pas disponible, comme dans des conditions de sécheresse, une évaporation excessive peut entraîner un dessèchement (dessèchement). Les plantes des zones chaudes peuvent bénéficier de moins de stomates afin de pouvoir conserver l'eau.

        La discussion illustre un concept important en biologie expérimentale, qu'il existe souvent des hypothèses alternatives pour expliquer la variation dans la nature. Dans ce cas, la densité des stomates peut augmenter ou diminuer en réponse aux variations environnementales de la lumière du soleil et de la disponibilité de l'eau.

        Questions préliminaires

        1. Quel rôle jouent les stomates dans l'homéostasie ?

        2. Deux hypothèses pour la densité des stomates sont décrites. Comment pourriez-vous les tester?

        3. Les espèces végétales peuvent présenter des variations dans le nombre de stomates présents sur leurs feuilles. Pourquoi?

        4. Les plantes déplacent l'eau des racines de la plante vers les feuilles par transpiration. Au fur et à mesure que l'eau s'évapore de la feuille, la cohésion tire l'eau des racines. Suggérer une relation entre la transpiration et la densité des stomates.

        Procédure pour compter les stomates

        1. Obtenez une feuille. Tracez le contour de la feuille sur une feuille de papier quadrillé. Estimez la surface en comptant le nombre de carrés qui rentrent dans le contour de la feuille. Si vous avez des carrés partiels, essayez de les additionner pour obtenir des carrés entiers égaux. Notez la superficie dans le tableau ci-dessous.
        2. Peignez une fine bande de vernis à ongles transparent sur une section de la feuille (peinture entre les veines parallèles). Laissez le vernis à ongles sécher complètement.
        3. Placez un morceau de ruban adhésif transparent sur le vernis à ongles séché. Appuyez doucement mais fermement le ruban sur la feuille.
        4. Retirez le ruban adhésif de la feuille et placez le ruban adhésif vers le bas sur une lame de microscope. Examinez la bande, qui contient maintenant une impression des cellules de la feuille. Essayez d'utiliser à la fois la numérisation et la faible consommation d'énergie.
        5. Comptez le nombre de stomates dans le champ de vision. Déplacez la diapositive pour voir d'autres zones. Il peut être préférable de prendre en moyenne plusieurs zones sur la feuille.
        6. Trouver la densité des stomates peut être mesurée en divisant le nombre de stomates par la surface de la feuille.

        Choisissez une question à étudier :

        1) Comment la densité des stomates varie-t-elle entre les différents types de plantes ?

        2) Comment la densité des stomates varie-t-elle entre les surfaces foliaires (surface supérieure ou inférieure de la feuille) ?

        3) Comment la densité des stomates varie-t-elle entre les feuilles d'une même plante (les feuilles du haut et les feuilles du bas) ?

        Conception expérimentale - la procédure de comptage des stomates et de calcul de la densité est décrite ci-dessus. Réfléchissez à la question que vous avez choisie pour enquêter, collectez des données et créez un tableau de données pour organiser vos observations. Vous voudrez peut-être prendre des photos à inclure dans votre rapport final.

        Faire un Réclamer qui résume la réponse à votre question expérimentale.

        En utilisant les données de cette expérience, fournissez Preuve qui appuie la revendication.

        En utilisant les connaissances de base et les données de ce laboratoire, fournissez Raisonnement qui utilise la preuve pour justifier l'allégation. Pour cette section, vous devrez peut-être faire des recherches en dehors de la classe sur le type de plante que vous avez étudié.

        Votre groupe partagera vos données, réclamations, preuves et raisonnements avec la classe sous forme d'affiche, de diapositives PowerPoint ou d'infographie numérique.

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        11ème Biologie Chp 14 Thème 6 OUVERTURE ET FERMETURE DES STOMATES

        Les cellules de garde fonctionnent comme des valves hydrauliques multisensorielles. Les facteurs environnementaux, tels que l'intensité et la qualité de la lumière, la température, l'humidité relative et la concentration de CO2 intracellulaire sont détectés par les cellules de garde et ces signaux sont intégrés dans des réponses stomatiques bien définies. Deux hypothèses peuvent expliquer l'ouverture et la fermeture des stomates.
        i) Hypothèse du sucre d'amidon : Le botaniste allemand H. Van Mohl a proposé que les cellules de garde soient les seules cellules photosynthétiques de l'épiderme des feuilles et que des sucres y soient produits pendant la journée lorsque la lumière est disponible. Lorsque le niveau de sucre augmente, c'est-à-dire que la concentration de soluté augmente ou que le potentiel hydrique diminue, les cellules de garde deviennent turgescentes en raison de l'entrée d'eau et elles se séparent les unes des autres, et la stomie ou les pores s'ouvrent. Pendant la nuit, il n'y a pas de photosynthèse, les sucres sont soit transformés en amidon insoluble, soit utilisés dans la respiration, ce qui diminue les sucres libres dans la cellule. Ainsi, la pression osmotique des cellules de garde est abaissée et l'eau quitte les cellules de garde, ce qui
        deviennent lacides et la stomie ou le pore entre eux se ferme. Mais ces processus ne sont pas assez rapides pour expliquer l'augmentation rapide de la turgescence des cellules de garde.


        ii) Afflux de K+
        ions : La concentration de potassium dans les cellules de garde augmente plusieurs fois, selon les espèces végétales. Stomates ouverts en raison du transport actif des ions potassium (K+) dans les cellules de garde de l'épiderme environnant. L'accumulation de K+ diminue le potentiel osmotique des cellules de garde. L'eau pénètre par osmose dans les cellules de garde, qui deviennent plus turgescentes et étirées et les stomates s'ouvrent. La stomie se ferme par un processus inverse impliquant une diffusion passive de K+ à partir des cellules de garde suivie d'un écoulement d'eau par osmose. Qu'est-ce qui contrôle le mouvement de K+ dans et hors des cellules de garde ?
        Le niveau de dioxyde de carbone dans les espaces à l'intérieur de la feuille et de la lumière contrôle ce mouvement. Un faible niveau de dioxyde de carbone favorise l'ouverture des stomates, permettant ainsi une augmentation du niveau de dioxyde de carbone et une augmentation du taux de photosynthèse.
        Il a été démontré que l'exposition à la lumière bleue, qui est également efficace dans la photosynthèse, acidifie l'environnement des cellules de garde (c. Ainsi, en général, les stomies sont ouvertes le jour et fermées la nuit. Cela évite les pertes d'eau inutiles par la plante lorsqu'il fait trop sombre pour la photosynthèse. Les plantes ouvrent leurs stomates en pompant activement du potassium dans les cellules de garde, provoquant l'osmose de l'eau. Les cellules de garde deviennent turgescentes et la stomie ou les pores s'ouvrent. When Potassium leaves the guard cells (during night) water leaves the guard cells by exosmosis and guard cells become laccid and stoma or pore between guard cells closes.


        Voir la vidéo: Les stomates et les échanges gazeux (Janvier 2022).