CELLULE VÉGÉTALE: CARACTÉRISTIQUES, PARTIES (ORGANITES) ET FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

Les cellules végétales sont les unités fondamentales qui composent les organismes appartenant au règne des plantes (règne Plantae).

Comme tous les êtres vivants, les plantes sont également constituées de cellules, appelées cellules végétales. Pour tout organisme vivant considéré, une cellule représente l'unité la plus élémentaire, c'est-à-dire la plus petite partie d'un individu qui préserve les caractéristiques de tout ce qui vit.

À l'intérieur, ainsi qu'à l'intérieur des cellules animales, puisqu'il s'agit d'un type de cellule eucaryote, il existe un type de "liquide" (le cytosol), dans lequel une série de compartiments délimités par des membranes sont submergés, que nous appelons organites ou organites.

Les organites de n'importe quelle cellule peuvent être considérés comme analogues aux organes corporels d'un animal (cœur, foie, reins, poumons, estomac, etc.) mais à une échelle nettement plus petite, c'est-à-dire plus petite (les cellules végétales peuvent mesurer jusqu'à 100 microns).

Cellules végétales d'oignon avec leurs noyaux. Source: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Ainsi, chaque cellule peut être considérée comme une communauté de composants subcellulaires, chacun avec ses propres fonctions, qui rendent la vie possible, mais incapables de survivre seuls en dehors de la cellule.

Certains organites de cellules végétales ne sont pas présents dans les cellules animales, c'est pourquoi une distinction particulière est toujours faite entre les deux types. Parmi ces organites présents uniquement dans les cellules végétales, se détachent la paroi cellulaire, la vacuole et les chloroplastes, ces derniers étant responsables de l'incroyable processus de photosynthèse.

Caractéristiques

Les plantes, conçues, comme tous les organismes multicellulaires, comme une grande communauté cellulaire, ont des cellules de types différents qui remplissent des fonctions différentes.

Il existe des cellules spécialisées dans:

- la protection, - le support mécanique, - la synthèse des réserves alimentaires, - transport, absorption et sécrétion, - activité méristématique et reproduction et

- la connexion entre tissus spécialisés

Caractéristiques générales

Les cellules végétales partagent de nombreuses caractéristiques les unes avec les autres, mais à leur tour elles partagent certaines caractéristiques avec les cellules animales, caractéristiques inhérentes à toutes les cellules eucaryotes.

Photographie de la vue au microscope du tissu d'une herbe aquatique (Image d'Andrea Vierschilling www.pixabay.com)

Ensuite, nous présenterons une liste de certaines des caractéristiques et caractéristiques communes des cellules végétales:

- Ce sont des cellules eucaryotes: elles ont leur matériel génétique enfermé dans un noyau membraneux et ont d'autres compartiments entourés de membranes doubles ou simples.

- Ils ont tous une paroi cellulaire: la membrane plasmique (celle qui enferme le cytosol avec ses organites) est entourée et protégée par une paroi rigide, constituée de réseaux complexes de polysaccharides comme la cellulose (un polymère de molécules de glucose).

- Ils ont des plastes: parmi les organites spéciaux que seules les cellules végétales possèdent, il y a les plastes spécialisés dans différentes fonctions. Les chloroplastes (où la chlorophylle est un pigment photosynthétique) sont les plus importants, car ils sont le site principal de la photosynthèse, processus par lequel les plantes profitent de la lumière du soleil, de l'eau et du dioxyde de carbone pour synthétiser matière organique et produisent de l'oxygène.

- Ce sont des cellules autotrophes: la présence de chloroplastes à l'intérieur de celles-ci donne aux cellules végétales la capacité de «synthétiser leur propre nourriture», elles sont donc un peu plus autonomes que les cellules animales pour obtenir de l'énergie et du carbone.

- Ils ont une vacuole: dans le cytosol des cellules végétales, il y a un organite spécial, la vacuole, où sont stockés l'eau, les sucres et même certaines enzymes.

- Elles sont totipotentes: dans certaines circonstances, de nombreuses cellules végétales différenciées ont la capacité de produire un nouvel individu de manière asexuée.

Parties (organites) de la cellule végétale et leurs fonctions

Organites de cellules végétales

Cytosol et membrane plasmique

Le cytosol est tout ce qui se trouve autour du noyau. C'est une sorte de fluide qui comprend des compartiments membraneux et d'autres structures. Parfois, le terme «cytoplasme» est utilisé pour désigner ce fluide et la membrane plasmique en même temps.

La membrane cellulaire. Source: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Un tel "liquide" est entouré et contenu par une membrane, la membrane plasmique, qui n'est rien de plus qu'une bicouche lipidique avec des centaines de protéines associées, intégrales ou périphériques, qui assurent l'échange de substances entre la cellule et l'environnement qui l'entoure.

Les cellules végétales étant entourées d'une paroi cellulaire, de nombreux auteurs ont inventé le terme protoplaste pour désigner tout ce qui se trouve à l'intérieur de cette paroi, c'est-à-dire la cellule végétale: la membrane plasmique et le cytosol avec ses organites.

Cytosquelette

Cytosquelette, un réseau de protéines filamenteuses dans le cytoplasme cellulaire. Source: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Les cellules végétales, comme les cellules animales, ont un cytosquelette. Le cytosquelette consiste en une série «d'échafaudages» moléculaires qui traversent la cellule et organisent tous les composants internes du cytosol.

Ils travaillent dans le mouvement des vésicules, dans le transport de substances et de molécules à travers la cellule et, en plus, dans la structuration et le support de la cellule.

Ce cytosquelette est composé de filaments d'une protéine appelée F-actine et de microtubules, qui sont des polymères d'une autre protéine appelée tubuline.

Noyau de chromatine et enveloppe nucléaire

Noyau de cellule eucaryote. Source: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats), traduction de Kelvinsong. / CC0

Le noyau est l'organite qui contient le matériel génétique, l'ADN (acide désoxyribonucléique), qui est conditionné sous forme de chromatine (de quoi sont constitués les chromosomes). C'est un organite recouvert par un système membraneux appelé enveloppe nucléaire.

Nucléole

À l'intérieur, il y a aussi une région connue sous le nom de nucléole, dans laquelle se trouvent certaines protéines et les gènes codant pour l'ARN ribosomal (acide ribonucléique).

Cette enveloppe se compose en fait d'une série de citernes spécialisées qui entourent le noyau et contrôlent l'échange de matériaux entre le noyau et le cytosol, qui se produit à travers les complexes du pore nucléaire.

Il est formé de deux membranes qui délimitent la lumière ou le nucléoplasme, une interne et une externe, cette dernière se prolongeant avec les membranes du réticulum endoplasmique rugueux (celle avec des ribosomes incrustés).

La membrane interne est associée à certains composants internes du noyau et les organise probablement spatialement. Certains auteurs soulignent l'existence d'un noyau-squelette, dont les filaments protéiques (ainsi que ceux du cytosquelette dans le cytosol) permettent l'organisation de la chromatine.

Réticulum endoplasmique

1-membrane nucléaire. 2-pore nucléaire. 3-Réticulum endoplasmique rugueux (RER). 4-Réticulum endoplasmique lisse (SER). 5-ribosome attaché au réticulum endoplasmique rugueux. 6-Macromolécules. 7-Vésicules de transport. Appareil 8-Golgi. 9-Cis face de l'appareil de Golgi. Face 10-Trans de l'appareil de Golgi. 11-Citernes de l'appareil de Golgi. Source: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus Manske Travail dérivé: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

C'est un système membranaire très dynamique, dont l'abondance est variable, ainsi que sa structure, son organisation et sa disposition dans le cytosol.

Il est généralement divisé en une partie "lisse" et une autre partie "rugueuse", continuant avec l'enveloppe nucléaire externe déjà dans laquelle plusieurs ribosomes sont inclus, qui font partie de la machinerie moléculaire en charge de la synthèse des protéines.

Les protéines cellulaires sont traitées et distribuées dans le réticulum endoplasmique, en particulier celles destinées aux membranes lipidiques (voie de sécrétion). Si cela se produit, c'est l'un des sites où se produisent certaines modifications post-traductionnelles des protéines, telles que la glycosylation.

Dans de nombreuses cellules qui forment les glandes, cet organite est très abondant et agit dans la sécrétion de graisses, d'huiles et d'huiles parfumées.

Il est également abondant dans les cellules épidermiques qui produisent des lipides qui se déposent sous forme de cires à la surface des feuilles et d'autres organes végétaux.

Appareil de Golgi

Cet organite, également membraneux, est constitué d'une série de citernes circulaires aplaties, délimitées par une seule membrane. Le contenu de ces réservoirs, leur composition chimique et leurs fonctions changent d'une «face» à l'autre.

Dans certaines plantes «inférieures», une citerne «externe» est associée au réticulum endoplasmique et est connue sous le nom de compartiment cis ou «face» du complexe de Golgi, tandis que les citernes plus «éloignées» font partie de la face trans..

Au milieu entre les citernes cis et trans se trouvent des citernes "moyennes" et des vésicules sécrétoires se forment du côté trans.

Le complexe de Golgi est responsable du traitement et du conditionnement des différentes macromolécules, ainsi que de leur transport (exportation) vers la surface cellulaire ou vers l'intérieur des vacuoles. Ces macromolécules comprennent des lipides et des protéines.

Contrairement aux cellules animales, le Golgi des cellules végétales a des activités de synthèse importantes, car ils participent à la synthèse de novo des glycoprotéines, des pectines, des hémicelluloses et de certains produits de sécrétion et composants des parois cellulaires.

Ribosomes

Schéma d'un ribosome

Les ribosomes sont de très petits organites, de forme sphérique. Ils sont généralement sur le réticulum endoplasmique rugueux, mais certains sont libres dans le cytoplasme. Ils sont constitués d'ARN et de protéines.

Ceux-ci sont impliqués dans la synthèse de macromolécules, principalement des protéines.

Vacuole et Tonoplast

La vacuole est un organite multifonctionnel qui participe au stockage, à la digestion, à l'osmorégulation et au maintien de la forme et de la taille des cellules végétales.

De nombreuses substances peuvent être stockées à l'intérieur de ces organites: pigments colorés comme les anthocyanes qui colorent les feuilles et les pétales, certains acides organiques qui fonctionnent pour réguler le pH, certains produits chimiques de «défense» contre les herbivores et les métabolites secondaires.

Au microscope, ils peuvent être vus comme des «sites vides» dans le cytosol, d'aspect sphérique et parfois très volumineux, puisqu'ils peuvent occuper jusqu'à 90% du volume cellulaire.

Comme il s'agit d'un organite, il faut supposer qu'il est entouré d'une membrane, le tonoplaste. Cette membrane est chargée de réguler le passage des substances entre la lumière vacuolaire et le cytosol, pour lequel elle possède des protéines spécialisées.

Les vacuoles fonctionnent également comme des «organites digestifs» des cellules, de sorte qu'elles remplissent souvent des fonctions analogues à celles des lysosomes dans les cellules animales.

Mitochondries

Comme dans le reste des cellules eucaryotes, les cellules végétales possèdent des mitochondries, qui sont des organites entourées de deux membranes, l'une interne et l'autre externe, qui renferment une matrice, elles sont spécialisées dans la synthèse d'énergie sous forme d'ATP et de respiration cellulaire.

Ce sont des organites cylindriques ou elliptiques, un peu allongés et, dans certains cas, ramifiés. Ils ont leur propre génome, ils sont donc capables de coder et de synthétiser bon nombre de leurs protéines, mais pas toutes, puisque l'ADN nucléaire de la cellule code pour d'autres.

Plastes

Les plastes sont un groupe de différents composants cellulaires, qui proviennent de précurseurs connus sous le nom de proplastidies. Ils sont normalement plus gros orgnaliens que les mitochondries, avec une double membrane et une matrice dense appelée stroma. Ils ont également leur propre génome.

Les chloroplastes, éthioplastes, amyloplastes et chromoplastes appartiennent à cette famille d'organites. Ce sont donc les principaux organites qui distinguent les cellules végétales des animaux.

- Les chloroplastes sont les plastes responsables de la photosynthèse et sont ceux qui abritent la chlorophylle, le pigment photosynthétique par excellence.

Schéma d'un chloroplaste. Source: Kelvinsong / CC0, wikimedia commons

- Les amyloplastes sont des plastes qui fonctionnent dans le stockage de l'amidon dans différents tissus.

- Les chromoplastes sont des plastes qui ont une coloration ou une pigmentation jaunâtre ou orange, car ils peuvent contenir différents pigments à l'intérieur.

- Les éthioplastes, en revanche, se retrouvent dans les tissus «étiolés» et sont en fait des chloroplastes qui ont perdu de la chlorophylle. Dans les tissus indifférenciés, ils peuvent être appelés leucoplastes.

Peroxisomes ou microbodies

Structure de base d'un peroxysome

Les peroxisomes ou microbodies sont des organites entourés d'une simple membrane, qui se distinguent des vésicules par leur taille et leur contenu. Ils sont généralement connus sous le nom de peroxisomes, car un produit chimique toxique appelé peroxyde d'hydrogène (H ₂ O ₂) est produit à l'intérieur d'eux, ce qui est nocif pour les cellules.

Ce sont des organites avec une grande quantité d'enzymes oxydantes à l'intérieur et sont responsables de la synthèse de certaines molécules, bien que leur fonction principale soit l'oxydation et la décomposition de certains types de lipides, d'acides aminés, de bases azotées, etc.

Ils sont particulièrement importants dans les cellules d'une graine, car ils travaillent à la conversion des graisses et des lipides stockés dans celles-ci en hydrates de carbone, qui sont la principale source d'énergie pour les cellules embryonnaires.

Certains peroxysomes modifiés sont connus sous le nom de glyoxysomes, car le cycle du glyoxylate se produit en leur sein, par lequel les atomes de carbone dérivés des processus photosynthétiques sont recyclés.

Membrane cellulaire

Paroi cellulaire végétale. Source: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

C'est un autre des organites caractéristiques des cellules végétales (les champignons ont également des cellules de paroi, mais leur composition est différente).

La paroi cellulaire est constituée d'un réseau complexe d'un polymère appelé cellulose, qui est composé d'unités répétitives d'un sucre appelé glucose. Cette structure a de nombreuses fonctions, mais la plus importante est de maintenir la structure des cellules et des tissus végétaux et de les protéger de l'extérieur.

Bien que vue au microscope, elle semble être une structure relativement mince, elle confère aux cellules végétales une certaine rigidité mécanique et une résistance à la déformation, en particulier sous différents climats.

Plasmodesmes

Dans le tissu végétal, des canaux cytoplasmiques étroits peuvent être observés, entourés par la membrane plasmique et reliant les cellules voisines à travers leurs protoplastes (tout ce qui se trouve à l'intérieur de la paroi cellulaire).

Types de cellules végétales

Les organismes végétaux ont de nombreux types de cellules différents, qui sont le produit de processus de différenciation cellulaire, qui sont contrôlés à la fois génétiquement et dans l'environnement.

De nombreux scientifiques reconnaissent une collection de cellules végétales, et en voici quelques-unes:

- Cellules initiales ou méristématiques: elles se trouvent dans les méristèmes, qui sont les principaux centres de croissance et de division de toutes les plantes, car elles sont en constante division mitotique. De celles-ci, les autres cellules du corps d'une plante sont différenciées.

- Cellules différenciées: toutes les plantes ont trois types principaux de cellules différenciées qui sont dérivées de cellules méristématiques, de cellules parenchymateuses, de cellules collenchymateuses et de cellules de sclérenchyme.

Cellules parenchymateuses ou parenchymateuses

Ce sont les cellules les plus courantes. Certains auteurs les décrivent comme les «bêtes de somme» d'une plante, puisqu'elles sont les plus abondantes, mais ce sont les moins spécialisées, c'est-à-dire les moins différenciées.

Ils ont une paroi cellulaire primaire mince et ne développent pas de paroi secondaire. Ils sont chargés de «remplir» l'espace disponible dans les tissus végétaux et de fournir une structure, de sorte qu'ils peuvent avoir différentes formes et tailles.

Ces cellules parenchymateuses spécialisées dans la photosynthèse sont également appelées cellules de chlorenchyme. Ces cellules participent également au stockage de l'eau dans les racines, la tige, les feuilles, les fruits et les graines.

Cellules cholenchymateuses ou collenchymateuses

Ce sont des cellules qui fournissent un «support flexible» aux tissus végétaux. Ils sont allongés et ont des formes variées, qui peuvent changer au cours de la croissance de la plante. Ils ont une paroi primaire qui peut être épaissie par le dépôt de cellulose supplémentaire.

Ce sont des cellules «collantes», car ce sont elles qui fournissent un meilleur support que les cellules parenchymateuses, tout en conservant leur souplesse. Ils sont toujours gonflés, car leurs vacuoles sont pleines d'eau.

Cellules de sclérenchyme

Ces cellules, contrairement aux deux précédentes, ont une paroi cellulaire secondaire, qui est enrichie en lignine, un polymère composé de différents acides et de molécules phénoliques assez hétérogènes. Le terme dérive du grec "skleros" qui signifie "dur".

Ce sont des cellules moins courantes que les cellules parenchymateuses et colenchymateuses et meurent lorsqu'elles atteignent la maturité. Ils fournissent une résistance structurelle aux tissus qui cessent de grossir.

Deux types de cellules de sclérenchyme sont connus: les fibres et les scléréides. Les premiers sont longs, avec des parois cellulaires épaisses et lignifiées, ce qui les rend solides et flexibles.

Les scléréides, en revanche, sont plus variées, morphologiquement parlant, mais sont généralement cubiques ou sphériques. Ces cellules sont ce qui compose les pelures et les noyaux de nombreux fruits. Ils ne sont pas flexibles, mais plutôt durs.

Cellules dans les tissus vasculaires

Les tissus vasculaires des plantes sont constitués de cellules. Ce sont ceux qui sont responsables de la conduction de l'eau et des nutriments et minéraux à travers le corps des légumes.

Le tissu du xylème (xylème) est ce qui transporte l'eau et les nutriments minéraux de la racine au reste de la plante. Le liber tissu (liber), d'autre part, conduit les sucres et les nutriments organiques à partir des feuilles au reste de la plante. La somme des deux fluides est connue sous le nom de sève.

Le xylème est composé de trachéides, qui sont de longues cellules, étroites à leurs extrémités. Ils sont considérés comme un type de cellule de sclérenchyme. Ces cellules meurent lorsqu'elles atteignent la maturité, ce qui "reste" est la "coquille" formée par la paroi cellulaire épaissie.

D'autres cellules appelées éléments vasculaires se trouvent également dans ce tissu, qui transportent l'eau et les minéraux plus rapidement que les trachéides. Ils meurent également à maturité, ce qui en fait des «tubes» creux, plus courts et plus étroits que les trachéides.

Le phloème est composé d'un type de cellule connu sous le nom d' éléments des tubes tamis. Ce sont des cellules vivantes et métaboliquement actives. Ils se rejoignent à leurs extrémités pour former le tube tamis, à travers lequel les produits photosynthétiques sont transportés des feuilles vers le reste du corps.

Références

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