Les différents types de plastes - ?· bactérie photosynthétique par une cellule eucaryote hétérotrophe.…

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    12-Sep-2018

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  • Les diffrents types de plastes

    Il existe deux types fondamentaux de cellules = fct (prsence de noyau ou pas)

    -les procaryotes : ADN est libre dans le cytoplasme (exp. Bactries)

    -les eucaryotes : - Organisation complexe

    - Nombreux organites

    - Noyau entour d'une mb nuclaire.

    La cellule eucaryote (vgtale) est beaucoup plus complique et compartimente que la cellule procaryote (cellule animale) :

  • Une cellule eucaryote se compose de :

    Cytoplasme dlimit par une membrane

    noyau

    Rticulum (lisse et garnuleux)

    Appareil de golgi

    nombreuses mitochondries

    nombreuses petites vsicules

    Une telle cellule correspond une cellule animale

    Une telle cellule correspond une cellule animale

    Cellule plus grande

    Possde dautres organistes en plus :

    Chloroplastes

    Une grande vacuole

    Une paroi extracellulaire

    Une telle cellule correspond une cellule vgtale

    Une telle cellule correspond une cellule vgtale

    Cellule animale Cellule vgtale

    plastes

    vacuole

    paroi

    plasmodesmes

  • Dveloppement des plantes suprieures

    Diagramme simplifi de lvolution des plantes et des animaux, montrant les deux vnements symbiotiques donnant les plastes et les mitochondries

    Bactries dpourvuesde noyau cellulaire =

    procaryotes

    Eucaryotestres + complexes

    Les vgtaux (mtaphytes) et les animaux (mtazoaires) sont deux groupes chez lesquel la multicellularit est

    apparue indpendamment

  • LES PLASTES

    Proplastes

    AmyloplastesAmyloplastes

    LeucoplastesLeucoplastes

    ChromoplastesChromoplastes

    EtioplastesEtioplastes

    ChloroplastesChloroplasteshttp://tagc.univ-mrs.fr/BioInteractif/view-data.php

    Le plaste est un organite cellulaire possdant un ADN propre dit semi-autonome

    - Possde une membrane interne et une membrane externe (forment l'enveloppe plastidiale)

    - Prsent ds les cellules eucaryotes de tous les vgtaux chlorophylliens (algues et plantes)

    - (certainement) le fruit de lvolution d'une symbiose entre une cellule vgtale et une bactrie photosynthtique (=thorie de lendosymbiose).

    Ex. ChloroplasteEx. Chloroplaste

    au sein duquel se droulent les ractions photosynthtiques.

  • Ralisation d'une cellule eucaryote autotrophe par absorption d'une bactrie photosynthtique par une cellule eucaryote htrotrophe.

    Cette bactrie devient un chloroplaste (un plaste particulier), ses membranes internes ont une origine bactrienne. La membrane externe de l'enveloppe a pour origine la membrane plasmique de la cellule elle-mme.

    La thorie endosymbiotique

    Autres endosymbioses tranges

    Certains mollusques, aprs avoir mang des algues, sont capable de garder leurs chloroplastes de faon endosymbiotique et les utiliser pour faire de la photosynthse pendant des mois!

  • Les chloroplastes sont similaires des bactries photosynthtiques

    ADN du chloroplaste = circulaire (i.e. chez les bactries) et non associ des histones comme chez les eucaryotes

    Cet ADN code pour une partie des protines chloroplastiques (organites semi autonomes),

    Une partie de la synthse de protines chloroplastiques s'effectue dans le chloroplaste grce la prsence de ribosomes qui prsentent des analogies avec les ribosomes bactriens

    Tout plaste provient d'un plaste prexistant. Lorsque des cellules ne possdent pas de plaste, les cellules filles ne possderont pas de plaste,

    chez les plantes suprieures, les deux membranes de l'enveloppe du chloroplaste sont diffrentes membrane interne prsente des analogies (composition lipidique) avec les membranes bactriennes,

    la division des chloroplastes suit un rythme indpendant de la division du noyau.

    La ressemblance entre un chloroplaste de cellule eucaryote actuelle et d'une bactrie photosynthtique (Cyanobactrie) est conforte par plusieurs caractres:

    Fission

    Division des plastes

    La division se passe par fission dun plaste dj existant (il nest pas possible de former un plaste de novo).

    Les plastes peuvent tre prsents en nombre variable, de un jusquune centaine.

  • Structure des plastes

    Membraneexterne

    Membraneinterne

    ADN circulaire(nombreuses copies)

    Stroma(contient composs et

    enzymes solubles)

    Espaceintermembranaire

    Systme de membranes internes(pas toujours prsent)

    Enveloppe

    Quy a-t-il dans le stroma ?

    -des globules lipidiques.

    - la molcule dADN : alors que dans le proplaste il ny a quune seule molcule dADN chaquechloroplaste possde plusieurs copies de lADN.

    - (cas chloroplaste) toutes les protines et systmes enzymatique responsables de la photosynthse. Les protines impliques dans les transports dnergie : ce sont des protines membranaires que lon trouve sur les membranes des thylakodes. Ces membranes sont parmi les membranes qui contiennent le plus de protines (elles possdent environ 50% de protines, 40% de lipides et 10% de pigments chlorophylle).

    - des enzymes solubles : une protine remarquable : la Rubisco (= Ribulose Biphosphate Carboxylase Oxygenase) qui est une enzyme cl de la photosynthse car elle permet lincorporation du CO2. cest une enzyme 6 atomes de C dont le C(5) se lie une molcule de CO2 pour former des C3.

  • Les chloroplastes, o a lieu la photosynthse: ils contiennent chlorophylles et carotnodes

    Les chromoplastes: ils contiennent une grande quantit de carotnodes

    Les leucoplastes, sans pigment, servant au stockage de protines, de lipides ou d'amidon

    On distingue 3 types de plastes:

    Terme carotnode = carotnes et xanthophylles.

    Les carotnodes = pigments orange et jaunes rpandus chez de trs nombreux organismes vivants.

    Liposolubles (facilement assimilable par les organismes)

    Forms de la polymrisation disoprniques structure aliphatique ou alicyclique.

    Suivent des voies mtaboliques similaires celles des lipides.

    Exp : Structure chimique de lapocartnal = un carotnode.

  • Tous les types de plastes peuvent driver des proplastes(mais aussi par division dun plaste dj existant ou sa diffrenciation)

    Proplastes: les plastes prcurseurs

    Prcurseurs des autres plastes prsents dans les rgions de croissance de plantes (mristmes).

    Le stroma est dense et granuleux, peu de ribosomes et le systme de membrane interne est peu dvelopp.

  • Formation des autres plastes partir du proplastes

    Tous les plastes des cellules vgtales drivent du proplaste, potentiellement vide, seulement quelques dbuts de structure sont observables mais il possde une grande capacit de diffrenciation

    Leucoplastes: les plastes sans couleur

    spcifiques des cellules vgtales

    Non pigments Vs. Chloroplastes ou chromoplastes

    Pas de pigments > ne sont pas verts !

    >> localisation dans les racines et dans les tissus non photosynthtiques

    Fonction de rserve (d'amidon, de lipides ou de protines) : Amyloplastes: stockage de lamidon (amylose)Elaioplastes: stockage de lipidesProteinoplastes: stockage de protines

  • Impliqu dans la synthse de monoterpnes.Composs volatiles contenus dans les huiles essentiels des fleurs, feuilles etc., qui souvent possdent une fragrance particulire.

    Amyloplaste : organite spcifique des cellules vgtales

    Plaste spcialis dans le stockage de lamidon

    Prsent en particulier dans les cellules des organes de rserves, comme les tiges souterraines hypertrophies (tubercules) de pomme de terre

    Dpourvu de pigment >> appartient la famille des leucoplastes

    Form par des couches concentriques autour d'un point spcifique appel hile.

    L'accmulation de l'amidon se fait partir de ce point et est stock dans des couches que l'on appelle aussi des strates.

    Les amyloplastes peuvent avoir des structures diffrentes selon la position et le nombre de hiles.

    Amyloplaste deviendra un futur grain d'amidon.Il peut driver soit d'un leucoplaste, soit d'un proplaste, et se ddiffrencier en proplaste ou se convertir en chloroplaste ou en chromoplaste

    Amyloplastes: les plastes qui stockent lamidon

  • Les amyloplastes ressemblent aux proplastes mais sont plus grands et contiennent des grains damidon. Prsents dans les organes de rserve.Les rserves de carbohydrates les plus grandes sont contenus chez les amyloplastes dans les grains ou les tubercules (les chloroplastes aussi peuvent stocker des granules damidon). Le systme de membranes internes nest pas prsent.

    Granule damidon: rserve de glucose

    Un chromoplaste est un organite observ dans les cellules des organes vgtaux colors de jaune orange (par exemple les cellules de ptales de fleurs ).

    (ex : chez la tomate ) il contient des carotnodes de couleur orange en grande quantit

    Ces organites peuvent driver des chloroplastes ou des proplastes et sont riches en pigments non chlorophylliens, comme les xantophylles, les carotnes, etc.

    Changement de couleur lors du mrissement des fruits (de tomates et de poivrons) >> transformation des chloroplastes en chromoplastes dans les cellules du pricarpe du fruit

    Chromoplastes: les plastes colors

  • Ils sont des corpuscules colors en jaunes, orange ou rouge. La couleur dpends de la combinaison de carotnodes contenus.Prsents dans les fruits (tomates, oranges, citrons), les fleurs, les racines (carotte, pomme de terre) aux quels donnent la pigmentation.

    Carotnodes

    >> Aucun rle mtabolique

    On parle de covolution entre la plante et linsecte >> la couleur de la plante (due aux chromoplastes) attire l'insecte qui se nourrit de nectar le plus souvent, et "en retour " pollinise la plante.

    Les chromoplastes se rpartissent en quatre types principaux :

    les globulaires

    les tubulaires

    les critallins (rares)

    les membranaires.

  • Les chromoplastes peuvent driver soit des proplastes que par de-diffrentiation des chloroplastes. La diffrentiation des chromoplastes est accompagn par la synthse massive de carotnodes.

    Les carotnodes sont prsent en grande quantit chez les chloroplastes aussi, mais la couleur est couverte par celle des chlorophylles.

    Les carotnodes dans les deux types de plastes sont organiss de faon trs diffrente: dans les chromoplastes ils sont organiss en cristallodes; dans les chloroplastes ils sont lis des protines.

    Exemple: -carotne

    Ils sont des plastes dont le dveloppement en chloroplastes a t arrt par manque de lumire. Les etioplastes nont pas de chlorophylle, mais accumulent un prcurseur: la protochlorophyllide.

    Plante tiole

    Etioplastes

    Gnralement rencontrs dans les plantes ayant pouss l'obscurit>> Si une plante est transfre dans le noir pendant plusieurs jours, ses chloroplastes fonctionnels s'tioleront et perdront leurs pigments actifs pour devenir des tioplastes.

    >> Processus rversible

  • le corps pro-lamellaire.

    Quand la lumire dmarre la synthse de la chlorophylle, les protines sont aussi synthtises et les membranes prennent leur forme bi-lamellaire (thylakodes).

    Contiennent des corps prolamellaires >> membranes composs d'agrgats d'arrangement semi-cristallins de tubules ramifis, contenant les pigment prcurseur de la chlorophylle.

    Les tioplastes sont convertis en chloroplastes suite la stimulation de la synthse de chlorophylle par la phytohormone cytokinine, peu de temps aprs une exposition la lumire. Les thylakodes et les grana drivent des corps prolamellaires pendant ce processus.

    Lorsque des plantules sont cultives l'obscurit, les plastes des jeunes feuilles ne se diffrencient pas en chloroplastes, mais prennent une structure particulire : tioplastes.

    Lorsque les feuilles sont claires pendant quelques heures, ces tioplastes se diffrencient en chloroplastes en dveloppant un systme lamellaire typique.

    Exemple : tioplastes et chloroplastes de plantule de lentille

    ETIOPLASTESde germinations tioles

    Vue gnrale. On observe le corps prolamellaire structure paracristalline et quelques thylacodes.

  • DIFFERENCIATION DES ETIOPLASTES aprs 12 heures de lumire

    Le corps prolamellaire commence disparatre (en bas) et de nombreux

    thylacodes commencent se runir pour former des grana.

    Dsorganisation du corps prolamellaire et formation des thylacodes

    Accolement de thylacodes et formation de grana.

    Chloroplastes: les plastes verts

    Le chloroplaste a t dcouvert seulement aprs les recherches scientifiques sur les plantes. Les

    premires recherches ont commenc par Joseph Priestley en 1771. Il tait intress par ltude

    des gazs chez les plantes. Plus tard, il dmontra que les plantes sont capables de rgnrer les

    gazs qui viennent des animaux.

    Quatre ans plus tard, Jan Ingenhousz reprend les travaux de Priestley et il montre que le

    dgagement doxygne se produit seulement la lumire. Pendant la nuit, les plantes rejettent un

    gaz, et ce gaz fait que la combustion dune bougie est impossible.

    la fin du XVIIIe sicle, les recherches ont conclu que les plantes respirent comme tout le monde.

    En 1837, Dutrochet dcouvre que le pigment vert dans les feuilles est la chlorophylle. En 1862,

    Julius von Sachs, le plus grand physiologiste de son temps, prouve que lassimilation

    chlorophyllienne se droule dans des chloroplastes. Seulement en 1898, le scientifique Barnes

    invente le terme photosynthse.

    Historique :

  • Le chloroplaste est un organite remarquable prsent dans le cytoplasme des cellules vgtales qui assure la photosynthse et permet la vie des vgtaux (et par consquence de toutes les espces vivantes).

    - La taille : ordre du micro - Le chloroplaste est un organite compos de deux membranes (1 et 3) spares par un espace inter-membranaire (2). Il contient un rseau membraneux constitu de sacs aplatis nomms thylakodes (8) qui baignent dans le stroma (4) (liquide intra-chloroplastique). Les thylakodes sont composs d'un lumen (5) entour d'une membrane (6), et contiennent de la chlorophylle (pigments verts) et des carotnodes (pigments jaune orange). - Un empilement de thylakodes se nomme granum (7) (au pluriel : des grana).

    La capture de la lumire se passe sur les membranes internes (thylakodes)

  • La plupart des parties ariennes de la plante contiennent des chloroplastes.

    Les feuilles en contiennent le plus (~ million / millimtre carr de feuille)

    Lieu de prdilection le msophylle de la feuille (tout particulirement) c..d tissu interne de la

    feuille.

    Mais divers tissus n'en contiennent pas ou trs peu : les cellules de revtement de l'piderme, les

    cellules stomatiques aquifres (des groupes de cellules qui vacuent de l'eau chez certaines

    feuilles)...

    Localisation

    Chloroplaste : lment indispensable la photosynthse

    Absorbe lnergie lumineuse pour la transformer en nergie chimique sous forme d'adnosine triphosphate (ATP)

    Intervient dans la phase photochimique de la photosynthse

    Le chloroplaste absorbe l'ensemble du spectre de la lumire visible mis part le vert

    La chlorophylle se trouve dans la membrane des thylakoides

    Les diffrentes tapes de la photosynthse qui convertissent la lumire en nergie chimique se droulent dans les thylakodes tandis que les tapes de conversion de l'nergie en glucide se droulent dans le stroma du chloroplaste

    Le chloroplaste joue aussi un rle dans la biosynthse des lipides.

    Rle :

  • Les chloroplastes rsultat d'une endosymbiose,

    c.a.d : Cellules primitives ont ingr des bactries (cyanobactries) puis ont vcu en symbiose avec ces dernires.

    Il y a deux types d'endosymbiose :

    -Endosymbiose primaire : une cellule eucaryote ingre une bactrie, celle-ci devenant un chloroplaste avec deux membranes ayant pour origine la membrane de la bactrie pour la membrane interne, la membrane cytoplasmique pour la...

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