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34.11: Acquisition d'eau et de minéraux
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Water and Mineral Acquisition
 
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34.11: Water and Mineral Acquisition

34.11: Acquisition d'eau et de minéraux

Specialized tissues in plant roots have evolved to capture water, minerals, and some ions from the soil. Roots exhibit a variety of branching patterns that facilitate this process. The outermost root cells have specialized structures called root hairs that increase the root surface, thus increasing soil contact. Water can passively cross into roots, as the concentration of water in the soil is higher than that of the root tissue. Minerals, in contrast, are actively transported into root cells.

Soil has a negative charge, so positive ions tend to remain attached to soil particles. To circumvent this, roots pump carbon dioxide into the soil, which spontaneously breaks down, releasing positively charged protons (H+) into the soil. These protons displace soil-associated positively charged ions that are available to be pumped into the root tissue, a process called cation exchange. Negatively charged anions exploit the tendency of H+ ions to diffuse down their concentration gradient and back into root cells using co-transport: ions like Cl- are cotransported into the root tissue in association with H+ ions.

Molecules can travel into the core of the root tissue, called the stele, by two routes. Apoplastic transport is the movement of molecules in the spaces created between the continuous cell walls of neighboring cells and their corresponding membranes. In contrast, symplastic transport is the movement of molecules through the cytoplasm of plant cells, which utilizes cellular junctions called plasmodesmata, which allow the free cytoplasmic passage of molecules between adjacent cells. In order to enter the stele, molecules must move into the symplast, as Casparian strips located in the root's endodermis prevent passage of solutes in the apoplast from entering the stele. Therefore, in order to enter into the symplast, solutes must pass through a cell's semipermeable membrane, protecting cells from toxic or unwanted molecules from the soil.

Les tissus spécialisés dans les racines des plantes ont évolué pour capturer l’eau, les minéraux et certains ions du sol. Les racines présentent une variété de modèles de branchement qui facilitent ce processus. Les cellules racinaires les plus externes ont des structures spécialisées appelées poils racinaires qui augmentent la surface de la racine, augmentant ainsi le contact avec le sol. L’eau peut se croiser passivement dans les racines, car la concentration d’eau dans le sol est plus élevée que celle du tissu racinaire. Les minéraux, en revanche, sont activement transportés dans les cellules racinaires.

Le sol a une charge négative, donc les ions positifs ont tendance à rester attachés aux particules du sol. Pour contourner cela, les racines pompent le dioxyde de carbone dans le sol, qui se décompose spontanément, libérant des protons chargés positivement (H+) dans le sol. Ces protons déplacent les ions chargés positivement associés au sol qui sont disponibles pour être pompés dans le tissu racinaire, un processus appelé échange de cation. Les anions chargées négativement exploitent la tendance desions H + à diffuser leur gradient de concentration et à retourner dans les cellules racinaires à l’aide du co-transport : les ions comme Le Cl- sont cotransportés dans le tissu racinaire en association avec H+ ions.

Les molécules peuvent se déplacer dans le noyau du tissu racinaire, appelé la stèle, par deux voies. Le transport apoplastique est le mouvement des molécules dans les espaces créés entre les parois cellulaires continues des cellules voisines et leurs membranes correspondantes. En revanche, le transport symplastique est le mouvement des molécules à travers le cytoplasme des cellules végétales, qui utilise des jonctions cellulaires appelées plasmodesmata, qui permettent le passage cytoplasmique libre des molécules entre les cellules adjacentes. Pour entrer dans la stèle, les molécules doivent se déplacer dans le symplast, car les bandes caspariennes situées dans l’endoderme de la racine empêchent le passage des solutés dans l’apoplaste d’entrer dans la stèle. Par conséquent, pour entrer dans le symplast, les solutés doivent passer par la membrane semi-perméable d’une cellule, protégeant les cellules contre les molécules toxiques ou indésirables du sol.


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