Live biologie végétale s3 BCG
Résumé de document
Les plantes, principalement adaptées à la vie terrestre, incluent des exceptions comme le nénuphar (Nymphaea fabiola) qui a évolué pour une vie aquatique. La photosynthèse est un processus clé où l'énergie solaire est convertie en sucres essentiels à la vie. Les plantes, algues et certaines bactéries, grâce à la chlorophylle, réalisent la photosynthèse. Ce processus produit également de l'oxygène vital pour tous les êtres vivants. Les plantes ont une structure complexe avec une cuticule cireuse, des stomates et un système de transport interne développé, prouvant leur adaptation à divers environnements.
L'Évolution des Plantes : De la Terre à l'Eau
Introduction
Les plantes sont les piliers de notre écosystème, fournissant de l'oxygène et des nutriments essentiels à la vie. Bien que la majorité d'entre elles soient adaptées à la vie terrestre, certaines, comme le nénuphar (Nymphaea fabiola), ont trouvé une niche dans les environnements aquatiques. Comment ces plantes s'adaptent-elles à des habitats aussi divers ? Plongeons dans le monde fascinant de l'évolution végétale.
Un Habitat Diversifié
Les plantes terrestres sont équipées pour survivre dans des conditions variées, grâce à des structures telles que la cuticule cireuse qui empêche la perte d'eau et les stomates qui permettent l'échange de gaz. Ces adaptations sont cruciales pour leur survie sur la terre ferme. Cependant, certaines plantes, comme le nénuphar, ont évolué pour vivre dans l'eau, retrouvant des traits de leurs ancêtres terrestres. Cette capacité d'adaptation démontre la remarquable flexibilité des plantes face à différents environnements.
La Magie de la Photosynthèse
Albert Szent-Györgyi, lauréat du prix Nobel, a parfaitement capturé l'essence de la vie végétale en disant : « Ce qui porte la vie, c’est ... un faible courant entretenu par le soleil. » Cette citation résume la photosynthèse, un des plus grands miracles de l'évolution. Durant la photosynthèse, l'énergie solaire est captée par la chlorophylle et transformée en énergie chimique sous forme de sucres. Ce processus ne produit pas seulement de l'énergie pour les plantes, mais aussi de l'oxygène, essentiel pour tous les êtres vivants.
Les Piliers de la Photosynthèse
Seules quelques catégories d'organismes, incluant les plantes, les algues et certaines bactéries, possèdent la chlorophylle, indispensable pour effectuer la photosynthèse. Lorsque la lumière frappe une feuille, elle déclenche une série de réactions chimiques qui aboutissent à la production de sucres. Ces molécules alimentent la croissance et le développement de la plante, formant les fleurs, les feuilles et les tiges.
L'Importance pour Tous les Êtres Vivants
La photosynthèse est la base de la chaîne alimentaire. Les plantes capturent l'énergie solaire et la transforment en nourriture, non seulement pour elles-mêmes, mais aussi pour tous les autres organismes, y compris les humains. Sans la photosynthèse, la vie telle que nous la connaissons ne serait pas possible.
Conclusion
Les plantes sont des exemples remarquables d'adaptation et de survie. Qu'elles vivent sur terre ou dans l'eau, leur capacité à capter l'énergie solaire et à soutenir la vie sur Terre est inégalée. En comprenant et en appréciant le rôle crucial des plantes et de la photosynthèse, nous pouvons mieux protéger et préserver notre précieuse biodiversité.
Table de matière
Préface de la huitième édition américaine xiii
INTRODUCTION 1
CHAPITRE 1 Botanique : Introduction 2
SECTION 1 BIOLOGIE DE LA CELLULE
VÉGÉTALE 17
CHAPITRE 2 Composition moléculaire des cellules végétales 18
CHAPITRE 3 La cellule végétale et le cycle cellulaire 38
CHAPITRE 4 Entrée et sortie des substances des cellules 75
SECTION 2 L’ÉNERGÉTIQUE 93
CHAPITRE 5 Le flux d’énergie 94
CHAPITRE 6 La respiration 107
CHAPITRE 7 Photosynthèse, lumière et vie 122
SECTION 3 GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION 151
CHAPITRE 8 Reproduction sexuée et hérédité 152
CHAPITRE 9 La chimie de l’hérédité et l’expression des gènes 174
CHAPITRE 10 Technologie de l’ADN recombinant, biotechnologie des plantes et génomique 192
CHAPITRE 11 Les mécanismes de l’évolution 209
SECTION 4 LA DIVERSITÉ 233
CHAPITRE 12 La systématique : science de la diversité biologique 234
CHAPITRE 13 Les procaryotes et les virus 256
CHAPITRE 14 Les champignons 278
CHAPITRE 15 Les protistes : algues et protistes hétérotrophes 317
CHAPITRE 16 Les bryophytes 366
CHAPITRE 17 Les cryptogames vasculaires 391
CHAPITRE 18 Les gymnospermes 430
CHAPITRE 19 Introduction aux angiospermes 457
CHAPITRE 20 L’évolution des angiospermes 477
CHAPITRE 21 Les plantes et les hommes 501
SECTION 5 LES ANGIOSPERMES :
STRUCTURE ET
DÉVELOPPEMENT
DE LA PLANTE 525
CHAPITRE 22 Développement initial de la plante 526
CHAPITRE 23 Les cellules et les tissus de la plante 538
CHAPITRE 24 La racine : structure et développement 558
CHAPITRE 25 La tige feuillée : structure primaire et développement 579
CHAPITRE 26 La croissance secondaire dans les tiges 614
SECTION 6 PHYSIOLOGIE DES
SPERMATOPHYTES 637
CHAPITRE 27 Régulation de la croissance et du développement : les hormones végétales 638
CHAPITRE 28 Facteurs externes et croissance des plantes 660
CHAPITRE 29 La nutrition des plantes et les sols 683
CHAPITRE 30 Le mouvement de l’eau et des solutés dans les plantes 708
SECTION 7 ÉCOLOGIE 729
CHAPITRE 31 Dynamique des communautéset des écosystèmes 730
CHAPITRE 32 L’écologie du globe 753
Appendice A-1
Suggestions de lecture SL-1
Glossaire G-1
Crédits photographiques CP-1
Index I-1
SOMMAIRE
Préface de la huitième édition américaine xiii
INTRODUCTION 1
1 Botanique : Introduction 2
L’évolution des plantes 3
Évolution des communautés 9
Apparition des hommes 10
SECTION 1 BIOLOGIE DE LA CELLULE VÉGÉTALE 17
2 Composition moléculaire des cellules végétales 18
Les molécules organiques 19
Les glucides 19
Les lipides 22
Végétariens, acides aminés et azote 25
Les protéines 25
Les acides nucléiques 29
Les métabolites secondaires 30
3 La cellule végétale et le cycle cellulaire 38
Procaryotes et eucaryotes 39
Théorie cellulaire ou théorie de l’organisme 40
Aperçu général de la cellule végétale 42
Le noyau 42
Les chloroplastes et autres plastes 45
Les mitochondries 48
Les peroxysomes 49
Les vacuoles 50
Le réticulum endoplasmique 51
L’appareil de Golgi 52
Le cytosquelette 54
Les courants cytoplamsiques dans les cellules géantes d’algues 56
Les flagelles et les cils 56
La paroi cellulaire 56
Le cycle cellulaire 62
L’interphase 64
La mitose et lacytocinèse 65
4 Entrée et sortie des substances des cellules 75
Principes du déplacement de l’eau 76
Les cellules et la diffusion 78
Osmose et organismes vivants 79
L’imbibition 80
Structure des membranes cellulaires 82
Transport des solutés au travers des membranes 83
L’enregistrement « patch-clamp » dans l’étude des canaux ioniques 84
Transport par vésicules interposées 86
Communications entre cellules 87
SECTION 2 L’ÉNERGÉTIQUE 93
5 Le fl ux d’énergie 94
Les lois de la thermodynamique 95
L’oxydo‑réduction 98
Les enzymes 99
Les cofacteurs dans le fonctionnement des enzymes 101
Les voies métaboliques 102
Régulation de l’activité enzymatique 103
Le facteur énergétique : l’ATP 104
6 La respiration 107
Aperçu de l’oxydation du glucose 107
La glycolyse 108
La voie aérobie 110
La bioluminescence 117
Autres substrats de la respiration 117
Les voies anaérobies 118
Botanique de la bière 119
Stratégie du métabolisme énergétique 119
7 Photosynthèse, lumière et vie 122
La photosynthèse : perspective historique 122
Nature de la lumière 125
L’adéquation de la lumière 126
Le rôle des pigments 126
Les réactions de la photosynthèse 129
Les réactions de fixation du carbone 135
Le réchauffement global : c’est maintenant 140
SECTION 3 GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION 151
8 Reproduction sexuée et hérédité 152
La reproduction sexuée 153
Le chromosome eucaryote 154
Le déroulement de la méiose 155
Comment sont hérités les caractères 159
Les deux lois de Mendel 162
Le linkage 163
Les mutations 164
Une conception plus large du gène 166
La reproduction asexuée : une stratégie alternative 169
Avantages et inconvénients de la reproduction asexuée et sexuée 170
La multiplication végétative : quelques voies et moyens 171
9 La chimie de l’hérédité et l’expression des gènes 174
Structure de l’ADN 174
Réplication de l’ADN 176
De l’ADN à la protéine : le rôle de l’ARN 179
Le code génétique 180
La synthèse des protéines 181
Régulation de l’expression des gènes chez les eucaryotes 186
L’ADN du chromosome eucaryote 187
Transcription et maturation de l’ARNm chez les eucaryotes 188
Les ARN non codants et la régulation des gènes 190
10 Technologie de l’ADN recombinant, biotechnologie des plantes et génomique 192
La technologie de l’ADN recombinant 192
Biotechnologie des plantes 198
Plantes modèles : arabidopsis thaliana et oryza sativa 199
La totipotence 202
La génomique 205
11 Les mécanismes de l’évolution 209
La théorie de Darwin 209
Le concept du pool de gènes 211
Comportement des gènes dans les populations : la loi de Hardy‑Weinberg 212
Les facteurs de changement 212
Réponses à la sélection 214
Les plantes invasives 217
Le résultat de la sélection naturelle : l’adaptation 217
L’origine des espèces 220
Comment se déroule la spéciation ? 221
Le rayonnement adaptatif chez les lobéliacées des îles Hawaii 224
Origine des grands groupes d’organismes 229
SECTION 4 LA DIVERSITÉ 233
12 La systématique : science de la diversité biologique 234
La taxonomie : nomenclature et classifi cation 234
L’évolution convergente 239
La cladistique 239
La systématique moléculaire 240
Google earth : un outil permettant la découverte et la conservation de la biodiversité 241
Les grands groupes d’organismes : bactéries, archées et eucaryotes 243
Origine des eucaryotes 247
Les règnes des protistes et des eucaryotes 248
Cycles de développement et diploïdie 250
13 Les procaryotes et les virus 256
Caractéristiques de la cellule procaryote 257
Diversité de forme 259
Reproduction et échange de gènes 259
Les endospores 261
La diversité métabolique 261
Les bactéries 263
Les archées 269
Les virus 270
Les viroïdes : autres particules infectieuses 275
14 Les champignons 278
Importance des champignons 279
Caractéristiques des champignons 281
Le phototropisme chez un champignon 285
Les microsporidies : embranchement des
Microsporidia 286
Les chytrides : un groupe polyphylétique de champignons avec des cellules flagellées 287
Les zygomycètes : un embranchement polyphylétique de champignons filamenteux 288
Les gloméromycètes : embranchement des Glomeromycota 290
Les ascomycètes : embranchement des Ascomycota 291
Les basidiomycètes : embranchement des Basidiomycota 295
Champignons prédateurs 303
Relations symbiotiques des champignons 306
Du pathogène au symbionte : les endophytes fongiques 307
15 Les protistes : algues et protistes hétérotrophes 317
Écologie des algues 320
Les algues et les hommes 321
Marées rouges/fl eurs toxiques 323
Les euglénoïdes 324
Les cryptomonades : embranchement des cryptophytes 324
Les haptophytes 326
Les dinofl agellates 327
Récifs coralliens et réchauffement global 329
Les straménopiles photosynthétiques 330
Les algues rouges : embranchement des rhodophytes 340
Les algues vertes : embranchement des chlorophytes 345
Les protistes hétérotrophes 358
16 Les bryophytes 366
Relations entre les bryophytes et les autres groupes 367
Structure et reproduction comparées des bryophytes 368
Les hépatiques : embranchement des Marchantiophyta 373
Les mousses : embranchement des bryophytes 378
Les anthocérotes : embranchement des Anthocerotophyta 388
17 Les cryptogames vasculaires 391
L’évolution des plantes vasculaires 391
Organisation de la plante vasculaire 392
Les systèmes de reproduction 397
Les embranchements de cryptogames vasculaires 398
Les plantes de l’âge du charbon 400
Embranchement des rhyniophytes 402
Embranchement des zostérophyllophytes 403
Embranchement des trimérophytophytes 403
Embranchement des lycopodiophytes 403
Embranchement des monilophytes 409
18 Les gymnospermes 430
L’évolution de la graine 430
Les progymnospermes 432
Les gymnospermes éteintes 433
Les gymnospermes actuelles 435
L’embranchement des coniférophytes 437
Les autres embranchements de gymnospermes actuelles :
cycadophytes, ginkgophytes et gnétophytes 448
19 Introduction aux angiospermes 457
La diversité dans l’embranchement des anthophytes 457
La fleur 460
Cycle de développement des angiospermes 465
Le rhume des foins 475
20 L’évolution des angiospermes 477
Les ancêtres des angiospermes 477
Époque de l’apparition et de la diversification des angiospermes 478
Relations phylogénétiques des angiospermes 478
L’évolution de la fleur 482
Évolution des fruits 492
La coévolution biochimique 497
21 Les plantes et les hommes 501
Origine de l’agriculture 502
L’origine du maïs 510
L’explosion démographique 514
Les biocarburants : solution partielle, ou nouveau problème ? 515
L’agriculture du futur 515
SECTION 5 LES ANGIOSPERMES :
STRUCTURE ET
DÉVELOPPEMENT
DE LA PLANTE 525
22 Développement initial de la plante 526
Développement de l’embryon 526
L’embryon mature 530
Maturation de la graine 532
Conditions nécessaires à la germination de la graine 532
Le blé : pain et son 533
De l’embryon à la plante adulte 534
23 Les cellules et les tissus de la plante 538
Les méristèmes apicaux et leurs dérivés 538
Croissance, morphogenèse et différenciation 539
Organisation interne de la plante 541
Les tissus fondamentaux 541
Les tissus conducteurs 544
Les tissus de protection 553
24 La racine : structure et développement 558
Les systèmes racinaires 559
Origine et croissance des tissus primaires 560
La structure primaire 564
Influence de la croissance secondaire sur la structure primaire de la racine 569
Origine des racines latérales 571
Racines aériennes et pneumatophores 572
Adaptations au stockage des réserves : les racines tubéreuses 573
À la recherche de l’origine du développement des organes 574
25 La tige feuillée : structure primaire et développement 579
Origine et croissance des tissus primaires de la tige 580
Structure primaire de la tige 583
Relations entre les tissus conducteurs de la tige et de la feuille 588
Morphologie et structure de la feuille 592
Le dimorphisme foliaire chez les plantes aquatiques 596
Les feuilles des graminées 598
Développement de la feuille 599
Le bambou : matériau à usages multiples, résistant, renouvelable 603
L’abscission de la feuille 604
Transition entre les systèmes conducteurs de la racine et de la tige 604
Développement de la fl eur 604
Modifications des tiges et des feuilles 607
26 La croissance secondaire dans les tiges 614
Plantes annuelles, bisannuelles et vivaces 614
Le cambium 615
Conséquences de la croissance secondaire sur la structure primaire de la tige 617
Le bois, ou xylème secondaire 626
La vérité sur les nœuds 627
SECTION 6 PHYSIOLOGIE DES
SPERMATOPHYTES 637
27 Régulation de la croissance et du développement : les hormones végétales 638
Les auxines 639
Les cytokinines 645
L’éthylène 647
L’acide abscissique 649
Les gibbérellines 650
Les brassinostéroïdes 652
Les bases moléculaires de l’action des hormones 653
28 Facteurs externes et croissance des plantes 660
Les tropismes 660
Les rythmes circadiens 665
Le photopériodisme 668
Le stimulus fl oral 674
La vernalisation : le froid et le contrôle de la fl oraison 674
La dormance 674
Le souterrain du jugement dernier : conservation de la diversité des plantes cultivées 677
Mouvements nastiques et héliotropisme 678
29 La nutrition des plantes et les sols 683
Les éléments essentiels 684
Fonctions des éléments essentiels 685
Le sol 686
Les cycles des nutriments 691
L’azote et le cycle de l’azote 692
Les plantes carnivores 694
Le phosphore et le cycle du phosphore 700
Impact de l’homme sur les cycles des nutriments et conséquences de la pollution 701
Les sols et l’agriculture 702
Les halophytes : une ressource pour l’avenir ? 703
Le compost 704
La recherche en nutrition des plantes 704
Le cycle de l’eau 705
30 Le mouvement de l’eau et des solutés dans les plantes 708
Mouvement de l’eau et des nutriments minéraux dans la plante 709
Les toits verts : une alternative pour le refroidissement 714
Absorption de l’eau et des ions par les racines 717
Transport de la sève élaborée : déplacement des substances par le phloème 722
31 Dynamique des communautés et des écosystèmes 730
Énergétique des écosystèmes –les niveaux trophiques 731
Cycle des éléments nutritifs et des matériaux 736
Interactions entre organismes – au‑delà des relations trophiques 738
Développement des communautés et des écosystèmes 744
32 L’écologie du globe 753
La vie sur la terre ferme 755
Les forêts ombrophiles 759
Les forêts décidues tropicales 762
Les savanes 763
Les déserts 765
Les prairies 767
Comment fonctionne un cactus ? 769
Les forêts décidues tempérées 770
Les forêts tempérées mixtes et de conifères 772
Le maquis méditerranéen 773
Les forêts septentrionales – taïga et forêt boréale 775
La toundra arctique 777
Un mot de conclusion 778
