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Culture in vitro
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En culture in vitro comme en milieu naturel, les plantes ont des besoins spécifiques en éléments chimiques que l'on peut classer en fonction de leur concentration dans les plantes. Cette concentration est exprimée en mole.

Les macroéléments ont une concentration supérieure à 10 mmol.kg-1.

Les micronutriments ont une concentration inférieure à 10 mmol.kg-1.

  1. Les macroéléments :

Le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote représentent à eux 4 plus de 90% de la matière sèche d'une plante.

hydrogene.png

L'hydrogène est nécessaire à la synthèse des sucres. Il rentre dans la composition de la quasi totalité des molécules chimiques.  Il provient de l'air et de l'eau.

Il est disponible sous sa forme H2O.

En culture in vitro, il est apporté par l'eau utilisée pour la fabrication des milieux de culture.

carbone.png

Le carbone est le constituant majeur des plantes. On le retrouve dans le squelette de nombreuses biomolécules comme l'amidon ou la cellulose. Il est fixé grâce à la photosynthèse, à partir du dioxyde de carbone provenant de l'air, pour former des sucres.

Il est disponible sous sa forme CO2.

En culture in vitro, il est apporté par le sucre car les processus de photosynthèse et d'absorption du CO2 sont différents du milieu naturel.

oxygene.png

L'oxygène est nécessaire à la respiration cellulaire, le mécanisme de production d'énergie des cellules. On le retrouve dans de très nombreux autres composants cellulaires. Il provient de l'air.

Il est disponible sous sa forme O2, H2O et CO2.

azote.png

L'azote est l'un des constituants principaux des protéines. Il entre dans la composition des protéines, des acides nucléiques, des coenzymes,des phytohormones, des métabolites secondaires, de la chlorophylle. Il favorise la croissance des plantes, la multiplication des chloroplastes (un manque d'azote provoque une chlorose), la synthèse des sucres et des réserves azotées dans les fruits et les graines.

Il est disponible sous sa forme NO3-, NH4+.

En culture in vitro, il est apporté par plusieurs composés chimiques: Nitrate de calcium (Ca(NO3)2 , 4 H2O), Sulfate d'ammonium ((NH4)2SO4), Dihydrogénophosphate d'ammonium (NH4H2PO4), Nitrate de potassium (KNO3), Nitrate d’ammonium (NH4NO3).

phosphore.png

Le phosphore est un constituant important de certaines protéines (nucléoprotéines, phosphoprotéines, lécithines, etc.).

Les ions phosphoriques sont indispensables aux processus de stockage et de transport de l'énergie dans les cellules via les molécules d'ATP (voir l'article sur la Photosynthèse).

Un grand nombre de réactions métaboliques nécessitent des phosphorylations préalables pour se dérouler.
Enfin, le phosphore est fondamental dans le processus de floraison, de mise en graine ou en fruit des plantes.

Il est disponible sous sa forme H2PO4- et HPO42-

En culture in vitro, on utilise le Di-hydrogénophosphate de potassium (KH2PO4).

soufre.png

Le soufre rentre dans la composition de certains acides aminés (méthionine et cystine).

Potassium.png

Le potassium est l'ion principal des solutions cytoplasmiques. Il joue un rôle fondamental dans les processus d'échanges transmembranaires passifs et actifs de la cellules végétale.

Il est disponible sous sa forme K+

En culture in vitro, on utilise le Di-hydrogénophosphate de potassium (KH2PO4).

magnesium.png

Le magnésium est un constituant de la chlorophylle. Il en favorise la synthèse ainsi que celle de la xanthophylle et celle du carotène.
Il favorise l'absorption du phosphore et son transport dans les graines où il favorise la synthèse de la phytine et celles des lipides.

Il est disponible sous sa forme Mg2+

En culture in vitro, on utilise le Sulfate de magnésium (MgSO4, 7H2O)

calcium.png

Le calcium est un élément constituant les parois cellulaires des plantes. C'est lui qui donne leur résistance tissulaire aux membranes pectiques.
Il favorise aussi la formation et la maturation des fruits et des graines.
Enfin, il joue un rôle important dans les échanges transmembranaires.

Il est disponible sous sa forme Ca2+

En culture in vitro, on utilise le Nitrate de calcium (Ca(NO3)2 , 4 H2O), Phosphate dibasique de calcium (CaHPO4), le Chlorure de calcium (CaCl2 ,H2O)

  1. Les microéléments (oligoéléments) :

fer.png

Le fer est nécessaire à la synthèse de la chlorophylle; composant des cytochromes et de la nitrogénase.

ll est disponible sous sa forme chélatée avec l'EDTA: Fe-EDTA.

Cuivre.png

Le cuivre est l'activateur ou composant de certaines enzymes intervenant dans les réactions d'oxydo-réduction.

ll est disponible sous sa forme Cu+ et Cu2+.

En culture in vitro, on utilise le Cuivre(II) sulfate pentahydraté (CuSO4 ,5H2O)

zinc.png

Il entre dans la composition de nombreuse enzymes d'oxydation, Il participe aussi à la fabrication des auxines.

ll est disponible sous sa forme Zn2+.

En culture in vitro, on utilise le Sulfate de zinc (ZnSO4 ,7H2O)

molybdene.png

Le molybdène est nécessaire au métabolisme de l'azote. Il est le constituant d'une enzyme réduisant les nitrates en amines.

ll est disponible sous sa forme MoO42-.

En culture in vitro, on utilise le Molybdate de sodium di hydraté (Na2MoO4 ,2H2O)

bore.png

Le bore entre dans la composition d'enzymes.

Il intervient dans l'utilisation du calcium, la synthèse des acides nucléiques et l'intégrité des membranes.

ll est disponible sous sa forme BO33-.

En culture in vitro, on utilise l'Acide borique (H3BO3).

manganese.png

le manganèse active certaines enzymes, Il est nécessaire à l'intégrité de la membrane chloroplastique et intervient dans la la libération d'oxygène dans la photosynthèse.

ll est disponible sous sa forme Mn2+.

En culture in vitro, on utilise le Sulfate de manganèse (MnSO4 ,4H2O)

cobalt.png

En milieu naturel, il constitue le noyau métallique de la vitamine B12 (cobalamine) indispensable au Rhizobium (bactéries) pour fixer l'azote de l'air. Seules les plantes appartenant à la famille des Légumineuses (Pois, haricots, soja...) sont capables de rentrer en symbiose avec les Rhizobium et ainsi fixer l'azote de l'air.

ll est disponible sous sa forme Co2+.

Son rôle chez les plantes autres que les légumineuses est encore mal connus.

Glossaire

chlorophylle

chlorophyllea.png

Chlorose

La chlorose des végétaux correspond à une décoloration plus ou moins prononcée des feuilles, due à un manque de chlorophylle.

La décoloration, dans le cas d'une carence en fer, va du vert pâle au blanc-jaunâtre, en fonction de la gravité. Elle apparaît en cours de végétation, sur les feuilles les plus jeunes, au fur et à mesure de leur pousse. Les nervures principales restent relativement vertes alors que le limbe foliaire est uniformément décoloré.

Cette décoloration peut affecter les vieilles feuilles en premier dans les cas de carences en azote, phosphore, potassium et magnésium.

Exemple des propriétes de l'atome de carbone

atomeC

mole

La mole est une unité qui mesure un nombre d'objets extrêmement petits et nombreux, comme les molécules, les atomes, les électrons, les photons...

Un échantillon de matière de taille macroscopique contient un très grand nombre d'atomes.

Par exemple, 6 grammes d'aluminium contiennent environ 1,34×1023 atomes (134 000 000 000 000 000 000 000 atomes ; soit 134 000 milliards de milliards).

Pour éviter l'utilisation d'aussi grands nombres, on a créé une unité de mesure, la mole (dans le cas présent, 6 grammes d'aluminium représentent 0,22 mole d'atomes).

Une mole d’atomes contient environ 6,02214040×1023 atomes.

Ce nombre est appelé nombre d'Avogadro. Il est constant quel que soit l'élément quantifié. Autrement dit, de la même manière qu'il y a autant d'éléments dans une douzaine de pommes que dans une douzaine d'œufs, il y a le même nombre d'atomes dans une mole de carbone que dans une mole de plomb (soit 602 214 milliards de milliards d'atomes).

vitamine B12

vitb12.png


Date de création : 20/09/2016 07:11
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