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Est-il possible de simuler les effets des hautes altitudes pour les plantes ?

Est-il possible de simuler les effets des hautes altitudes pour les plantes ?


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Remarque - J'ai envisagé de demander cela sur gardening.stackexchange.com mais je pense que cela convient mieux à ce site car il traite de matériel plus compliqué.

Si je comprends bien, certaines plantes (Camélia sinensis, Café, etc.) poussent mieux à des altitudes plus élevées. Quel facteur, biologiquement parlant, est responsable de cela?

Je sais que la concentration d'oxygène à des altitudes plus élevées est plus faible, est-ce la raison ?

Si oui, est-il possible d'utiliser des machines pour modifier les concentrations de gaz dans une salle de culture et simuler les effets des hautes altitudes ? Y a-t-il d'autres facteurs tels que la pression ou tout autre élément qui peut également être modifié ? La simulation de cet environnement serait-elle pratique pour des applications à grande échelle ?


Y a-t-il une limite de hauteur supérieure au vol magique dans Harry Potter ?

Au début de Harry Potter et les Reliques de la Mort, Harry Potter doit se rendre d'un point A à un point B le plus rapidement possible sans être intercepté par des ennemis. Sachant qu'il y a une trace magique (apparemment incassable) toujours en vigueur sur Harry Potter jusqu'à ce qu'il ait 17 ans (il est donc inévitable de rencontrer des ennemis quelle que soit la méthode de transport utilisée), je pense que Harry Potter voudrait utiliser la méthode de transport la plus sûre possible tout en toujours aller du point A au point B aussi rapidement/directement que possible. Dans le film, Harry et ses amis sont montrés volant directement vers leur destination, mais ils sont également montrés restant relativement bas au sol, se cassant souvent sous la couverture nuageuse, voire volant/roulant au niveau de la rue dans certains cas.

Ne serait-il pas plus logique de mettre un tas d'équipements d'isolation/protection thermique, d'appliquer un sort de respiration magique et/ou d'obtenir un réservoir d'oxygène, et de voler aussi haut que possible dans l'atmosphère avant de voyager ? Directement du point A, se déplacer à l'altitude de croisière des avions commerciaux (bien en dessous de la limite d'Armstrong, évitant le besoin de combinaisons de pressurisation), puis au-dessus, et tout droit jusqu'au point B. Il semble douteux que les Mangemorts/Voldemort soient préparés à tout moment (avec des fournitures, de la magie ou physiquement) pour voler entre 45 000 et 60 000 pieds et passer un long moment à chercher un minuscule point, à peine visible du niveau du sol.

Ma question est donc de savoir s'il existe une limite supérieure canon réelle de vol magique (en utilisant des balais, des véhicules magiques, des créatures, etc.), obligeant les utilisateurs à rester autour de la ligne des nuages ​​ou en dessous, ou les Aurors voulaient-ils simplement ajouter un risque supplémentaire à La vie d'Harry pour gagner une heure ou deux en évitant la préparation et la montée/descente de quelques kilomètres dans l'atmosphère ?


Une nouvelle étude met en lumière l'existence d'un niveau de conscience plus élevé chez l'homme qui est accessible.

La conscience a-t-elle son origine dans le cerveau ou ailleurs ? Qu'est-ce que cela dit sur qui « nous » sommes en tant qu'humains ?

Prenez un moment et respirez. Placez votre main sur votre poitrine, près de votre cœur. Respirez lentement dans la zone pendant environ une minute, en vous concentrant sur une sensation de bien-être qui pénètre dans votre esprit et votre corps. Cliquez ici pour savoir pourquoi nous suggérons cela.

De nouvelles recherches ont découvert des preuves vérifiables d'une niveau de conscience supérieur. Les chercheurs ont utilisé un équipement d'imagerie cérébrale pour analyser les petits champs magnétiques créés dans le cerveau et ont découvert que, sur trois substances psychédéliques, une mesure du niveau de conscience – la diversité des signaux neuronaux – était systématiquement plus élevée.

Les neuroscientifiques ont découvert une augmentation prolongée de la diversité des signaux neuronaux - une mesure de la complexité de l'activité cérébrale - chez les personnes sous l'influence de substances psychédéliques par rapport au moment où elles étaient éveillées.

La variété des impulsions cérébrales donne un indicateur mathématique du degré de conscience. Les personnes éveillées, par exemple, ont une activité cérébrale plus diversifiée que celles qui sont endormies, selon cette mesure.

Cependant, il s'agit de la première étude à montrer que la diversité des signaux cérébraux est supérieure à la valeur de référence, c'est-à-dire supérieure à celle d'une personne simplement « éveillée et consciente ». , ou l'état dit végétatif. D'autres recherches utilisant des modèles complexes et divers sont nécessaires, selon les chercheurs, qui espèrent prudemment.

Le professeur Anil Seth, codirecteur du Sackler Center for Consciousness Science de l'Université du Sussex, a déclaré :

"Cette découverte démontre que le cerveau des psychédéliques fonctionne très différemment que d'habitude.”

"Telle qu'évaluée par la "diversité globale du signal", l'activité électrique du cerveau pendant l'expérience psychédélique est moins prévisible et moins "intégrée" que pendant l'éveil conscient régulier.

"Étant donné que cette mesure a déjà montré sa valeur en tant que mesure du" niveau de conscience ", nous pouvons dire que l'état psychédélique apparaît comme un " niveau " de conscience plus élevé que la normale - mais uniquement par rapport à cette mesure mathématique spécifique. "

Pour l'étude, Michael Schartner, Adam Barrett et le professeur Seth du Sackler Center ont réanalysé les données précédemment collectées par l'Imperial College de Londres et l'Université de Cardiff dans lesquelles des volontaires sains ont reçu l'un des trois médicaments connus pour induire un état psychédélique : la psilocybine, la kétamine et le LSD.

À l'aide d'un équipement d'imagerie cérébrale, les scientifiques ont examiné les petits champs magnétiques créés dans le cerveau et ont découvert que, pour les trois médicaments, cette mesure du niveau de conscience – la diversité des signaux neuronaux – était systématiquement plus élevée.

Les chercheurs soulignent que cela n'implique pas que l'état psychédélique est un état de conscience « meilleur » ou « plus désirable », mais plutôt que l'état psychédélique du cerveau est distinct et peut être lié à d'autres changements globaux au niveau de la conscience (par exemple, sommeil, anesthésie) en utilisant une simple mesure mathématique de la diversité du signal.

"Cette amélioration identique de la diversité des signaux a été découverte pour les trois médicaments, malgré leur pharmacologie plutôt distincte, est à la fois tout à fait remarquable et encourageant également le fait que les résultats sont robustes et reproductibles", a déclaré le Dr Muthukumaraswamy, qui a participé aux trois recherches originales.

Les résultats pourraient aider à alimenter les conversations en cours concernant l'utilisation médicale strictement supervisée de ces médicaments, comme dans le traitement de la dépression sévère.

« Les recherches rigoureuses sur les psychédéliques suscitent un plus grand intérêt, notamment en raison du potentiel thérapeutique que ces substances peuvent avoir lorsqu'elles sont prises à bon escient et sous surveillance médicale », a déclaré le Dr Robin Cahart-Harris de l'Imperial College de Londres.

« Les résultats de la présente étude nous aident à comprendre ce qui se passe dans le cerveau des gens lorsqu'ils subissent une expansion de conscience psychédélique. Les gens déclarent fréquemment avoir une « perception » lors de l'utilisation de ces substances, et lorsque cela se produit dans un cadre thérapeutique, cela peut prédire des résultats bénéfiques. Les découvertes actuelles peuvent nous aider à comprendre comment cela est possible.

En plus d'éclairer les applications médicales potentielles, l'étude contribue à développer des connaissances scientifiques sur la façon dont le niveau de conscience (à quel point on est conscient) et le contenu conscient (de quoi on est conscient) sont connectés.

Selon le professeur Seth :

« Nous avons découvert des liens entre l'intensité des expériences psychédéliques des sujets et les variations de la diversité des signaux. Cela montre que notre métrique est étroitement liée non seulement aux altérations cérébrales globales causées par les médicaments, mais aussi aux caractéristiques de la dynamique cérébrale qui sous-tendent des types spécifiques d'expérience consciente.

L'équipe d'étude concentre actuellement ses efforts sur la détermination de la manière dont des altérations particulières du flux d'informations dans le cerveau sous-tendent certaines composantes de l'expérience psychédélique, telles que les hallucinations.

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La conscience


Comment fonctionne l'osmose ?

L'osmose est le terme scientifique qui décrit comment l'eau s'écoule à différents endroits en fonction de certaines conditions. Dans ce cas, l'eau se déplace vers différentes zones en fonction d'un le gradient de concentration, c'est-à-dire des solutions qui ont différentes concentrations de particules dissoutes (solutés) en eux. L'eau s'écoule toujours vers la zone contenant le plus de solutés dissous, de sorte qu'à la fin les deux solutions ont une concentration égale de solutés. Pensez à si vous ajoutiez une goutte de colorant alimentaire à une tasse d'eau - même si vous ne la remuiez pas, elle finirait par se dissoudre d'elle-même dans l'eau.

Dans les systèmes biologiques, les différentes solutions sont généralement séparées par un membrane semipermeable, comme les membranes cellulaires ou les tubules rénaux. Ceux-ci agissent un peu comme un filet qui maintient les solutés piégés, mais ils permettent toujours à l'eau de passer librement. De cette façon, les cellules peuvent contenir tous leurs «intestins» tout en échangeant de l'eau.

Maintenant, pensez à l'intérieur d'un œuf. Il y a beaucoup d'eau à l'intérieur de l'œuf, mais aussi beaucoup d'autres choses (c'est-à-dire des solutés), comme des protéines et des graisses. Lorsque vous avez placé l'œuf dans les trois solutions, comment pensez-vous que la concentration de solutés diffère entre l'intérieur de l'œuf et l'extérieur de l'œuf ? La membrane de l'œuf agit comme une membrane semi-perméable et maintient tous les solutés dissous séparés mais laisse passer l'eau.


Effets à long terme du drainage et effets initiaux de la restauration hydrologique sur la riche végétation des marais

Nomenclature:: Karlsson (2002) pour les plantes vasculaires Halling-bäck et al. (2006) pour les bryophytes.

Résumé

Des questions: Quels changements de végétation un fen boréal riche (fen alcalin) subit-il au cours d'une période de 24 ans après le drainage? Comment la richesse en espèces végétales est-elle affectée et quels sont les changements dans la composition des groupes écologiques d'espèces ? Est-il possible de récupérer des parties de la flore d'origine en remouillant le riche marais ? Quels sont les premiers changements de végétation dans la flore après remouillage ? Quels sont les défis majeurs pour la restauration de la riche flore des marais après remouillage ?

Emplacement: Centre-est de la Suède, zone de végétation boréale méridionale. Site de marais autrefois riche, drainé à des fins forestières entre 1978 et 1979. Le site a été restauré hydrologiquement (réhumidifié) en 2002.

Méthode: Recensement annuel de la végétation dans des parcelles permanentes pendant une période de 28 ans.

Résultats: Il y avait trois étapes de succession dans les changements de végétation. Dans la première étape, il y a eu une perte rapide (< 5 ans) de bryophytes riches en marais. La deuxième étape a été une augmentation des carex et des bryophytes de début de succession, qui a été suivie d'une augmentation de quelques dominants émergents, tels que Molinia caerulea, Betula pubescens et Sphaigne spp. Après le remouillage, il y a des indications de reprise de la végétation, bien qu'à des rythmes lents. En fonction, par exemple, de la composition initiale des espèces, différentes voies de changement de végétation ont été observées dans la flore après drainage, bien qu'après 24 ans, la composition des espèces soit devenue plus homogène et dominée par quelques espèces à haut couvert.

Conclusion: Des changements majeurs se sont produits après des changements dans l'hydrologie (drainage et remouillage) avec un impact sévère sur la biodiversité parmi les plantes vasculaires et les bryophytes. Plusieurs bryophytes riches en fen réagissent rapidement aux changements de niveau d'eau (contrairement aux plantes vasculaires). Le rétablissement après le remouillage vers la riche végétation d'origine du marais est lent, car retardé par la dégradation du substrat, la limitation de la dispersion et la présence d'espèces dominantes.


Sols pollués par des métaux lourds : effet sur les plantes et méthodes de bioremédiation

Les sols pollués par des métaux lourds sont devenus courants dans le monde entier en raison de l'augmentation des activités géologiques et anthropiques. Les plantes qui poussent sur ces sols montrent une réduction de la croissance, de la performance et du rendement. La biorestauration est une méthode efficace de traitement des sols pollués par des métaux lourds. Il s'agit d'une méthode largement acceptée qui est principalement effectuée in situ par conséquent, il convient à l'établissement/au rétablissement des cultures sur les sols traités. Les micro-organismes et les plantes utilisent différents mécanismes pour la bioremédiation des sols pollués. L'utilisation de plantes pour le traitement des sols pollués est une approche plus courante dans la bioremédiation des sols pollués par des métaux lourds. La combinaison de micro-organismes et de plantes est une approche de la bioremédiation qui assure un nettoyage plus efficace des sols pollués par des métaux lourds. Cependant, le succès de cette approche dépend en grande partie des espèces d'organismes impliqués dans le processus.

1. Introduction

Bien que les métaux lourds soient naturellement présents dans le sol, les activités géologiques et anthropiques augmentent la concentration de ces éléments à des niveaux nocifs pour les plantes et les animaux. Certaines de ces activités comprennent l'extraction et la fusion de métaux, la combustion de combustibles fossiles, l'utilisation d'engrais et de pesticides dans l'agriculture, la production de batteries et d'autres produits métalliques dans les industries, les boues d'épuration et l'élimination des déchets municipaux [1–3].

Une réduction de la croissance résultant de changements dans les processus physiologiques et biochimiques des plantes poussant sur des sols pollués par des métaux lourds a été enregistrée [4-6]. Le déclin continu de la croissance des plantes réduit le rendement, ce qui conduit finalement à l'insécurité alimentaire. Par conséquent, on ne saurait trop insister sur l'assainissement des sols pollués par des métaux lourds.

Il existe différentes méthodes d'assainissement des sols pollués par des métaux, allant des méthodes physiques et chimiques aux méthodes biologiques. La plupart des méthodes physiques et chimiques (telles que l'encapsulation, la solidification, la stabilisation, l'électrocinétique, la vitrification, l'extraction de vapeur et le lavage et le rinçage du sol) sont coûteuses et ne rendent pas le sol propice à la croissance des plantes [7]. L'approche biologique (bioremédiation) favorise en revanche l'implantation/rétablissement de végétaux sur des sols pollués. C'est une démarche respectueuse de l'environnement car elle est réalisée par des processus naturels. La bioremédiation est également une technique de remédiation économique par rapport à d'autres techniques de remédiation. Cet article traite de la nature et des propriétés des sols pollués par des métaux lourds. La croissance et la performance des plantes sur ces sols ont été examinées. Les approches biologiques employées pour la dépollution des sols pollués par les métaux lourds ont également été mises en évidence.

2. Sols pollués par des métaux lourds

Les métaux lourds sont des éléments qui présentent des propriétés métalliques telles que la ductilité, la malléabilité, la conductivité, la stabilité des cations et la spécificité du ligand. Ils se caractérisent par une densité relativement élevée et un poids atomique relatif élevé avec un numéro atomique supérieur à 20 [2]. Certains métaux lourds tels que Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, V et Zn sont requis en quantités infimes par les organismes. Cependant, des quantités excessives de ces éléments peuvent devenir nocives pour les organismes. D'autres métaux lourds tels que le Pb, le Cd, le Hg et l'As (un métalloïde mais généralement appelé métal lourd) n'ont aucun effet bénéfique sur les organismes et sont donc considérés comme les « principales menaces » car ils sont très nocifs pour les deux. plantes et animaux.

Les métaux existent soit en tant qu'entités distinctes, soit en combinaison avec d'autres composants du sol. Ces composants peuvent inclure des ions échangeables sorbés sur les surfaces de solides inorganiques, des ions non échangeables et des composés métalliques inorganiques insolubles tels que des carbonates et des phosphates, des composés métalliques solubles ou des ions métalliques libres dans la solution du sol, des complexes métalliques de matières organiques et des métaux attachés au silicate. minéraux [7]. Les métaux liés aux minéraux silicatés représentent la concentration de fond en métaux du sol et ils ne posent pas de problèmes de contamination/pollution par rapport aux métaux qui existent en tant qu'entités distinctes ou à ceux présents en forte concentration dans les 4 autres composants [8].

Les propriétés du sol affectent la disponibilité des métaux de diverses manières. Harter [9] a rapporté que le pH du sol est le principal facteur affectant la disponibilité des métaux dans le sol. Disponibilité du Cd et du Zn aux racines de Thlaspi caerulescens diminue avec l'augmentation du pH du sol [10]. Il a été démontré que la matière organique et l'oxyde ferrique hydraté diminuent la disponibilité des métaux lourds par immobilisation de ces métaux [11]. Des corrélations positives significatives ont également été enregistrées entre les métaux lourds et certaines propriétés physiques du sol telles que la teneur en humidité et la capacité de rétention d'eau [12].

D'autres facteurs qui affectent la disponibilité des métaux dans le sol incluent la densité et le type de charge dans les colloïdes du sol, le degré de complexation avec les ligands et la surface relative du sol [7, 13]. La grande interface et les surfaces spécifiques fournies par les colloïdes du sol aident à contrôler la concentration de métaux lourds dans les sols naturels. De plus, les concentrations solubles de métaux dans les sols pollués peuvent être réduites par les particules de sol ayant une surface spécifique élevée, bien que cela puisse être spécifique au métal [7]. Par exemple, Mcbride et Martínez [14] ont rapporté que l'ajout d'un amendement composé d'hydroxydes avec une surface réactive élevée diminuait la solubilité de As, Cd, Cu, Mo et Pb tandis que la solubilité de Ni et Zn n'était pas modifiée. Il a également été démontré que l'aération du sol, l'activité microbienne et la composition minérale influencent la disponibilité des métaux lourds dans les sols [15].

A l'inverse, les métaux lourds peuvent modifier les propriétés du sol en particulier les propriétés biologiques du sol [16]. Le suivi des modifications des propriétés microbiologiques et biochimiques du sol après contamination peut être utilisé pour évaluer l'intensité de la pollution du sol car ces méthodes sont plus sensibles et les résultats peuvent être obtenus plus rapidement que le suivi des propriétés physiques et chimiques du sol [17]. Les métaux lourds affectent le nombre, la diversité et les activités des micro-organismes du sol. La toxicité de ces métaux sur les micro-organismes dépend d'un certain nombre de facteurs tels que la température du sol, le pH, les minéraux argileux, la matière organique, les anions et cations inorganiques et les formes chimiques du métal [16, 18, 19].

Il existe des divergences dans les études comparant l'effet des métaux lourds sur les propriétés biologiques du sol. Alors que certains chercheurs ont enregistré un effet négatif des métaux lourds sur les propriétés biologiques du sol [16, 17, 20], d'autres n'ont signalé aucune relation entre des concentrations élevées de métaux lourds et certaines propriétés (micro)biologiques du sol [21]. Certaines incohérences peuvent survenir parce que certaines de ces études ont été menées dans des conditions de laboratoire en utilisant des sols artificiellement contaminés tandis que d'autres ont été réalisées en utilisant des sols provenant de zones réellement polluées sur le terrain. Quelle que soit l'origine des sols utilisés dans ces expériences, le fait que l'effet des métaux lourds sur les propriétés biologiques du sol doit être étudié plus en détail afin de bien comprendre l'effet de ces métaux sur l'écosystème du sol demeure.En outre, il est conseillé d'utiliser un large éventail de méthodes (telles que la biomasse microbienne, la minéralisation de C et N, la respiration et les activités enzymatiques) lors de l'étude de l'effet des métaux sur les propriétés biologiques du sol plutôt que de se concentrer sur une seule méthode puisque les résultats obtenus à partir de l'utilisation de différentes méthodes serait plus complet et concluant.

La présence d'un métal lourd peut affecter la disponibilité d'un autre dans le sol et donc dans la plante. En d'autres termes, des comportements antagonistes et synergiques existent parmi les métaux lourds. Salgare et Acharekar [22] ont rapporté que l'effet inhibiteur du Mn sur la quantité totale de C minéralisé était contrarié par la présence de Cd. De même, il a été rapporté que Cu et Zn ainsi que Ni et Cd sont en compétition pour les mêmes supports membranaires dans les plantes [23]. En revanche, il a été rapporté que Cu augmente la toxicité du Zn dans l'orge de printemps [24]. Cela implique que l'interrelation entre les métaux lourds est assez complexe et que des recherches supplémentaires sont donc nécessaires dans ce domaine. Différentes espèces du même métal peuvent également interagir les unes avec les autres. Abedin et al. [25] ont rapporté que la présence d'arsénite supprimait fortement l'absorption d'arséniate par les plants de riz poussant sur un sol pollué.

3. Effet du sol pollué par des métaux lourds sur la croissance des plantes

Les métaux lourds disponibles pour l'absorption par les plantes sont ceux qui sont présents sous forme de composants solubles dans la solution du sol ou ceux qui sont facilement solubilisés par les exsudats racinaires [26]. Bien que les plantes nécessitent certains métaux lourds pour leur croissance et leur entretien, des quantités excessives de ces métaux peuvent devenir toxiques pour les plantes. La capacité des plantes à accumuler des métaux essentiels leur permet également d'acquérir d'autres métaux non essentiels [27]. Comme les métaux ne peuvent pas être décomposés, lorsque les concentrations dans la plante dépassent les niveaux optimaux, ils affectent négativement la plante à la fois directement et indirectement.

Certains des effets toxiques directs causés par une concentration élevée de métaux comprennent l'inhibition des enzymes cytoplasmiques et des dommages aux structures cellulaires dus au stress oxydatif [28, 29]. Un exemple d'effet toxique indirect est le remplacement de nutriments essentiels sur les sites d'échange de cations des plantes [30]. De plus, l'influence négative des métaux lourds sur la croissance et les activités des micro-organismes du sol peut également affecter indirectement la croissance des plantes. Par exemple, une réduction du nombre de micro-organismes bénéfiques du sol en raison d'une concentration élevée en métaux peut entraîner une diminution de la décomposition de la matière organique, entraînant une diminution des éléments nutritifs du sol. Les activités enzymatiques utiles pour le métabolisme des plantes peuvent également être entravées en raison de l'interférence des métaux lourds avec les activités des micro-organismes du sol. Ces effets toxiques (à la fois directs et indirects) conduisent à un déclin de la croissance des plantes qui entraîne parfois la mort des plantes [31].

L'effet de la toxicité des métaux lourds sur la croissance des plantes varie selon le métal lourd particulier impliqué dans le processus. Le tableau 1 présente un résumé des effets toxiques de métaux spécifiques sur la croissance, la biochimie et la physiologie de diverses plantes. Pour les métaux tels que Pb, Cd, Hg et As qui ne jouent aucun rôle bénéfique dans la croissance des plantes, des effets indésirables ont été enregistrés à de très faibles concentrations de ces métaux dans le milieu de croissance. Kibra [32] a enregistré une réduction significative de la hauteur des plants de riz poussant sur un sol contaminé par 1 mgHg/kg. Une réduction de la formation de talles et de panicules s'est également produite à cette concentration de Hg dans le sol. Pour le Cd, la réduction de la croissance des pousses et des racines des plants de blé s'est produite lorsque le Cd dans la solution du sol était aussi bas que 5 mg/L [33]. La plupart de la réduction des paramètres de croissance des plantes poussant sur des sols pollués peut être attribuée à une réduction des activités photosynthétiques, de la nutrition minérale des plantes et de l'activité réduite de certaines enzymes [34].

Pour d'autres métaux bénéfiques pour les plantes, de « petites » concentrations de ces métaux dans le sol pourraient en fait améliorer la croissance et le développement des plantes. Cependant, à des concentrations plus élevées de ces métaux, des réductions de la croissance des plantes ont été enregistrées. Par exemple, Jayakumar et al. [42] ont rapporté qu'à 50 mgCo/kg, il y avait une augmentation de la teneur en nutriments des plants de tomates par rapport au témoin. Inversement, à 100 mgCo/kg à 250 mgCo/kg, des réductions de la teneur en éléments nutritifs des plantes ont été enregistrées. De même, une augmentation de la croissance des plantes, de la teneur en nutriments, de la teneur biochimique et des activités enzymatiques antioxydantes (catalase) a été observée dans le radis et le haricot mungo à une concentration de sol de 50 mgCo/kg tandis que des réductions ont été enregistrées à une concentration de sol de 100 mgCo/kg à 250 mgCo/kg. [43, 44]. Des améliorations de la croissance et de la physiologie des haricots en grappe ont également été signalées à une concentration en Zn de 25 mg/L de la solution du sol. D'autre part, la réduction de la croissance et les effets néfastes sur la physiologie de la plante ont commencé lorsque la solution du sol contenait 50 mgZn/L [67].

Il convient de mentionner que, dans la plupart des situations réelles (telles que l'élimination des boues d'épuration et des déchets d'extraction de métaux) où le sol peut être pollué par plus d'un métal lourd, les relations antagonistes et synergiques entre les métaux lourds peuvent affecter la toxicité des métaux des plantes. Nicholls et Mal [70] ont rapporté que la combinaison de Pb et de Cu à la fois à une concentration élevée (1000 mg/kg chacun) et à une faible concentration (500 mg/kg) a entraîné une mort rapide et complète des feuilles et de la tige de Lythrum salicaire. Les auteurs ont signalé qu'il n'y avait pas d'interaction synergique entre ces métaux lourds probablement parce que les concentrations utilisées dans l'expérience étaient trop élevées pour qu'une relation interactive puisse être observée entre les métaux. Une autre étude [71] a examiné l'effet de 6 métaux lourds (Cd, Cr, Co, Mn et Pb) sur la croissance du maïs. Le résultat a montré que la présence de ces métaux dans le sol réduisait la croissance et la teneur en protéines du maïs. La toxicité de ces métaux s'est produite dans l'ordre suivant : Cd > Co > Hg > Mn > Pb > Cr. Il a également été observé dans cette étude que l'effet combiné de 2 métaux lourds ou plus était seulement aussi nocif que l'effet du métal lourd le plus toxique. Le chercheur a attribué ce résultat à la relation antagoniste qui existe entre les métaux lourds.

Il est important de noter que certaines plantes sont capables de tolérer des concentrations élevées de métaux lourds dans leur environnement. Baker [72] a rapporté que ces plantes sont capables de tolérer ces métaux via 3 mécanismes, à savoir, (i) exclusion : restriction du transport des métaux et maintien d'une concentration constante de métaux dans la pousse sur une large gamme de concentrations dans le sol (ii) inclusion : concentrations de métaux dans la pousse reflétant celles de la solution du sol par une relation linéaire et (iii) bioaccumulation : accumulation de métaux dans la pousse et les racines des plantes à des concentrations faibles et élevées dans le sol.

4. Bioremédiation des sols pollués par des métaux lourds

La bioremédiation est l'utilisation d'organismes (micro-organismes et/ou végétaux) pour le traitement des sols pollués. Il s'agit d'une méthode d'assainissement des sols largement acceptée, car elle est perçue comme se produisant par le biais de processus naturels. C'est également une méthode rentable d'assainissement des sols. Blaylock et al. [73] ont rapporté 50 % à 65 % d'économie lorsque la bioremédiation était utilisée pour le traitement de 1 acre de sol pollué au Pb par rapport au cas où une méthode conventionnelle (excavation et décharge) était utilisée dans le même but. Bien que la bioremédiation soit une méthode non perturbatrice de dépollution des sols, elle prend généralement du temps et son utilisation pour le traitement des sols pollués par des métaux lourds est parfois affectée par les conditions climatiques et géologiques du site à dépolluer [74].

Les métaux lourds ne peuvent pas être dégradés lors de la biorestauration mais peuvent uniquement être transformés d'un complexe organique ou d'un état d'oxydation à un autre. En raison d'un changement dans leur état d'oxydation, les métaux lourds peuvent être transformés pour devenir soit moins toxiques, facilement volatilisés, plus solubles dans l'eau (et peuvent donc être éliminés par lessivage), moins solubles dans l'eau (ce qui leur permet de précipiter et de s'éliminer facilement de l'environnement) ou moins biodisponibles [75, 76].

La biorestauration des métaux lourds peut être réalisée via l'utilisation de micro-organismes, de plantes ou de la combinaison des deux organismes.

4.1. Utilisation de microbes pour l'assainissement des sols pollués par des métaux lourds

Plusieurs micro-organismes en particulier des bactéries (Bacillus subtilis, Pseudomonas putida, et Enterobacter cloacae) ont été utilisés avec succès pour la réduction du Cr (VI) en Cr (III) moins toxique [77-80]. B. subtilis a également été signalé pour réduire les éléments non métalliques. Par exemple, Garbisu et al. [81] a noté que B. subtilis réduit le sélénite en Se élémentaire moins toxique. Plus loin, B. cereus et B. thuringiensis ont montré qu'elles augmentaient l'extraction de Cd et de Zn des sols riches en Cd et des sols pollués par les effluents de l'industrie métallurgique [82]. On suppose que la production de sidérophores (molécules complexant le Fe) par les bactéries peut avoir facilité l'extraction de ces métaux du sol, car il a été rapporté que les métaux lourds simulent la production de sidérophores et que cela affecte par conséquent leur biodisponibilité [83]. Par exemple, la production de sidérophores par Azotobacter vinelandii était augmentée en présence de Zn (II) [84]. Par conséquent, les métaux lourds influencent les activités des bactéries productrices de sidérophores, ce qui augmente à son tour la mobilité et l'extraction de ces métaux dans le sol.

La biorestauration peut également se produire indirectement via la bioprécipitation par des bactéries sulfato-réductrices (Desulfovibrio desulfuricans) qui convertit le sulfate en hydrogénosulfate qui réagit ensuite avec les métaux lourds tels que le Cd et le Zn pour former des formes insolubles de ces sulfures métalliques [85].

La plupart de la remédiation assistée par microbe ci-dessus est effectuée ex situ. Cependant, un très important in situ la remédiation assistée par microbe est la réduction microbienne des ions mercuriques solubles Hg (II) en mercure métallique volatil et Hg (0) effectuée par des bactéries résistantes au mercure [86]. Le Hg (0) réduit peut facilement se volatiliser hors de l'environnement et ensuite être dilué dans l'atmosphère [87].

Le génie génétique peut être adopté dans la remédiation assistée par microbes des sols pollués par des métaux lourds. Par exemple, Valls et al. [88] ont rapporté que le génie génétique Ralstonia eutropha peut être utilisé pour séquestrer les métaux (comme le Cd) dans les sols pollués. Ceci est rendu possible par l'introduction de métallothionéine (protéine de liaison aux métaux riches en cystéine) de souris à la surface cellulaire de cet organisme. Bien que les métaux séquestrés restent dans le sol, ils sont rendus moins biodisponibles et donc moins nocifs. Les controverses entourant les organismes génétiquement modifiés [89] et le fait que le métal lourd reste dans le sol sont des limitations majeures à cette approche de bioremédiation.

Rendre le sol favorable aux microbes du sol est une stratégie employée dans la biorestauration des sols pollués. Ce processus connu sous le nom de biostimulation implique l'ajout de nutriments sous forme de fumier ou d'autres amendements organiques qui servent de source de C pour les micro-organismes présents dans le sol. Les nutriments ajoutés augmentent la croissance et les activités des micro-organismes impliqués dans le processus de remédiation, ce qui augmente ainsi l'efficacité de la bioremédiation.

Bien que la biostimulation soit généralement utilisée pour la biodégradation des polluants organiques [90], elle peut également être utilisée pour la dépollution des sols pollués par les métaux lourds. Étant donné que les métaux lourds ne peuvent pas être biodégradés, la biostimulation peut indirectement améliorer l'assainissement des sols pollués par les métaux lourds en modifiant le pH du sol. Il est bien connu que l'ajout de matières organiques réduit le pH du sol [91] ce qui augmente par la suite la solubilité et donc la biodisponibilité des métaux lourds qui peuvent alors être facilement extraits du sol [92].

Le biochar est une matière organique actuellement exploitée pour son potentiel dans la gestion des sols pollués par les métaux lourds. Namgay et al. [93] ont enregistré une réduction de la disponibilité des métaux lourds lorsque le sol pollué a été amendé avec du biochar, ce qui a à son tour réduit l'absorption des métaux par les plantes. La capacité du biochar à augmenter le pH du sol contrairement à la plupart des autres amendements organiques [94] peut avoir augmenté la sorption de ces métaux, réduisant ainsi leur biodisponibilité pour l'absorption par les plantes. Il est important de noter que, puisque les caractéristiques du biochar varient considérablement en fonction de sa méthode de production et de la matière première utilisée dans sa production, l'effet des différents amendements du biochar sur la disponibilité des métaux lourds dans le sol sera également différent. De plus, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre l'effet du biochar sur les micro-organismes du sol et comment l'interaction entre le biochar et les microbes du sol influence l'assainissement des sols pollués par des métaux lourds, car de telles études sont rares dans la littérature.

4.2. Utilisation de plantes pour l'assainissement des sols pollués par des métaux lourds

La phytoremédiation est un aspect de la bioremédiation qui utilise des plantes pour le traitement des sols pollués. Il convient lorsque les polluants couvrent une large zone et lorsqu'ils se trouvent dans la zone racinaire de la plante [76]. La phytoremédiation des sols pollués par des métaux lourds peut être réalisée via différents mécanismes. Ces mécanismes comprennent la phytoextraction, la phytostabilisation et la phytovolatilisation.

4.2.1. Phytoextraction

C'est la forme la plus courante de phytoremédiation. Elle implique l'accumulation de métaux lourds dans les racines et les pousses des plantes de phytoremédiation. Ces plantes sont ensuite récoltées et incinérées. Les plantes utilisées pour la phytoextraction possèdent généralement les caractéristiques suivantes : taux de croissance rapide, biomasse élevée, système racinaire étendu et capacité à tolérer de grandes quantités de métaux lourds. Cette capacité à tolérer une forte concentration de métaux lourds par ces plantes peut conduire à une accumulation de métaux dans la partie récoltable ce qui peut être problématique par contamination de la chaîne alimentaire [7].

Il existe deux approches de la phytoextraction selon les caractéristiques des plantes impliquées dans le processus. La première approche implique l'utilisation d'hyperaccumulateurs naturels, c'est-à-dire des plantes à très haute capacité d'accumulation de métaux, tandis que la seconde approche implique l'utilisation de plantes à haute biomasse dont la capacité à accumuler des métaux est induite par l'utilisation de chélates, c'est-à-dire le sol. amendements avec capacité de mobilisation des métaux [95].

Les hyperaccumulateurs accumulent 10 à 500 fois plus de métaux que les plantes ordinaires [96] et sont donc très adaptés à la phytoremédiation. Une caractéristique importante qui rend possible l'hyperaccumulation est la tolérance de ces plantes à des concentrations croissantes de ces métaux (hypertolérance). Cela pourrait être le résultat de l'exclusion de ces métaux des plantes ou de la compartimentation de ces ions métalliques, c'est-à-dire que les métaux sont retenus dans les compartiments vacuolaires ou les parois cellulaires et n'ont donc pas accès aux sites cellulaires où les fonctions vitales telles que la respiration et la la division cellulaire a lieu [76, 96].

Généralement, une plante peut être qualifiée d'hyperaccumulatrice si elle répond aux critères suivants : (i) la concentration de métal dans la pousse doit être supérieure à 0,1% pour Al, As, Co, Cr, Cu, Ni et Se, supérieure à 0,01 % pour le Cd et supérieur à 1,0 % pour le Zn [97] (ii) le rapport de la concentration des pousses sur les racines doit être constamment supérieur à 1 [98] cela indique la capacité de transporter les métaux des racines aux pousses et l'existence d'une hypertolérance capacité [7] (iii) le rapport entre la concentration des pousses et des racines doit être supérieur à 1, cela indique le degré d'absorption des métaux par la plante [7, 98]. Reeves et Baker [99] ont rapporté quelques exemples de plantes qui ont la capacité d'accumuler de grandes quantités de métaux lourds et peuvent donc être utilisées dans des études d'assainissement. Certaines de ces plantes comprennent Haumaniastrum robertii (Co hyperaccumulateur) Aeollanthus subacaulis (Cu hyperaccumulateur) Maytenus bureaviana (hyperaccumulateur Mn) Minuartia verna et Agrostis tenuis (hyperaccumulateurs Pb) Dichapetalum gelonioides, Thlaspi tatrense, et Thlaspi caerulescens (hyperaccumulateurs Zn) Psycotria vanhermanni et Streptanthus polygaloïdes (Ni hyperaccumulateurs) Lécythis ollaire (Se hyperaccumulateur). Pteris vittata est un exemple d'hyperaccumulateur utilisable pour la dépollution des sols pollués par l'As [100]. Certaines plantes ont la capacité d'accumuler plus d'un métal. Par exemple, Yang et al. [101] ont observé que l'hyperaccumulateur de Zn, Sedum alfredii, peut également hyperaccumuler du Cd.

La possibilité de contaminer la chaîne alimentaire par l'utilisation d'hyperaccumulateurs est une limitation majeure de la phytoextraction. Cependant, de nombreuses espèces de la famille des Brassicacées, connues pour être des hyperaccumulateurs de métaux lourds, contiennent des quantités élevées de thiocyanates qui les rendent désagréables au goût des animaux, ce qui réduit la disponibilité de ces métaux dans la chaîne alimentaire [102].

La plupart des hyperaccumulateurs sont généralement à croissance lente avec une faible biomasse végétale, ce qui réduit l'efficacité du processus de remédiation [103]. Ainsi, afin d'augmenter l'efficacité de la phytoextraction, des plantes avec un taux de croissance élevé ainsi qu'une biomasse élevée (par exemple, le maïs, le sorgho et la luzerne) sont parfois utilisées avec des substances chélatrices de métaux pour l'exercice d'assainissement des sols. Il est important de noter que certains hyperaccumulateurs tels que certaines espèces au sein de la Brassica genre (Brassica napus, Brassica juncea, et Brassica rapa) sont à croissance rapide avec une biomasse élevée [104].

Dans la plupart des cas, les plantes absorbent les métaux facilement disponibles dans la solution du sol. Bien que certains métaux soient présents sous des formes solubles pour l'absorption par les plantes, d'autres se présentent sous forme de précipités insolubles et ne sont donc pas disponibles pour l'absorption par les plantes. L'ajout de substances chélatantes empêche la précipitation et la sorption des métaux via la formation de complexes de chélates métalliques, ce qui augmente par la suite la biodisponibilité de ces métaux [7]. De plus, l'ajout de chélates au sol peut transporter plus de métaux dans la solution du sol par la dissolution des composés précipités et la désorption des espèces sorbées [13]. Certains chélates sont également capables de transférer des métaux lourds dans les pousses de plantes [73].

Marques et al. [7] ont documenté des exemples de chélates synthétiques qui ont été utilisés avec succès pour extraire les métaux lourds des sols pollués. Certains de ces chélates comprennent l'EDTA (acide éthylènediaminetétraacétique), l'EDDS (acide SS-éthylènediamine disuccinique), le CDTA (transacide -1,2-diaminocyclohexane-N,N,N′,N′-tétraacétique), EDDHA (éthylènediamine-di-oacide -hydroxyphénylacétique), DTPA (acide diéthylènetriaminepentaacétique) et HEDTA (acide N-hydroxyéthylènediaminetriacétique). L'EDTA est un chélate synthétique largement utilisé non seulement parce qu'il est le moins cher par rapport aux autres chélates synthétiques [105], mais aussi parce qu'il a une grande capacité à améliorer avec succès l'absorption des métaux par les plantes [106–108]. Les chélates organiques tels que l'acide citrique et l'acide malique peuvent également être utilisés pour améliorer la phytoextraction des métaux lourds des sols pollués [109].

Un inconvénient majeur de l'utilisation de chélates en phytoextraction est la contamination possible des eaux souterraines par lessivage de ces métaux lourds [110]. Cela est dû à la disponibilité accrue des métaux lourds dans la solution du sol lorsque ces chélates sont utilisés.De plus, lorsque les chélates (en particulier les chélates synthétiques) sont utilisés à des concentrations élevées, ils peuvent devenir toxiques pour les plantes et les microbes du sol [106]. En général, la solubilité/disponibilité des métaux lourds pour l'absorption par les plantes et l'aptitude d'un site à la phytoextraction sont des facteurs supplémentaires qui doivent être pris en compte (en plus de l'aptitude des plantes) avant d'utiliser la phytoextraction pour la dépollution des sols [26].

4.2.2. Phytostabilisation

La phytostabilisation consiste à utiliser des plantes pour immobiliser les métaux, réduisant ainsi leur biodisponibilité par érosion et lessivage. Il est surtout utilisé lorsque la phytoextraction n'est pas souhaitable ou même possible [98]. Marques et al. [7] ont fait valoir que cette forme de phytoremédiation est mieux appliquée lorsque le sol est si fortement pollué que l'utilisation de plantes pour l'extraction de métaux prendrait beaucoup de temps et ne serait donc pas adéquate. Jadia et Fulekar [111] ont d'autre part montré que la croissance des plantes (utilisées pour la phytostabilisation) était affectée négativement lorsque la concentration de métaux lourds dans le sol était élevée.

La phytostabilisation des métaux lourds a lieu à la suite d'une précipitation, d'une sorption, d'une réduction de la valence des métaux ou d'une complexation [29]. L'efficacité de la phytostabilisation dépend de la plante et de l'amendement du sol utilisé. Les plantes aident à stabiliser le sol grâce à leurs systèmes racinaires ainsi, elles empêchent l'érosion. Les systèmes racinaires des plantes empêchent également le lessivage en réduisant la percolation de l'eau à travers le sol. De plus, les plantes empêchent le contact direct de l'homme avec les polluants et elles fournissent également des surfaces pour la précipitation et la sorption des métaux [112].

Sur la base des facteurs ci-dessus, il est important que les plantes appropriées soient sélectionnées pour la phytostabilisation des métaux lourds. Les plantes utilisées pour la phytostabilisation doivent avoir les caractéristiques suivantes : système racinaire dense, capacité à tolérer les conditions du sol, facilité d'établissement et d'entretien dans des conditions de terrain, croissance rapide pour fournir une couverture adéquate du sol, et longévité et capacité d'auto-propagation.

Les amendements du sol utilisés dans la phytostabilisation aident à inactiver les métaux lourds, ils empêchent ainsi l'absorption des métaux par les plantes et réduisent l'activité biologique [7]. Les matières organiques sont principalement utilisées comme amendement du sol dans la phytostabilisation. Marques et al. [113] ont montré que la percolation du Zn à travers le sol réduisait de 80 % après l'épandage de fumier ou de compost sur des sols pollués sur lesquels Solanum noir a grandi.

D'autres amendements qui peuvent être utilisés pour la phytostabilisation comprennent les phosphates, la chaux, les biosolides et la litière [114]. Les meilleurs amendements de sol sont ceux qui sont faciles à manipuler, sans danger pour les travailleurs qui les appliquent, faciles à produire, peu coûteux et surtout non toxiques pour les plantes [113]. La plupart du temps, les amendements organiques sont utilisés en raison de leur faible coût et des autres avantages qu'ils procurent, tels que la fourniture de nutriments pour la croissance des plantes et l'amélioration des propriétés physiques du sol [7].

En général, la phytostabilisation est très utile lorsqu'une immobilisation rapide des métaux lourds est nécessaire pour éviter la pollution des eaux souterraines. Cependant, comme les polluants restent dans le sol, une surveillance constante de l'environnement est nécessaire et cela peut devenir un problème.

4.2.3. Phytovolatilisation

Dans cette forme de phytoremédiation, les plantes sont utilisées pour capter les polluants du sol, ces polluants sont transformés en formes volatiles et sont ensuite rejetés dans l'atmosphère [115]. La phytovolatilisation est principalement utilisée pour la dépollution des sols pollués par le Hg. La forme toxique du Hg (ion mercurique) est transformée en une forme moins toxique (Hg élémentaire). Le problème avec ce processus est que le nouveau produit formé, c'est-à-dire le Hg élémentaire, peut être redéposé dans les lacs et les rivières après avoir été recyclé par les précipitations, ce qui à son tour répète le processus de production de méthyl-Hg par les bactéries anaérobies [115].

Raskin et Ensley [116] ont rapporté l'absence d'espèces végétales ayant des propriétés hyperaccumulatrices de Hg. Par conséquent, les plantes génétiquement modifiées sont principalement utilisées dans la phytovolatilisation. Des exemples de plantes transgéniques qui ont été utilisées pour la phytovolatilisation des sols pollués par Hg sont Nicotiana tabacum, Arabidopsis thaliana, et Liriodendron tulipifera [117, 118]. Ces plantes sont généralement génétiquement modifiées pour inclure le gène de la réductase mercurique, c'est-à-dire merA. La lyase organomercurienne (merB) est un autre gène bactérien utilisé pour la détoxification du méthyl-Hg. MerA et merB peuvent être insérés dans des plantes utilisées pour détoxifier le méthyl-Hg en Hg élémentaire [119]. L'utilisation de plantes modifiées avec merA et merB n'est pas acceptable d'un point de vue réglementaire [119]. Cependant, les plantes modifiées avec merB sont plus acceptables car le gène empêche l'introduction de méthyl-Hg dans la chaîne alimentaire [120].

La phytovolatilisation peut également être employée pour la dépollution des sols pollués au Se [7]. Cela implique l'assimilation du Se inorganique en acides sélénoaminés organiques (sélénocystéine et sélénométhionine). La sélénométhionine est ensuite biométhylée en diméthylséléniure qui est perdu dans l'atmosphère par volatilisation [121]. Les plantes qui ont été utilisées avec succès pour la phytovolatilisation des sols pollués au Se sont Brassica juncea et Brassica napus [122].

4.3. Combiner plantes et microbes pour la dépollution des sols pollués par des métaux lourds

L'utilisation combinée de micro-organismes et de plantes pour l'assainissement des sols pollués permet un nettoyage plus rapide et plus efficace du site pollué [123]. Les champignons mycorhiziens ont été utilisés dans plusieurs études d'assainissement impliquant des métaux lourds et les résultats obtenus montrent que les mycorhizes utilisent différents mécanismes pour l'assainissement des sols pollués par des métaux lourds. Par exemple, alors que certaines études ont montré une phytoextraction améliorée grâce à l'accumulation de métaux lourds dans les plantes [124–126], d'autres ont signalé une phytostabilisation améliorée grâce à l'immobilisation des métaux et une concentration réduite en métaux dans les plantes [127, 128].

En général, les avantages dérivés des associations mycorhiziennes - qui vont de l'augmentation de l'acquisition de nutriments et d'eau à la fourniture d'un sol stable pour la croissance des plantes et à l'augmentation de la résistance des plantes aux maladies [129-131] - sont censés aider à la survie des plantes en croissance. dans les sols pollués et ainsi aider à la végétation/revégétalisation des sols assainis [132]. Il est important de noter que les mycorhizes n'aident pas toujours à l'assainissement des sols pollués par des métaux lourds [133, 134] et cela peut être attribué aux espèces de champignons mycorhiziens et à la concentration de métaux lourds [7, 132]. Des études ont également montré que les activités des champignons mycorhiziens peuvent être inhibées par les métaux lourds [135, 136]. De plus, Weissenhorn et Leyval [137] ont rapporté que certaines espèces de champignons mycorhiziens (champignons mycorhiziens arbusculaires) peuvent être plus sensibles aux polluants que les plantes.

Outre les champignons mycorhiziens, d'autres micro-organismes ont également été utilisés en association avec des plantes pour l'assainissement des sols pollués par des métaux lourds. La plupart de ces microbes sont des rhizobactéries favorisant la croissance des plantes (PGPR) qui se trouvent généralement dans la rhizosphère. Ces PGPR stimulent la croissance des plantes via plusieurs mécanismes tels que la production de phytohormones et l'apport de nutriments [138], la production de sidérophores et d'autres agents chélatants [139], l'activité enzymatique spécifique et la fixation de N [140], et la réduction de la production d'éthylène qui favorise les racines. croissance [141].

En général, les PGPR ont été utilisés dans des études de phytoremédiation pour réduire le stress des plantes associé aux sols pollués par des métaux lourds [142]. Accumulation accrue de métaux lourds tels que le Cd et le Ni par les hyperaccumulateurs (Brassica juncea et Brassica napus) a été observée lorsque les plantes ont été inoculées avec Bacille sp. [143, 144]. D'autre part, Madhaiyan et al. [145] ont rapporté une augmentation de la croissance des plantes due à une réduction de l'accumulation de Cd et de Ni dans les tissus des pousses et des racines de plants de tomate lorsqu'ils ont été inoculés avec Methylobacterium oryzae et Burkholderia spp. Ainsi, cela indique que les mécanismes employés par le PGPR dans la phytoremédiation des sols pollués par des métaux lourds peuvent dépendre des espèces de PGRP et de la plante impliquées dans le processus. Bien que les études impliquant à la fois l'utilisation de champignons mycorhiziens et de PGPR soient rares, Vivas et al. [146] ont rapporté que PGPR (Brevibacille sp.) a augmenté l'efficacité mycorhizienne qui à son tour a diminué l'accumulation de métaux et a augmenté la croissance du trèfle blanc poussant sur un sol pollué par des métaux lourds (Zn).

5. Conclusion

Les plantes poussant sur des sols pollués par des métaux lourds présentent une réduction de croissance due à des changements dans leurs activités physiologiques et biochimiques. Cela est particulièrement vrai lorsque le métal lourd impliqué ne joue aucun rôle bénéfique pour la croissance et le développement des plantes. La bioremédiation peut être utilisée efficacement pour le traitement des sols pollués par des métaux lourds. Il est plus approprié lorsque le site assaini est utilisé pour la production agricole, car il s'agit d'une méthode non perturbatrice d'assainissement des sols. L'utilisation de plantes pour la bioremédiation (phytoremédiation) est une approche plus courante de la bioremédiation des métaux lourds que l'utilisation de micro-organismes. Les plantes emploient différents mécanismes pour l'assainissement des sols pollués par des métaux lourds. La phytoextraction est la méthode de phytoremédiation la plus couramment utilisée pour le traitement des sols pollués par des métaux lourds. Il assure l'élimination complète du polluant. La combinaison de plantes et de micro-organismes dans la bioremédiation augmente l'efficacité de cette méthode de remédiation. Les champignons mycorhiziens et d'autres PGPR ont été intégrés avec succès dans divers programmes de phytoremédiation. Le succès de l'utilisation combinée de ces organismes dépend des espèces de microbes et de plantes impliquées et, dans une certaine mesure, de la concentration du métal lourd dans le sol.

Conflit d'interêts

Les auteurs déclarent qu'il n'y a pas de conflit d'intérêts concernant la publication de cet article.

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Droits d'auteur

Copyright © 2014 G. U. Chibuike et S. C. Obiora. Il s'agit d'un article en libre accès distribué sous la licence Creative Commons Attribution, qui permet une utilisation, une distribution et une reproduction sans restriction sur n'importe quel support, à condition que l'œuvre originale soit correctement citée.


Notes de biologie Formulaire 1

Cliquez ici - Papiers antérieurs gratuits du KCSE » Examens antérieurs du KNEC » Téléchargements gratuits » Papiers et systèmes de notation du KCSE

Notes de biologie forment un programme

A la fin du premier ouvrage, l'apprenant doit être capable de :

• L'oxyde de carbone (IV) est nécessaire à la photosynthèse

• L'oxygène est produit pendant la photosynthèse

• Effet de la température sur les enzymes

• Effets de la concentration enzymatique sur la vitesse d'une réaction

• Effet du pH sur les activités enzymatiques

Notes de biologie Form 1 - Form One Biologie

• Biologie dérivée de mots grecs - BIOS signifiant VIE et LOGOS signifiant ÉTUDE ou CONNAISSANCE

• Biologie signifie "connaissance de la vie"

• C'est l'étude des êtres/organismes vivants

• Zoologie - étude des animaux

• Microbiologie - étude' des organismes microscopiques

• Morphologie - étude de la structure externe des organismes

• Anatomie - étude de la structure interne des organismes

• Physiologie - étude du fonctionnement ou du fonctionnement des cellules ou du corps

• Biochimie - étude de la chimie des matériaux dans les organismes vivants

• Génétique - étude de l'hérédité

• Écologie- étude de la relation entre les organismes et leur environnement

• Taxonomie - tri des organismes en groupes

• Histologie - étude de la structure fine des tissus

• Virologie - étude des virus

• Bactériologie - étude des bactéries

• Entomologie - étude des insectes

• Ichtyologie - étude des poissons

Importance de la biologie

• On apprend le fonctionnement du corps humain

• On comprend les changements développementaux qui se produisent dans le corps

• Il contribue énormément à l'amélioration de la vie

• Il permet d'accéder à des carrières telles que :

Caractéristiques des êtres vivants

La vie définie par l'observation des activités menées par les êtres vivants

• Échange gazeux – Processez les gaz respiratoires (CO2 et O2) qui entrent et sortent à travers une surface respiratoire

La croissance et le développement

• Reproduction-Reproduction est la formation de nouveaux individus d'une espèce pour assurer l'existence continue d'une espèce et la croissance de sa population

Ceci est d'une grande valeur de survie pour l'organisme

Collecte et observation des organismes La biologie en tant que matière pratique s'apprend par une manipulation sans cruauté des organismes

Matériel nécessaire à la collecte des organismes

• Couteaux pour couper des portions de tige/racine de plante ou déraciner

• Sacs en polyéthylène pour mettre la plante ou les spécimens collectés

Observation des organismes

• Observez la plante/l'animal dans son habitat naturel avant de le ramasser

• Identifier l'endroit exact -sur la surface, sous la roche, sur le tronc d'arbre, sur les branches

• Comment interagit-il avec les autres animaux et l'environnement ?

• Combien de ce genre de plantes ou d'animaux se trouvent dans un endroit particulier ?

• Spécimens végétaux placés sur la paillasse et triés en

• Les spécimens d'animaux peuvent être laissés dans des sacs en polyéthylène s'ils sont transparents

• D'autres (tués) sont mis dans des boîtes de Pétri

• Utilisez une loupe pour observer les caractéristiques externes des petits animaux

Présentation des résultats des observations

• Les organismes sont observés et les caractéristiques importantes notées : couleur, texture dure ou douce si poilue ou non

La taille est mesurée ou estimée

• Dessins biologiques - Il est nécessaire de dessiner certains des organismes

• Lors de la réalisation d'un dessin biologique, le grossissement (agrandissement) est noté

• Indiquez le grossissement de votre dessin

• c'est-à-dire combien de fois le dessin est plus grand/plus petit que l'échantillon réel MG=longueur du dessin/longueur de l'échantillon

Comment interagit-il avec les autres animaux et l'environnement

• Plusieurs dessins d'un organisme peuvent être nécessaires pour représenter toutes les caractéristiques observées, par ex.

• La vue antérieure de la sauterelle montre correctement toutes les parties buccales, mais pas tous les membres

• La vue latérale (latérale) montre toutes les jambes

Collecte, observation et enregistrement des organismes

• Plantes et animaux collectés dans l'environnement, près de l'école ou dans l'enceinte de l'école à l'aide de filets, de bouteilles et de gants

• Les animaux collectés comprennent : les arthropodes, les vers de terre et les petits vertébrés comme les lézards/caméléons/rongeurs

• Placer dans des sacs en polyéthylène et emporter au laboratoire

• Insectes piqueurs/venimeux tués à l'éther

• D'autres animaux sont observés vivants et ramenés dans leur habitat naturel

• Les spécimens de plantes collectés comprennent : des feuilles, des fleurs et des plantes entières

Les différences entre les animaux et les plantes récoltés

Comparaison entre les plantes et les animaux

• La classification met les organismes en groupes

• La classification est basée sur l'étude des caractéristiques externes des organismes

• Cela implique une observation détaillée de la structure et des fonctions des organismes

• Les organismes ayant des caractéristiques similaires sont mis dans un groupe

• Les différences de structure sont utilisées pour distinguer un groupe d'un autre

• La loupe est un instrument qui aide à l'observation de la structure fine, par exemple les cheveux en les agrandissant

• Un échantillon est placé sur la paillasse ou tenu à la main,

• Ensuite, la loupe est déplacée vers l'œil jusqu'à ce que l'objet soit bien mis au point et qu'une image agrandie soit vue

Le grossissement peut être calculé comme suit :

Grossissement = longueur du dessin/ longueur de l'éprouvette

Noter: le grossissement n'a pas d'unités

Nécessité/besoin de classification

• Être capable d'identifier les organismes dans leurs groupes taxonomiques

• Pour permettre une étude plus facile et systématique des organismes

• Pour montrer les relations évolutives dans les organismes

Principales unités de classification (groupes taxonomiques)

• La taxonomie est l'étude des caractéristiques des organismes dans le but de les classer

• Les groupes sont des Taxa (singulier Taxon)

Les groupes taxonomiques comprennent :

Espèce: C'est la plus petite unité de classification

Les organismes d'une même espèce se ressemblent

Le nombre de chromosomes dans leurs cellules est le même

Les membres d'une espèce se croisent pour produire une progéniture fertile

Genre (genres au pluriel): Un genre est composé d'un certain nombre d'espèces qui partagent plusieurs caractéristiques

Les membres d'un genre ne peuvent pas se croiser et s'ils le font, la progéniture est stérile

Famille: Une famille est composée d'un certain nombre de genres qui partagent plusieurs caractéristiques

Commander: Un certain nombre de familles ayant des caractéristiques communes passent une commande

Classer: Les ordres qui partagent un certain nombre de caractéristiques constituent une classe

Embranchement/Division : Un certain nombre de classes avec des caractéristiques similaires forment un phylum (phyla pluriel) chez les animaux

Dans les plantes, cela s'appelle une division

Royaume: Celui-ci est composé de plusieurs phylums (chez les animaux) ou divisions (chez les plantes)

C'est la plus grande unité taxonomique dans la classification

Les organismes vivants sont classés en cinq règnes

• Certains sont unicellulaires tandis que d'autres sont multicellulaires

• La plupart sont saprophytes, par exemple les levures, les moisissures et les champignons

• Quelques-uns sont parasites, par exemple Puccinia graminée

• Ce sont de très petits organismes unicellulaires

• Ils n'ont pas de membrane nucléaire

• N'ont pas d'organites membranaires liés

• D'où le nom Prokaryota

• Ce sont principalement des bactéries, par exemple Vibrio cholerae

• Ce sont des organismes unicellulaires

• Leur noyau et leurs organites sont entourés de membranes (eucaryotes)

• Ils comprennent les algues, les moisissures visqueuses - comme les champignons et les protozoaires

• Ils sont tous multicellulaires

• Ils contiennent de la chlorophylle et sont tous autotrophes

• Ils comprennent Bryophyta (mossplant), Pteridophyta (fougères) et Spermatophyta (plantes à graines)

• Ce sont tous multicellulaires et hétérotrophes

• Exemples : annélides (vers de terre), mollusques (escargots), athropodes, chordata

• Des exemples d'arthropodes sont les tiques, les papillons

• Les membres de Chordata sont des poissons, des grenouilles et des humains

Caractéristiques externes des organismes

Dans les plantes, nous devrions rechercher:

• Capsule de spores et rhizoïdes dans les mousses

• Tige, feuilles, racines, fleurs, fruits et graines dans les plantes

Chez les animaux, certaines caractéristiques importantes à rechercher sont :

• Segmentation, présence de membres et, nombre de parties du corps, présence et nombre d'antennes

Ceux-ci se trouvent dans le phylum arthropoda:

• Fentes viscérales, notochorde, tube nerveux, fourrure ou poils, écailles, nageoires, glandes mammaires, plumes et ailes

• Ceux-ci se trouvent dans les accords

Nomenclature binominale

• Les organismes sont connus par leurs noms locaux

• Les scientifiques utilisent des noms scientifiques pour pouvoir communiquer facilement entre eux

• Cette méthode de dénomination utilise deux noms, et est appelée nomenclature binomiale

• Le prénom est le nom de genre : (nom générique) qui commence par une majuscule

• Le deuxième nom est le nom de l'espèce (nom spécifique) qui commence par une petite lettre

• Les deux noms sont soulignés ou écrits en italique

• L'homme appartient au genre Homo et à l'espèce sapiens

• Le nom scientifique de l'homme est donc Homo sapiens

• Le maïs appartient au genre Zea, et l'espèce peut

• Le nom scientifique du maïs est Zea mays

• Utilisation de filets de collecte, d'instruments de coupe et de lentilles à main

• Les forceps sont utilisés pour collecter les animaux rampants et lents

• Les filets de balayage sont utilisés pour attraper les insectes volants

• Un instrument de coupe tel que le scapel est utilisé pour couper l'échantillon, par ex. faire des sections

• La lentille à main est utilisée pour agrandir les petites plantes et animaux

• Le dessin de l'organisme agrandi est fait et le grossissement linéaire de chaque calculé

Collecte et observation détaillée des petites plantes et animaux

Recherchez les éléments suivants :

• Plantes de mousse : rhizoïdes et capsules de spores

• Plantes de fougère : Rhizomes à racines adventives grandes feuilles (frondes) avec Sori (grappes de sporanges)

• Plantes à graines : Arbre/arbuste (ligneux) ou non ligneux (herbes aromatiques) p. haricot

• Système racinaire - fibreux, adventice et racine pivotante

• Tige - position et longueur des entre-nœuds

• Type de feuilles - simples ou composées disposées en alternes, opposées ou verticillées

• Fleur - couleur, nombre de parties, taille et position relative de chacune :

• Fruits - frais ou secs comestibles ou non comestibles

• Graines - monocotylédones ou dicotylédones

Petits animaux, par ex. vers de terre, tique, sauterelle, papillon, coléoptères

Observez ces animaux pour voir :

• Présence ou absence d'ailes

• La cellule est l'unité de base d'un organisme

• Tous les organismes vivants sont constitués de cellules

• Certains organismes sont constitués d'une seule cellule et d'autres sont dits multicellulaires

• D'autres organismes sont constitués de nombreuses cellules et sont dits multicellulaires

• Les cellules sont trop petites pour être vues à l'œil nu

• Ils ne peuvent être vus qu'à l'aide d'un microscope

Le microscope est utilisé pour agrandir des objets

• Le pouvoir grossissant est généralement inscrit sur l'objectif

• Pour savoir combien de fois un échantillon est agrandi, la puissance d'agrandissement de l'objectif est multipliée par celle de l'oculaire

• Si la lentille de grossissement de l'oculaire est x10 et la lentille de l'objectif est x4, le grossissement total est x40

• Le grossissement n'a pas d'unités

• Il devrait toujours avoir le signe de multiplication

• Tournez l'objectif de faible puissance jusqu'à ce qu'il s'enclenche

• En regardant à travers l'oculaire, assurez-vous que suffisamment de lumière passe à travers en ajustant le miroir

• Ceci est indiqué par une zone circulaire lumineuse connue sous le nom de champ de vision

• Placer la lame contenant l'échantillon sur scène et la clipser en position

• Assurez-vous que l'échantillon est au centre du champ de vision

• À l'aide du bouton de réglage grossier, amenez l'objectif de faible puissance au point le plus bas

• Tournez doucement le bouton jusqu'à ce que l'échantillon soit net

• Si des détails plus fins sont requis, utilisez le bouton de réglage fin

• Lorsque vous utilisez un objectif à haute puissance, déplacez toujours le bouton de réglage fin vers le haut

• Un grand soin doit être pris lors de sa manipulation

• Éloignez-le du bord du banc lorsque vous l'utilisez

• Tenez-le toujours à deux mains lorsque vous le déplacez dans le laboratoire

• Nettoyez les lentilles avec du papier de nettoyage spécial pour lentilles

• Assurez-vous que l'objectif de faible puissance s'enclenche en position alignée avec la lentille de l'oculaire avant et après utilisation

• Rangez le microscope dans un endroit à l'abri de la poussière et de l'humidité

Structure cellulaire vue au microscope optique

Membrane cellulaire (membrane plasmique):

• Il s'agit d'une fine membrane renfermant le contenu des cellules

• Il contrôle le mouvement des substances dans et hors de la cellule

• Il s'agit d'une substance gélatineuse dans laquelle des processus chimiques sont effectués

• Dispersées dans tout le cytoplasme se trouvent de petites structures appelées organites

• Comme une cellule animale, la cellule végétale a une membrane cellulaire, un cytoplasme et un noyau

• Les cellules végétales ont une vacuole centrale permanente

Il contient de la sève cellulaire où sont stockés les sucres et les sels

• C'est la limite la plus externe d'une cellule végétale

• Entre les cellules se trouve une lamelle médiane en pectate de calcium

• Avec des techniques de coloration spéciales, il est possible d'observer des chloroplastes

• Ce sont des structures qui contiennent de la chlorophylle, le pigment vert responsable du piégeage de la lumière pour la photosynthèse

Le Microscope Electronique (EM)

• Capable de grossir jusqu'à 500 000 fois

• L'échantillon est monté dans une chambre à vide à travers laquelle un faisceau d'électrons est dirigé

• L'image est projetée sur une plaque photographique

• L'inconvénient majeur du microscope électronique est qu'il ne peut pas être utilisé pour observer des objets vivants

• Cependant, il offre un grossissement et une résolution plus élevés (capacité à voir les points proches séparément) que le microscope optique afin que l'échantillon puisse être observé plus en détail

Structure cellulaire vue au microscope électronique

• Au microscope électronique, la membrane plasmique est vue comme une double couche

• Il s'agit d'une couche lipidique prise en sandwich entre deux couches de protéines

• Cet arrangement est connu sous le nom de membrane unitaire et montre deux couches lipidiques avec des protéines à l'intérieur

• Les substances sont transportées à travers la membrane par transport actif et diffusion

• Il s'agit d'un réseau de structures tubulaires s'étendant dans tout le cytoplasme de la cellule

• Il sert de réseau de voies par lesquelles les matériaux sont transportés d'une partie de la cellule à l'autre

• Un RE incrusté de ribosomes, il est appelé réticulum endoplasmique rugueux

• Un RE dépourvu de ribosomes est appelé réticulum endoplasmique lisse

• Le réticulum endoplasmique rugueux transporte les protéines tandis que le réticulum endoplasmique lisse transporte les lipides

• Ce sont de petites structures sphériques attachées au RE

• Ils sont constitués de protéines et d'acide ribonucléique (ARN)

• Ils agissent comme des sites de synthèse de protéines

• Les corps de Golgi sont de minces sacs en forme de plaques disposés en piles et distribués de manière aléatoire dans le cytoplasme

• Leur fonction est l'emballage et le transport des glycol-protéines

• Ils produisent également des lysosomes

• Chaque mitochondrie est un organite en forme de bâtonnet

• Composé d'une membrane externe lisse et d'une membrane interne pliée

• Les plis de la membrane interne sont appelés crêtes

• Ils augmentent la surface de respiration

• Les compartiments internes appelés la matrice

• Les mitochondries sont les sites de la respiration cellulaire, où l'énergie est produite

• Ce sont des vésicules contenant des enzymes hydrolytiques

• Ils sont impliqués dans la dégradation des micro-organismes, des macromolécules étrangères et des cellules et organites endommagés ou usés

• Le noyau est entouré d'une membrane nucléaire qui est une membrane unitaire

• La membrane nucléaire a des pores à travers lesquels les matériaux peuvent se déplacer vers le cytoplasme environnant

• Le noyau contient des protéines et de l'acide nucléique acide désoxyribonucléique (ADN) et ARN

• Les chromosomes se trouvent dans le noyau

• Ils sont porteurs de l'information génétique de la cellule

• Le nucléole est également situé dans le noyau mais il n'est visible que pendant la phase de non division de la cellule

• Ceux-ci ne se trouvent que dans les cellules photosynthétiques

• Chaque chloroplaste se compose d'une unité externe

membrane renfermant une série de membranes interconnectées appelées lamelles

• À divers points de leur longueur, les lamelles forment des piles de structures en forme de disque appelées grana

• Les lamelles sont noyées dans un matériau granulaire appelé stroma

• Les chloroplastes sont des sites de photosynthèse

• La réaction lumineuse a lieu dans les lamelles tandis que les réactions sombres ont lieu dans le stroma

Comparaison entre cellule animale et cellule végétale

Les cellules sont spécialisées pour remplir différentes fonctions chez les plantes et les animaux

• Les cellules de palissade ont de nombreux chloroplastes pour la photosynthèse

• Les cellules ciliées des racines sont longues et fines pour absorber l'eau du sol

• Les globules rouges ont de l'hémoglobine qui transporte l'oxygène

• Les spermatozoïdes ont une queue pour nager jusqu'à l'œuf

• Les cellules d'organismes multicellulaires qui remplissent la même fonction sont regroupées pour former un tissu

• Chaque tissu est donc constitué de cellules spécialisées pour remplir une fonction particulière

Tissus animaux - Exemples de tissus animaux

• Un organe est composé de différents tissus

• par exemple le cœur, les poumons, les reins et le cerveau chez les animaux et les racines, les tiges et les feuilles chez les plantes

• Les organes qui travaillent ensemble forment un système d'organes

• Système digestif, excréteur, nerveux et circulatoire chez les animaux et système de transport et de soutien chez les plantes

• Différents systèmes organiques forment un organisme

Observation et identification de parties d'un microscope optique et de leurs fonctions

• Un microscope optique est fourni

• Diverses parties sont identifiées et observées

• Le dessin et l'étiquetage du microscope sont effectués

• Les fonctions des parties du microscope sont indiquées

• Calculs de grossissement total effectués à l'aide de la formule

• Grossissement de la lentille de l'oculaire x grossissement de la lentille de l'objectif

Préparation et observation de lames temporaires de cellules végétales

• Un morceau d'épiderme est fabriqué à partir de la feuille charnue d'un bulbe d'oignon

Il est placé sur une lame de microscope et une goutte d'eau est ajoutée

• Une goutte d'iode est ajoutée et une lamelle placée sur le dessus

• Les observations sont faites, sous objectif de faible et moyenne puissance

• La paroi cellulaire et le noyau sont plus foncés que les autres parties

• Un dessin étiqueté est fait

• Les éléments suivants sont notés : noyau, paroi cellulaire, cytoplasme et membrane cellulaire

Observation de lames permanentes de cellules animales

• Des lames permanentes de cellules animales sont obtenues, par exemple des cellules de la joue, des cellules nerveuses et des cellules musculaires

• La lame est montée sur le microscope et les observations sont faites sous des objectifs à faible et moyenne puissance

• Des dessins étiquetés des cellules sont réalisés

• Une comparaison entre les cellules végétales et animales est faite

Observation et estimation de la taille des cellules et calcul du grossissement des cellules végétales

• À l'aide de l'objectif à faible puissance, une règle transparente est placée sur la platine du microscope

• Une estimation du diamètre du champ de vision est faite en millimètres

• Ceci est converti en micromètres (1mm=1000u)

• Une lame préparée de cellules épidermiques d'oignon est montée

• Les cellules au centre du champ de vision sont comptées de gauche à droite et de haut en bas

• Le diamètre du champ de vision est divisé par le nombre de cellules allongées dans le sens de la longueur pour donner une estimation de la longueur et de la largeur de chaque cellule

Signification de physiologie cellulaire

• Le terme physiologie fait référence aux fonctions qui se produisent dans les organismes vivants

• La physiologie cellulaire fait référence au processus par lequel les substances se déplacent à travers la membrane cellulaire

• Plusieurs processus physiologiques ont lieu à l'intérieur de la cellule, par exemple la respiration

• L'oxygène et le glucose nécessaires entrent dans la cellule tandis que l'oxyde de carbone (IV) et l'eau produits quittent la cellule à travers la membrane cellulaire

Structure et propriétés de la membrane cellulaire

• La membrane cellulaire est la barrière protectrice qui abrite le contenu cellulaire

• Le mouvement de toutes les substances entrant et sortant des cellules a lieu à travers la membrane cellulaire

• Il est composé de molécules de protéines et de lipides

• Les molécules lipidiques ont un groupe phosphate attaché à une extrémité

• Ils sont alors référés aux phospholipides

• Les phospholipides sont disposés pour former une double couche

• Les extrémités avec groupe phosphate sont tournées vers l'extérieur

• les protéines sont dispersées dans toute la double couche lipidique

• Certaines de ces protéines agissent comme des molécules porteuses qui canalisent du matériel à l'intérieur et à l'extérieur des cellules

• La membrane cellulaire laisse passer certaines molécules librement tandis que d'autres le traversent difficilement et d'autres encore ne le traversent pas du tout

• Il s'agit d'une perméabilité sélective et la membrane cellulaire est décrite comme semi-perméable

Propriétés de la membrane cellulaire

• La membrane cellulaire est semi-perméable

• il laisse passer plus facilement les petites molécules solubles dans les lipides que les molécules solubles dans l'eau

• ceci est dû à la présence de la double couche de phospholipides Polarité

• La membrane cellulaire a des charges électriques à travers sa surface

il a des ions chargés positivement à l'extérieur et des ions chargés négativement à l'intérieur

cette propriété contribue aux impulsions électriques envoyées le long des cellules nerveuses

• Sensibilité aux changements de température et de pH

• Les températures très élevées détruisent la nature de semi-perméabilité de la membrane cellulaire car les protéines sont dénaturées par des valeurs de pH extrêmes qui ont le même effet sur la perméabilité de la membrane

• Certains des processus physiologiques incluent la diffusion, l'osmose et le transport actif

• La diffusion est le mouvement de molécules ou d'ions d'une région de forte concentration vers une région de faible concentration aidé par un gradient de concentration

• la diffusion continue tant qu'il y a une différence de concentration entre deux régions (gradient de concentration)

• S'arrête lorsqu'un équilibre est atteint, c'est-à-dire

, lorsque la concentration des molécules est la même dans les deux régions

• La diffusion est un processus qui se produit à l'intérieur des organismes vivants ainsi que dans l'environnement extérieur

Facteurs affectant la diffusion

Le gradient de concentration

Une augmentation de la concentration de molécules dans une région entraîne un gradient de concentration plus raide qui à son tour augmente le taux de diffusion

Une température élevée augmente l'énergie cinétique des molécules

Ils se déplacent plus rapidement, ce qui entraîne une augmentation du taux de diffusion, et vice versa

Taille des molécules ou des ions

Plus la taille des molécules ou des ions est petite, plus leur mouvement est rapide, donc un taux de diffusion plus élevé

Plus les molécules ou les ions diffusant sont denses, plus la vitesse de diffusion est lente, et vice versa

Le milieu à travers lequel la diffusion se produit affecte également la diffusion de molécules ou d'ions

Par exemple, la diffusion des molécules à travers les milieux gazeux et liquides est plus rapide qu'à travers un milieu solide

Il s'agit de l'épaisseur ou de la finesse de la surface à travers laquelle la diffusion se produit

Le taux de diffusion est plus rapide lorsque la distance est petite, c'est-à-dire une surface mince

Rapport surface/volume

Plus le rapport surface/volume est grand, plus la vitesse de diffusion est rapide

Par exemple, dans les petits organismes tels que les amibes, le rapport surface/volume est plus grand, donc une diffusion plus rapide que dans les plus grands organismes

Rôle de la diffusion dans les organismes vivants

Certains processus qui dépendent de la diffusion sont les suivants :

• Échange gazeux : le mouvement des gaz à travers les surfaces respiratoires se fait par diffusion

• Absorption de matériaux dans les cellules Les cellules obtiennent des matières premières et des nutriments du liquide tissulaire environnant et du sang par diffusion, par exemple, le glucose nécessaire à la respiration se diffuse du sang et du liquide tissulaire dans les cellules

• Excrétion : l'élimination des déchets métaboliques tels que l'oxyde de carbone (IV) et l'ammoniac hors des cellules se fait par diffusion

• L'absorption des produits finaux de la digestion des intestins se fait par diffusion

• L'osmose est le mouvement des molécules d'eau d'une région à forte concentration en eau vers une région à faible concentration en eau à travers une membrane semi-perméable

• L'osmose est un type spécial de diffusion qui implique le mouvement des molécules d'eau uniquement et non des molécules de soluté

• L'osmose a lieu dans les cellules à travers la membrane cellulaire ainsi qu'à travers les membranes non vivantes

• par exemple des tubes de cellophane ou de visking qui sont également semi-perméables

• C'est un processus purement physique

Facteurs affectant l'osmose

Taille des molécules de soluté

L'osmose ne se produit que lorsque les molécules de soluté sont trop grosses pour traverser une membrane semi-perméable

Le gradient de concentration

L'osmose se produit lorsque deux solutions de concentration inégale de soluté sont séparées par une membrane semi-perméable

Les températures élevées augmentent le mouvement des molécules d'eau et influencent donc l'osmose

Cependant, des températures trop élevées dénaturent les protéines de la membrane cellulaire et l'osmose s'arrête

L'augmentation de la pression affecte le mouvement des molécules d'eau

Lorsque la pression augmente à l'intérieur d'une cellule végétale, l'osmose diminue

Rôles de l'osmose dans les organismes vivants

Les processus suivants dépendent de l'osmose dans les organismes vivants :

• Mouvement de l'eau dans les cellules à partir du liquide tissulaire environnant et également de cellule à cellule

• Absorption de l'eau du sol et dans les racines des plantes

• Le soutien chez les plantes, en particulier les herbacées, est fourni par la pression de turgescence, qui résulte de l'apport d'eau par osmose

• Absorption d'eau du tube digestif chez les mammifères

• Réabsorption d'eau dans les tubules rénaux

• Ouverture et fermeture des stomates

Relations de l'eau dans les cellules végétales et animales

• Le milieu (solution) entourant les cellules ou organismes est décrit par les termes hypotonique, hypertonique et isotonique

• Une solution dont la concentration en soluté est supérieure à celle de la sève cellulaire est dite hypertonique

Une cellule placée dans une telle solution perd de l'eau dans son environnement par osmose

• Une solution dont la concentration en soluté est inférieure à celle de la sève cellulaire est dite hypotonique

Une cellule placée dans une telle solution gagne de l'eau de l'environnement par osmose

• Une solution qui a la même concentration de soluté que la sève cellulaire est dite isotonique

Lorsqu'une cellule est placée dans une telle solution, il n'y aura pas de mouvement net d'eau à l'intérieur ou à l'extérieur de la cellule

• Le terme pression osmotique décrit la tendance de la solution à forte concentration en soluté à attirer de l'eau en elle-même lorsqu'elle est séparée de l'eau distillée ou de la solution diluée par une membrane semi-perméable

• La pression osmotique est mesurée par un osmomètre

• Lorsque les cellules végétales sont placées dans de l'eau distillée ou dans une solution hypotonique, la pression osmotique dans les cellules est supérieure à la pression osmotique du milieu

• Cela provoque l'entrée de l'eau dans les cellules par osmose

• L'eau s'accumule dans la vacuole qui grossit

• En conséquence, le cytoplasme est poussé vers l'extérieur et il presse à son tour la membrane cellulaire à côté de la paroi cellulaire

• Cela crée une pression d'eau (pression hydrostatique) à l'intérieur de la cellule

• Lorsque la cellule est étirée au maximum, la paroi cellulaire empêche toute nouvelle entrée d'eau dans la cellule

• Ensuite, la cellule est dite complètement turgescente

• La pression hydrostatique développée est connue sous le nom de pression de turgescence

• Lorsqu'une cellule végétale est placée dans un milieu hypertonique, elle perd de l'eau par osmose

• La pression osmotique de la cellule est inférieure à celle du milieu

• La vacuole diminue de taille et le cytoplasme se rétrécit, ce qui fait que la membrane cellulaire perd le contact avec la paroi cellulaire

L'ensemble du processus est décrit comme la plasmolyse

• La plasmolyse naissante se produit lorsqu'une membrane cellulaire commence tout juste à perdre le contact avec la paroi cellulaire

• La plasmolyse peut être inversée en plaçant la cellule dans de l'eau distillée ou une solution hypotonique

• Cependant, la plasmolyse complète peut ne pas être inversée si la cellule reste dans cet état pendant longtemps

• Le terme flétrissement décrit la chute des feuilles et des tiges des plantes herbacées après que des quantités considérables d'eau aient été perdues par transpiration

• Il est observé dans les après-midi chauds et secs ou par temps sec

• C'est lorsque la quantité d'eau perdue par transpiration dépasse la quantité absorbée par les racines

• Les cellules individuelles perdent leur turgescence et deviennent plasmolysées et les feuilles et les tiges s'affaissent

• La condition est corrigée la nuit lorsque l'absorption d'eau par les racines se poursuit alors que la transpiration est absente

• Finalement, les plantes flétries peuvent mourir si l'eau du sol n'est pas augmentée par les précipitations ou l'arrosage

Relations de l'eau chez les plantes et les animaux

• L'hémolyse est l'éclatement de la membrane cellulaire des globules rouges libérant leur hémoglobine

• Il se produit lorsque les globules rouges sont placés dans de l'eau distillée ou une solution hypotonique

• C'est parce que la membrane cellulaire ne résiste pas à une nouvelle entrée d'eau par osmose après une prise d'eau maximale

• A lieu lorsque les globules rouges sont placés dans une solution hypertonique

• Ils perdent de l'eau par osmose, rétrécissent et leur forme se déforme

• Les cellules animales ont des mécanismes qui régulent leur équilibre en eau salée (osmorégulation) pour empêcher les processus ci-dessus qui conduisent à la mort des cellules

• Une Amibe placée dans de l'eau distillée, c'est-à-dire

solution hypotonique, élimine l'excès d'eau à l'aide d'une vacuole contractile

• Le taux de formation de vacuoles contractiles augmente

• Le transport actif est le mouvement de solutés tels que

glucose, acides aminés et ions minéraux

• D'une zone de faible concentration à une zone de forte concentration

• C'est un mouvement contre un gradient de concentration et donc de l'énergie est nécessaire

• En tant que tel, il n'a lieu que dans les organismes vivants

• L'énergie nécessaire vient de la respiration

• Certaines protéines de la membrane de la surface cellulaire responsables de ce mouvement sont appelées protéines porteuses ou protéines de canal

• La forme de chaque type de protéine porteuse est spécifique au type de substances véhiculées à travers elle

• Il a été démontré que la substance s'insère dans une fente particulière sur la molécule de protéine,

• Au fur et à mesure que la protéine passe d'une forme à une autre, la substance est déplacée et de l'énergie est dépensée

Facteurs affectant le transport actif

• L'énergie nécessaire au transport actif est fournie par la respiration

• Une augmentation de la quantité d'oxygène entraîne un taux de respiration plus élevé

• Si une cellule est privée d'oxygène, le transport actif s'arrête

• Une température optimale est requise pour la respiration, donc pour le transport actif

• Les températures très élevées dénaturent les enzymes respiratoires

• Les températures très basses inactivent également les enzymes et le transport actif s'arrête

Disponibilité des glucides

• Les glucides sont les principaux substrats de la respiration

• L'augmentation de la quantité de glucides entraîne une plus grande production d'énergie pendant la respiration et donc un transport plus actif

• Le manque de glucides provoque l'arrêt du transport actif

• Poisons métaboliques, par ex. le cyanure inhibe la respiration et arrête le transport actif en raison du manque d'énergie

Rôle du transport actif dans les organismes vivants

Processus nécessitant un transport actif :

• Absorption des sels minéraux du sol dans les racines des plantes

• Absorption des produits finaux de la digestion, par ex. glucose et acides aminés du tube digestif dans la circulation sanguine

• Excrétion des produits métaboliques, par exemple l'urée à partir des cellules

• Réabsorption de substances utiles et de sels minéraux dans les capillaires sanguins à partir des tubules rénaux

• Mécanisme de pompe à sodium dans les cellules nerveuses

• Réabsorption des matériaux utiles du fluide tissulaire dans la circulation sanguine

1. Expérience pour démontrer la diffusion

• Diverses substances colorées telles que : des colorants, des extraits de plantes et des produits chimiques comme le pennanganate de potassium sont utilisés

• Les cristaux de manganate de potassium (VII) sont introduits au fond d'un bécher rempli d'eau à l'aide d'un tube en verre ou d'une paille qui est ensuite retirée

• Des observations sont faites et la disparition des cristaux et la coloration uniforme subséquente de l'eau sont notées

2. Expérience pour démontrer l'osmose à l'aide d'un Thbing Visking

• Une bande de tube visking de 8 à 10 cm est coupée et attachée à une extrémité à l'aide d'un fil solide

• Environ 2 ml de solution de saccharose à 25% sont mis à l'intérieur et l'autre extrémité attachée avec du fil

• La tubulure est lavée à l'eau courante puis éponge pour sécher

• Il est immergé dans un bécher contenant de l'eau distillée et laissé pendant au moins une heure ou toute la nuit

• On observera alors que la tubulure visking a fortement augmenté de taille et est devenue ferme

• Une expérience de contrôle peut être mise en place en utilisant de l'eau distillée à l'intérieur du tube visking à la place de la solution de saccharose

3. expérience pour montrer l'osmose en utilisant des tissus vivants

• Les tubercules de pomme de terre irlandais sont pelés et évidés pour créer un espace creux au centre

• Une solution de saccharose est placée à l'intérieur du creux et le tubercule de pomme de terre est placé dans un bécher ou une boîte de Pétri avec de l'eau distillée

Un contrôle est réglé à l'aide d'une pomme de terre bouillie

• Un autre utilisant de l'eau distillée à l'intérieur du creux à la place de la solution de sucre

• L'expérience est laissée de 3 heures à 24 heures

4. Expérience pour démontrer la turgescence et la plasmolyse dans les cellules épidermiques d'oignon

• On obtient deux bandes d'épiderme d'oignon

• L'un est placé sur une lame avec de l'eau distillée tandis que l'autre est placé sur une lame avec une solution de saccharose à 25% et une lamelle placée sur chaque

• L'épiderme monté est observé au microscope à faible grossissement puis laissé pendant 30 minutes

• Après 30 minutes, les observations sont à nouveau effectuées

Les cellules dans l'eau distillée se sont considérablement agrandies

Les cellules dans 25 % de saccharose ont rétréci

Nutrition chez les plantes et les animaux

• La structure externe de la feuille se compose d'un pétiole ou d'un pétiole et d'un large limbe ou limbe

• Le limbe a une nervure centrale principale d'où proviennent les plus petites veines

• Le contour de la feuille est la marge et la pointe forme le sommet

• C'est la couche externe des cellules, normalement une cellule d'épaisseur

• On le trouve à la fois sur les surfaces supérieures et inférieures des feuilles

• Les cellules sont disposées bout à bout

• L'épiderme offre une protection et maintient la forme de la feuille

• Il est recouvert d'une couche de cuticule qui réduit l'évaporation

Le mésophylle foliaire se compose de la couche palissadique, à côté de l'épiderme supérieur, et de la couche spongieuse à côté de l'épiderme inférieur

Palissade Couche mésophylle Les cellules sont allongées et disposées les unes à côté des autres, laissant des espaces d'air étroits

Ceux-ci contiennent de nombreux chloroplastes et sont les principales cellules photosynthétiques

Dans la plupart des plantes, les chloroplastes sont distribués assez uniformément dans tout le cytoplasme

Chez certaines plantes poussant dans des habitats ombragés et peu éclairés, la plupart des chloroplastes migrent vers la région supérieure des cellules de la palissade afin de maximiser l'absorption de la lumière limitée disponible

Couche de mésophylle spongieuse

• Les cellules sont de forme sphérique

• Ils sont disposés de manière lâche, avec de grands espaces intercellulaires entre eux

• Les espaces sont remplis d'air et sont liés aux pores stomatiques

• Les cellules du mésophylle spongieux ont moins de chloroplastes que les cellules du mésophylle palissade

• Ceux-ci sont constitués des tissus du xylème et du phloème

• Le xylème transporte l'eau et les sels minéraux vers les feuilles

• Le phloème transporte les aliments fabriqués dans la feuille vers les autres parties de la plante et des organes de stockage vers d'autres parties

Adaptations de la feuille pour la photosynthèse

• Présence de veines avec faisceaux vasculaires

Les vaisseaux Xylem transportent l'eau pour la photosynthèse

• Phloem transporte les aliments fabriqués des feuilles vers d'autres parties de la plante

• Le limbe de la feuille est mince pour permettre la pénétration de la lumière sur une courte distance pour atteindre les cellules photosynthétiques

• La lame large offre une grande surface pour l'absorption de la lumière et de l'oxyde de carbone (IV)

• La cuticule transparente et la couche épidermique permettent à la lumière de pénétrer dans les cellules du mésophylle

• Les cellules de palissade sont proches de l'épiderme supérieur pour une absorption maximale de la lumière

• La présence de nombreux chloroplastes dans le mésophylle palissade piège un maximum de lumière

• Les chloroplastes contiennent de la chlorophylle qui piège l'énergie lumineuse

• La couche de mésophylle spongieuse a de grands espaces d'air intercellulaires permettant l'échange gazeux

• Présence de stomates pour un échange gazeux efficace (entrée d'oxyde de carbone (IV) dans la feuille et sortie d'oxygène)

• Disposition en mosaïque des feuilles pour éviter le chevauchement des feuilles, de sorte que chaque feuille est exposée à la lumière

Structure et fonction des chloroplastes

• Les chloroplastes sont de gros organites (5 um de diamètre) trouvés dans le cytoplasme des cellules végétales vertes

• Ils sont visibles au microscope optique

• Ils contiennent de la chlorophylle, un pigment vert et d'autres caroténoïdes de couleur jaune, orange et rouge

• Certaines plantes ont des feuilles rouges ou violettes en raison de l'abondance de ces autres pigments

• La chlorophylle absorbe l'énergie lumineuse et la transforme en énergie chimique

• Les autres pigments absorbent la lumière mais seulement pour la transmettre à la chlorophylle

• Les deux forment l'enveloppe du chloroplaste

• La membrane interne renferme un système de membranes appelées lamelles

• À intervalles, les membranes forment des piles de sacs liquides appelés grana (granum singulier)

• Le chloroplaste et d'autres pigments sont attachés au grana

• Entre les lamelles se trouve un stroma semblable à un gel, qui contient des grains d'amidon et des gouttelettes lipidiques

• Les enzymes pour la réaction au stade sombre (stade indépendant de la lumière) sont intégrées dans le stroma

• Les enzymes pour le stade dépendant de la lumière se produisent dans le grana

• Absorption de la lumière par la chlorophylle et d'autres pigments

• Le stade léger de la photosynthèse se produit sur le grana

(transformation de l'énergie lumineuse en énergie chimique

) • La fixation du carbone pour former des glucides a lieu dans le stroma qui contient des enzymes pour le stade sombre de la photosynthèse

Processus de photosynthèse

• La photosynthèse implique une série de réactions chimiques, qui ont toutes lieu à l'intérieur des chloroplastes

• Une équation générale pour la photosynthèse est :

Carbone (IV) Oxyde + Eau énergie lumineuse --- Glucose + Oxygène Chlorophylle

• La réaction se déroule en deux phases ou étapes principales

• L'état initial nécessite de la lumière et il est appelé stade dépendant de la lumière ou simplement stade de la lumière

• Elle a lieu sur les surfaces des lamelles

• Ses produits sont utilisés dans l'étape sombre

• Le stade sombre ne nécessite pas de lumière bien qu'il se produise à la lumière et s'appelle stade indépendant de la lumière

• Deux réactions ont lieu qui produisent des matières premières pour l'étape sombre :

• L'énergie lumineuse divise les molécules d'eau en hydrogène et oxygène

• Ce processus est appelé photolyse

• L'hydrogène est absorbé par un accepteur d'hydrogène appelé Nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADP) tandis que l'oxygène est libéré comme sous-produit

2H2O(l) énergie lumineuse4H+O2 photolyse

• L'énergie lumineuse frappe les molécules de chlorophylle et déclenche une série de réactions entraînant la production d'une molécule à haute énergie appelée adénosine triphophate (ATP)

• Cette étape implique la fixation du carbone, c'est-à-dire

la réduction de l'oxyde de carbone (IV) par addition d'hydrogène pour former des glucides

• Il utilise les produits formés lors de la phase lumineuse

Oxyde de carbone (IV) + hydrogène --- Glucides

• La synthèse des glucides n'a pas lieu dans une simple réaction en ligne droite comme le montre l'équation ci-dessus

• Il implique une série d'étapes qui constituent ce qu'on appelle le cycle de Calvin

• L'oxyde de carbone (IV) est capté par un composé décrit comme un accepteur d'oxyde de carbone (IV)

• Il s'agit d'un composé à 5 carbones connu sous le nom de biphosphate de ribulose et il se forme un composé à six carbones qui est instable et se divise en deux composés à trois carbones

• L'hydrogène de la réaction lumineuse est ajouté au composé à trois carbones en utilisant l'énergie (ATP) de la réaction lumineuse

• Le résultat est un sucre à trois carbones (triose), (phosphoglycérate ou PGA)

• C'est le premier produit de la photosynthèse

• Le glucose, d'autres sucres ainsi que l'amidon sont fabriqués à partir de la condensation des molécules de sucre triose

• Le premier produit est un sucre à 3 carbones qui se condense pour former du glucose (sucre 6-C)

• À partir du glucose, du saccharose et éventuellement de l'amidon est fabriqué

• Le saccharose est la forme sous laquelle les glucides sont transportés des feuilles vers d'autres parties de la plante

• L'amidon est le produit de stockage

• D'autres substances comme les huiles et les protéines sont fabriquées à partir de sucres

• Cela implique l'incorporation d'autres éléments, par ex. azote, phosphore et soufre

Facteurs influençant la photosynthèse

• Certains facteurs doivent être pris en compte avant que la photosynthèse puisse avoir lieu

• Le taux ou la quantité de photosynthèse est également influencé par la quantité ou la qualité de ces mêmes facteurs

Concentration d'oxyde de carbone (IV)

• L'oxyde de carbone (IV) est l'une des matières premières de la photosynthèse

• Aucun amidon n'est formé lorsque les feuilles sont enfermées dans une atmosphère sans oxyde de carbone (IV)

• La concentration d'oxyde de carbone (IV) dans l'atmosphère reste assez constante à environ 0,03 % en volume

• Cependant, il est possible de faire varier la concentration en oxyde de carbone (IV) dans des conditions expérimentales

• L'augmentation de la concentration en oxyde de carbone (IV) jusqu'à 0,1 % augmente le taux de photosynthèse

• Une augmentation supplémentaire réduit le taux

• La lumière fournit l'énergie nécessaire à la photosynthèse

• Les plantes conservées dans l'obscurité ne forment pas d'amidon

• Généralement, l'augmentation de l'intensité lumineuse jusqu'à un certain optimum, augmente le taux de photosynthèse

• L'optimum dépend de l'habitat de la plante

• Les plantes qui poussent dans des endroits ombragés ont un optimum inférieur à celles qui poussent dans des endroits ensoleillés

• L'eau est nécessaire comme matière première pour la photosynthèse

• La quantité d'eau disponible affecte grandement le taux de photosynthèse

• Plus il y a d'eau disponible, plus le taux de photosynthèse, donc la quantité de nourriture fabriquée

• L'effet de l'eau sur la photosynthèse ne peut être déduit qu'à partir du rendement des cultures

• C'est le principal déterminant du rendement (facteur limitant sous les tropiques)

• Les réactions impliquées dans la photosynthèse sont catalysées par une série d'enzymes

• Une température adaptée est donc nécessaire

• La température optimale pour la photosynthèse dans la plupart des plantes est d'environ 30 "C

• Cela dépend de l'habitat naturel de la plante

• Certaines plantes dans les régions tempérées ont 20°C comme température optimale tandis que d'autres dans les tropiques ont 45°C comme température optimale

• Le taux de photosynthèse diminue avec une diminution de la température en dessous de l'optimum

• Dans la plupart des plantes, la photosynthèse s'arrête lorsque les températures approchent de 0°C bien que certaines espèces de plantes arctiques puissent la photosynthèse à -2°C voire -3°C

• De même, l'augmentation de la température au-dessus de l'optimum diminue la vitesse et finalement les réactions s'arrêtent à des températures supérieures à 40°c en raison de la dénaturation enzymatique

• Cependant, certaines algues qui vivent dans les sources chaudes, par ex. Les oscillateurs peuvent faire la photosynthèse à 75°C

• La chlorophylle piège ou exploite l'énergie de la lumière

• Les feuilles sans chlorophylle ne forment pas d'amidon

Composés chimiques qui constituent des organismes vivants

• Toute matière est composée d'éléments chimiques, dont chacun existe sous la forme d'unités plus petites appelées atomes

• Certains éléments sont présents en grande quantité dans les êtres vivants

• Ceux-ci incluent le carbone, l'oxygène, l'hydrogène, l'azote, le soufre et le phosphore

• Les éléments se combinent pour former des composés

• Certains de ces composés sont organiques

• Les composés organiques contiennent des atomes de carbone combinés à de l'hydrogène et ils sont généralement complexes

• D'autres composés sont inorganiques

• La plupart des composés inorganiques ne contiennent ni carbone ni hydrogène et ils sont généralement moins complexes

• Les cellules contiennent des centaines de classes différentes de composés organiques

• Cependant, il existe quatre classes de composés organiques présents dans toutes les cellules

• Ce sont : les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques

• Les glucides sont des composés de carbone, d'hydrogène et d'oxygène

• L'hydrogène et l'oxygène se produisent dans le rapport de 2: 1 comme dans l'eau

• Les glucides sont classés en trois groupes principaux : les monosaccharides, les disaccharides et les polysaccharides

• Les atomes de carbone de ces sucres forment une chaîne à laquelle sont attachés des atomes d'hydrogène et d'oxygène

• Les monosaccharides sont classés selon le nombre d'atomes de carbone qu'ils possèdent

• La formule générale de ces monosaccharides est (CH2O)n où n est 6

• Ils ont le même nombre de molécules de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, c'est-à-dire

Propriétés des monosaccharides

• Ils sont solubles dans l'eau

• Ce sont tous des sucres réducteurs

• C'est parce qu'ils réduisent la solution de sulfate de cuivre (II) bleu lorsqu'ils sont chauffés en oxyde de cuivre qui est de couleur rouge et insoluble

Fonctions des monosaccharides

• Ils sont oxydés dans les cellules pour produire de l'énergie lors de la respiration

• Formation de molécules biologiques importantes, par ex. acide désoxyribonucléique (ADN) et acide ribonucléique (ARN)

• Certains monosaccharides sont des intermédiaires métaboliques importants, par ex. dans la photosynthèse et dans la respiration

• Les monosaccharides sont les unités à partir desquelles d'autres sucres plus complexes sont formés par condensation

• Ceux-ci contiennent deux unités monosaccharidiques

• Le processus chimique par lequel une grosse molécule (par exemple un disaccharide) est formée à partir de molécules plus petites est appelé condensation et implique une perte d'eau

Des exemples courants de disaccharides comprennent le saccharose, le maltose et le lactose

• C'est ce qu'on appelle l'hydrolyse et implique l'ajout de molécules d'eau

• Le même processus se déroule à l'intérieur des cellules grâce aux enzymes

Saccharose+eau_--hydrolyse-----------------glucose+fructose Propriétés des disaccharides

• Le maltose et le lactose sont des sucres réducteurs tandis que le saccharose est un sucre non réducteur

• Le saccharose est la forme sous laquelle les glucides sont transportés dans les plantes :

• C'est parce qu'il est soluble et chimiquement stable

• Le saccharose est un glucide de stockage dans certaines plantes, par exemple la canne à sucre et la betterave à sucre

• Les disaccharides sont hydrolysés pour produire des unités monosaccharides qui sont facilement métabolisées par la cellule pour fournir de l'énergie

• Si de nombreux monosaccharides sont réunis par condensation, un polysaccharide se forme

• Les polysaccharides peuvent être constitués de centaines voire de milliers d'unités monosaccharides

• Exemples de polysaccharides :

Importance et fonctions des polysaccharides

• Ce sont des glucides de stockage - amidon chez les plantes glycogène chez les animaux

• Ils sont hydrolysés en leurs unités monosaccharides contiguës et utilisés pour la respiration

• Ils forment un matériau structurel, par ex. la cellulose fabrique les parois cellulaires

• Les glucides se combinent avec d'autres molécules pour former des composés structurels importants dans les organismes vivants

Pectines : se combinent avec des ions calcium pour former du pectate de calcium

Chitine : combiner avec le groupe (NH)

Fait l'exosquelette des arthropodes et les parois des champignons

• Les graisses sont solides à température ambiante tandis que les huiles sont liquides

• Ils sont constitués d'atomes de carbone, d'oxygène et d'hydrogène

• Les unités structurelles des lipides sont les acides gras et le glycérol

• Les acides gras sont constitués de molécules à chaîne hydrocarbonée avec un groupe carboxyle (-COOH) à une extrémité

• Dans la synthèse d'un lipide, trois molécules d'acide gras se combinent avec une molécule de glycérol pour former un triglycéride

• Trois molécules d'eau sont perdues dans le processus

• Il s'agit d'une réaction de condensation et de l'eau se dégage

• Les lipides sont hydrolysés, par ex. lors de la digestion en acides gras et en glycérol, de l'eau est ajoutée

Glycérol + 3 Lipides d'hydrolyse grasse + Acides d'eau

• Les graisses sont insolubles dans l'eau mais se dissolvent dans les solvants organiques, par ex. dans les alcools

• Ils sont chimiquement inactifs, donc utilisés comme composés de stockage des aliments

• Matériaux structurels - en tant que matériau structurel, ils constituent la membrane cellulaire

• Source d'énergie - ce sont des molécules riches en énergie

Une molécule de lipide fournit plus d'énergie qu'une molécule d'hydrate de carbone

• Composé de stockage - Ils sont stockés comme réserves alimentaires dans les plantes

• Chez les animaux, par ex. mammifères, tous les excès de nourriture consommés sont convertis en graisses qui sont stockées dans le tissu adipeux et autour des organes internes tels que le cœur et les reins

• Isolation - Ils fournissent une isolation aux animaux vivant dans des climats froids

Beaucoup de graisse est stockée sous la peau, par exemple la graisse des phoques

• Protection - Les lipides complexes, par exemple la cire sur la surface des feuilles, protègent la plante contre la perte d'eau et la surchauffe

• Les graisses stockées autour de certains organes internes agissent comme des amortisseurs, protégeant ainsi les organes

• Source d'eau métabolique - les lipides lorsqu'ils sont oxydés produisent de l'eau métabolique qui complète les besoins en eau du corps

Les animaux du désert, par exemple le chameau, accumulent de grandes quantités de graisse dans la bosse qui, lorsqu'elles sont oxydées, libèrent de l'eau métabolique.

• Les protéines sont les composés organiques les plus abondants dans les cellules et constituent 50% du poids sec total

• Les protéines sont des composés composés de carbone, d'hydrogène, d'azote, d'oxygène et parfois de soufre et de phosphore

• Les unités structurelles des protéines sont des acides aminés

• La nature d'une protéine est déterminée par les types d'acides aminés qui la composent

• Il y a environ 20 acides aminés communs qui composent les protéines

Acides aminés essentiels et non essentiels

• Les acides aminés essentiels sont ceux qui ne peuvent pas être synthétisés dans le corps d'un organisme et doivent donc être apportés dans l'alimentation

• Il existe dix acides aminés essentiels pour l'homme

• Ce sont la valine, la leucine, la phénylalanine, la lysine, le tryptophane, l'isoleucine, la méthionine, la thréonine, l'histidine et l'arginine

• Les acides aminés non essentiels sont ceux que le corps peut synthétiser et n'ont donc pas besoin d'être disponibles dans l'alimentation

• Ce sont la glycine, l'alanine, l'acide glutamique, l'acide aspartique, la sérine, la tyrosine, la proline, la glutamine, l'arginine et la cystéine

• Les protéines sont essentielles dans l'alimentation car elles ne sont pas stockées dans l'organisme

• Les acides aminés en excès sont désaminés

Formation de protéines

• Les protéines sont constituées de nombreuses unités d'acides aminés reliées entre elles par des liaisons peptidiques

• Lorsque deux acides aminés sont réunis, un dipeptide est formé

• Le processus chimique impliqué est appelé condensation et une molécule d'eau est éliminée

• Lorsque de nombreux acides aminés sont réunis, une chaîne polypeptidique se forme

• La nature d'une protéine particulière dépend des types, du nombre et de la séquence des acides aminés à partir desquels elle est fabriquée

Fonctions des protéines en tant que protéines de matériaux structuraux

Des exemples de protéines structurelles comprennent :

En tant que composés chimiques fonctionnels

• Les enzymes sont des catalyseurs biologiques qui augmentent la vitesse de réaction chimique dans le corps

• Ils sont tous produits à l'intérieur des cellules

• Certains sont intracellulaires et catalysent des réactions au sein des cellules

• D'autres sont extracellulaires et sont sécrétés hors des cellules où ils agissent, par ex. enzymes digestives

Propriétés des enzymes

• Les enzymes sont de nature protéique

• Les enzymes sont spécifiques au type de réaction qu'elles catalysent

• C'est ce qu'on appelle la spécificité du substrat

• Les enzymes agissent en très petites quantités

• Ils restent inchangés après la réaction

• Ils catalysent des réactions réversibles

• Ils travaillent très vite (taux de rotation élevé) p. l'enzyme catalase agit sur 600 000 molécules de peroxyde d'hydrogène en une seconde

Les enzymes sont nommées en ajoutant le suffixe -ase à :

Facteurs affectant l'action enzymatique

• Les enzymes sont sensibles aux changements de température

• Généralement, la vitesse d'une réaction contrôlée par une enzyme double avec chaque augmentation de température de 10 °C

• Cependant, les températures supérieures à 40°C ne favorisent pas la réaction enzymatique

• C'est parce que les enzymes sont dénaturées par des températures élevées

• Chaque enzyme a une plage de pH particulière sur laquelle elle fonctionne le mieux

• Certaines enzymes fonctionnent mieux dans les milieux acides tandis que d'autres fonctionnent mieux dans les milieux alcalins

• De nombreuses enzymes fonctionnent bien dans des conditions neutres

• Dans des conditions où le substrat est en excès, la vitesse d'une réaction contrôlée par l'enzyme augmente à mesure que la concentration en enzyme augmente

Concentration du substrat

• Si la concentration du substrat est augmentée alors que celle de l'enzyme reste constante, la vitesse de la réaction augmentera pendant un certain temps puis deviendra constante

• Toute augmentation supplémentaire de la concentration du substrat n'entraînera pas d'augmentation correspondante de la vitesse de réaction

• Ce sont des substances qui entrent en compétition avec les substrats pour les sites actifs enzymatiques ou se combinent avec des enzymes et, par conséquent, elles inhibent la réaction enzymatique

• par exemple. certains médicaments, le cyanure et le gaz neurotoxique

• La plupart des enzymes nécessitent la présence d'autres composés appelés cofacteurs qui ne sont pas des protéines

• Il existe trois groupes de cofacteurs

• Ions inorganiques - par ex. fer, magnésium, cuivre et zinc

• Des molécules organiques complexes connues sous le nom de groupes prothétiques sont attachées à l'enzyme, par ex. flavine adénine dinucléotide (FAD) dérivée de la vitamine B2 (riboflavine)

• Co-enzymes, par ex. la co¬enzyme A est impliquée dans la respiration

• Toutes les coenzymes sont dérivées de vitamines

Nutrition chez les animaux = Hétérotrophisme

Signification et types d'hétérotrophisme

• Il s'agit d'un mode de nutrition par lequel les organismes se nourrissent de matière organique complexe provenant d'autres plantes ou animaux

• Tous les animaux sont hétérotrophes

• Leur mode d'alimentation est également dit holozoïque pour le distinguer d'autres types particuliers de nutrition hétérotrophe à savoir :

• Saprophytisme/saprotrophie- se produit dans la plupart des champignons et certaines formes de bactéries

• Les saprophytes se nourrissent de matière organique morte et provoquent sa décomposition ou sa décomposition

• Le parasitisme est un mode d'alimentation par lequel un organisme appelé parasite se nourrit ou vit dans un autre organisme appelé hôte et lui fait du mal

Modes d'alimentation chez les animaux

• Les animaux ont développé diverses structures pour capturer et ingérer de la nourriture

• Le type de structures présentes dépend de la méthode d'alimentation et du type de nourriture

• Les animaux carnivores se nourrissent d'animaux entiers ou de parties de leur chair

• Les animaux herbivores se nourrissent de matériel végétal

• Les animaux omnivores se nourrissent à la fois de plantes et de matières animales

• Les mâchoires et les dents des mammifères sont modifiées selon le type de nourriture consommée

• Les mammifères ont différents types de dents

• Chaque type de dents a un rôle particulier à jouer dans le processus d'alimentation

• Les mâchoires et les dents des mammifères sont modifiées selon le type de nourriture consommée

• Les mammifères ont différents types de dents

• Chaque type de dents a un rôle particulier à jouer dans le processus d'alimentation

• Cette condition est décrite comme hétérodont

• Les dents des reptiles et des amphibiens sont toutes de forme similaire et remplissent la même fonction

• Ils sont dits homodont

Types de dents de mammifères

• Les mammifères ont quatre types de dents

• Les incisives se trouvent à l'avant de la mâchoire

• Ils sont tranchants et sont utilisés pour mordre

• Les canines sont situées sur les côtés de la mâchoire

• Ils sont pointus et sont utilisés pour déchirer et percer

• Les prémolaires sont à côté des canines et les molaires sont à l'arrière de la mâchoire

• Les prémolaires et les molaires sont utilisées pour le concassage et le broyage

• Les dents ne sont remplacées qu'une seule fois dans la vie

• Le premier ensemble est le lait ou les dents de lait

• Celles-ci sont remplacées par la deuxième série ou les dents permanentes

• Une formule dentaire indique le type et le nombre de dents dans chaque moitié de la mâchoire

• Le nombre de dents dans la moitié de la mâchoire supérieure est représenté au-dessus d'une ligne et ceux de la mâchoire inférieure en dessous de la ligne

• La première lettre de chaque type de dents est utilisée dans la formule, c'est-à-dire

i = incisives, c = canines, pm = prémolaires et m = molaires

• Le nombre total est obtenu en multipliant par deux (pour les deux moitiés de chaque mâchoire)

Adaptation des dents à l'alimentation

• En général, les incisives sont pour couper, les canines pour déchirer tandis que les prémolaires et les molaires sont pour le meulage

• Cependant, des modifications spécifiques sont observées chez différents mammifères comme une adaptation au type de nourriture qu'ils mangent

• Les incisives sont longues et plates avec un bord tranchant en forme de ciseau pour la coupe

• Le revêtement d'émail est plus épais à l'avant qu'à l'arrière de sorte que lorsque la dent s'use, un bord tranchant est maintenu

• Les canines sont réduites ou absentes

• En cas d'absence, l'espace laissé est appelé le diastème

• Le diastème permet à la langue de retenir les aliments et de les pousser vers les grincements de dents à l'arrière de la bouche

• Ceux-ci sont striés transversalement

• Les arêtes des dents supérieures s'emboîtent dans les rainures des dents inférieures

• Cela donne une surface de meulage latérale

• Les dents des herbivores ont des racines ouvertes, c'est-à-dire

, large ouverture dans la cavité pulpaire

• Cela garantit un approvisionnement adéquat et continu de nourriture et d'oxygène à la dent

• Chez certains herbivores, comme les lapins et les éléphants, les incisives continuent de pousser tout au long de la vie

• Les incisives sont de taille réduite et pointues

• Ils sont bien adaptés pour saisir de la nourriture et tenir des proies

• Les canines sont longues, pointues et courbées

• Ils sont utilisés pour percer et déchirer la chair ainsi que pour l'attaque et la défense

Prémolaires et molaires : En général, ils sont longs et striés longitudinalement pour augmenter la surface de broyage

Dents carnassières : Ce sont les dernières prémolaires de la mâchoire supérieure et les premières molaires de la mâchoire inférieure

• Ils sont agrandis pour couper la chair

• Ils agissent comme une paire de cisailles

• Les dents des carnivores ont des racines fermées, c'est-à-dire

, seulement une très petite ouverture de la cavité pulpaire pour permettre à la nourriture et à l'oxygène de garder les dents en vie

• Une fois cassé, aucune repousse ne peut avoir lieu

• Les incisives ont une large surface de coupe

• Les canines sont carrément pointues pour déchirer

• Les prémolaires et les molaires ont des cuspides pour l'écrasement et le broyage

• Les prémolaires ont deux cuspides émoussées tandis que les molaires en ont trois à quatre

Structure interne de la dent

Couronner: La partie au-dessus de la gencive est recouverte par l'émail

Racine: La partie sous la gencive est recouverte par le ciment

Cou: La région est-elle au même niveau que la gencive

• Il forme la jonction entre la couronne et la racine

Les incisives et les canines n'ont qu'une seule racine

• Les prémolaires ont une ou deux racines tandis que les molaires ont deux à trois racines chacune

• À l'intérieur, la majeure partie de la dent est constituée de dentine qui se compose de cellules vivantes et s'étend jusqu'à la racine

• Il est composé de sels de calcium, de collagène et d'eau

• Il est plus dur que l'os mais s'use à l'usage

• C'est pourquoi il est recouvert d'émail qui est la substance la plus dure du corps d'un mammifère

Cavité pulpaire: Contient des vaisseaux sanguins qui fournissent des nutriments à la dentine et éliminent les déchets

• Il contient également des terminaisons nerveuses qui détectent la chaleur, le froid et la douleur

Ciment: Fixe fermement la dent à l'os de la mâchoire

• Les caries dentaires sont les trous ou les cavités qui se forment lorsque l'acide corrode l'émail et éventuellement la dentine

• Ce sont des maladies de la gencive

• La gencive devient enflammée et commence à saigner

• La progression de la maladie conduit à l'infection des fibres des membranes parodontales et la dent se détache

• Cette condition est connue sous le nom de pyorrhée

• Les maladies sont causées par un mauvais nettoyage des dents

• L'accumulation de particules alimentaires entraînant la formation de plaque, le manque de vitamines A et C adéquates dans l'alimentation

• Nutrition - en prenant une alimentation équilibrée et riche en vitamines A et C

• Les antibiotiques sont utilisés pour tuer les bactéries

• Des médicaments anti-inflammatoires sont administrés

• Un antiseptique est prescrit pour le nettoyage quotidien de la bouche afin d'éviter une nouvelle prolifération de bactéries

• La plaque est enlevée-percée - une procédure connue sous le nom de détartrage

Afin de maintenir des dents saines, les points suivants doivent être observés :

• Un régime alimentaire approprié comprenant du calcium et des vitamines, en particulier la vitamine D, est essentiel

• L'alimentation doit également contenir de très petites quantités de fluor pour renforcer l'émail

• De grandes quantités de fluor sont nocives

• L'émail devient brun, une condition connue sous le nom de fluorose dentaire

• Mâcher des aliments durs et fibreux comme les carottes et la canne à sucre pour renforcer et nettoyer les dents

• Utilisation appropriée des dents, par ex. ne pas utiliser de dents pour ouvrir les bouteilles et couper le fil

• Un brossage régulier et approfondi des dents après les repas

• La soie dentaire peut être utilisée pour nettoyer entre les dents

• Ne pas manger de sucreries et d'aliments sucrés entre les repas

• Visites régulières chez le dentiste pour contrôle

• Lavage de la bouche avec une solution saline forte ou avec tout autre bain de bouche aux propriétés antiseptiques

Système digestif et digestion chez l'homme

• Les organes impliqués dans l'alimentation chez l'homme constituent le système digestif

Système digestif et glandes associées

• Le système digestif humain commence à la bouche et se termine à l'anus

• C'est le tube digestif

• La digestion a lieu à l'intérieur de la lumière du tube digestif

• La paroi épithéliale qui fait face à la lumière a des glandes muqueuses (cellules caliciformes)

• Ceux-ci sécrètent du mucus qui lubrifie les aliments et empêche la paroi d'être digérée par les enzymes digestives

• Présent dans des régions spécifiques sont des glandes qui sécrètent des enzymes digestives

• Le foie et le pancréas sont des organes étroitement associés au tube digestif

• Leurs sécrétions pénètrent dans la lumière et aident à la digestion

Le système digestif se compose de :

- se composent du duodénum, ​​la première partie à côté de l'estomac, de l'iléon - la dernière partie qui se termine dans un ccum vestigial et un appendice qui ne sont pas fonctionnels

se composent de : côlon et rectum qui se termine par l'anus

Ingestion, digestion et absorption

• L'alimentation chez l'homme implique les processus suivants :

• Ingestion : c'est l'introduction de la nourriture dans la bouche

• Digestion : Il s'agit de la décomposition mécanique et chimique des aliments en unités plus simples, solubles et absorbables

• Absorption : Prise dans le sang des produits digérés

• Assimilation : Utilisation de la nourriture dans les cellules du corps

• La décomposition mécanique des aliments s'effectue à l'aide des dents

• La digestion chimique implique des enzymes

Digestion dans la bouche

• En bouche, la digestion mécanique et chimique a lieu

• La nourriture est mélangée à la salive et est brisée en plus petites particules par l'action des dents

• La salive contient l'enzyme amylase

• Il contient également de l'eau et du mucus qui lubrifient et adoucissent les aliments afin de faciliter la déglutition

• La salive est légèrement alcaline et fournit ainsi un pH approprié pour que l'amylase agisse sur l'amidon cuit, le changeant en maltose

• La nourriture est ensuite avalée sous forme de boules semi-solides appelées bolus

• Chaque bolus descend dans l'œsophage par un processus appelé péristaltisme

• Les muscles circulaires et longitudinaux le long de la paroi du tube digestif se contractent et se détendent en poussant les aliments le long

Digestion dans l'estomac

• Dans l'estomac, la nourriture est mélangée au suc gastrique sécrété par les glandes gastriques de la paroi de l'estomac

• Le suc gastrique contient de la pepsine, de la présure et de l'acide chlorhydrique

• L'acide fournit un pH bas de 1,5 à 2,0 adapté à l'action de la pepsine

• La pepsine décompose les protéines en peptides

• Rennin coagule la caséine de protéine de lait

• La paroi de l'estomac a de puissants muscles circulaires et longitudinaux dont la contraction mélange la nourriture avec les sucs digestifs dans l'estomac

Digestion dans le duodénum

• Dans le duodénum, ​​la nourriture est mélangée à de la bile et du suc pancréatique

• La bile contient des sels biliaires et des pigments biliaires

• Les sels émulsionnent les graisses, offrant ainsi une grande surface d'action de la lipase

• Le suc pancréatique contient trois enzymes :

• Ces enzymes agissent mieux dans un milieu alcalin qui est fourni par la bile

• Les cellules épithéliales de l'iléon sécrètent le suc intestinal, également connu sous le nom de succus entericus

• Il contient des enzymes qui complètent la digestion des protéines en acides aminés, des glucides en monosaccharides et des lipides en acides gras et en glycérol

• C'est la diffusion des produits de la digestion dans le sang de l'animal

• Il a lieu principalement dans l'intestin grêle bien que l'alcool et un peu de glucose soient absorbés dans l'estomac

L'iléon est adapté pour l'absorption des manières suivantes :

• L'enroulement garantit que les aliments se déplacent lentement pour laisser le temps à leur digestion et à leur absorption

• Il est long pour fournir une grande surface d'absorption

• L'épithélium a de nombreuses projections en forme de doigt appelées villosités (villosités singulières)

• Ils augmentent considérablement la surface d'absorption

• Les villosités ont des microvillosités qui augmentent encore la surface d'absorption

• La paroi des villosités a un revêtement épithélial mince pour faciliter la diffusion rapide des produits de la digestion

• Possède de nombreux vaisseaux sanguins pour le transport des produits finaux de la digestion

• Possède des vaisseaux lactés pour l'absorption des acides gras et du glycérol et le transport des lipides

Absorption du glucose et des acides aminés

• Le glucose et autres monosaccharides ainsi que les acides aminés sont absorbés par l'épithélium des villosités et directement dans les capillaires sanguins

• Ils sont d'abord transportés vers le foie par la veine porte hépatique, puis acheminés vers tous les organes via le système circulatoire

Absorption des acides gras et du glycérol

• Les acides gras et le glycérol diffusent à travers les cellules épithéliales des villosités et dans le lacté

• À l'intérieur des cellules épithéliales des villosités, les acides gras se combinent avec le glycérol pour former de minuscules gouttelettes de graisse qui donnent au lacté un aspect laiteux

• Les lactés rejoignent le vaisseau lymphatique principal qui vide son contenu dans la circulation sanguine dans la région thoracique

• Une fois dans le sang, les gouttelettes lipidiques sont hydrolysées en acides gras et en glycérol

Absorption des vitamines et des sels minéraux

• Les vitamines et les sels minéraux sont absorbés dans les capillaires sanguins des villosités

L'eau est principalement absorbée dans le côlon

• En conséquence, la nourriture non digérée est sous une forme semi-solide (fèces) lorsqu'elle atteint le rectum

Egestion : Il s'agit de l'élimination des matières non digérées ou indigestes du corps

Les matières fécales sont temporairement stockées dans le rectum puis évacuées par l'anus

L'ouverture de l'anus est contrôlée par les muscles du sphincter

Assimilation: C'est l'incorporation de la nourriture dans les cellules où elle est utilisée pour divers processus chimiques

• utilisé pour fournir de l'énergie au corps

• L'excès de glucose est converti en glycogène et stocké dans le foie et les muscles

• Certains des glucides en excès sont également convertis en graisse dans le foie et stockés dans le tissu adipeux (tissu de stockage des graisses), dans les mésentères et dans le tissu conjonctif sous la peau, autour du cœur et d'autres organes internes

• Les acides aminés sont utilisés pour construire de nouvelles cellules et réparer celles qui sont usées

• Ils sont également utilisés pour la synthèse de composés protéiques

• Les acides aminés en excès sont désaminés dans le foie

• L'urée est formée à partir de la partie azote

• La portion restante de glucides est utilisée pour l'énergie ou elle est convertie en glycogène ou en graisse et stockée

• Les graisses sont principalement stockées dans les tissus de stockage des graisses

• Lorsque l'apport en glucides est faible dans le corps, les graisses sont oxydées pour fournir de l'énergie

• Ils sont également utilisés comme matériaux de structure, par ex. phospholipides dans la membrane cellulaire

Ils agissent comme un coussin, protégeant les organes délicats comme le cœur

• Les graisses stockées sous la peau agissent comme des isolants thermiques

Résumé de la digestion chez l'homme

• Ce sont des composés organiques essentiels à la croissance, au développement et au bon fonctionnement du corps

• Les vitamines sont nécessaires en très petites quantités

• Ils ne sont pas conservés et doivent être inclus dans l'alimentation

• Les vitamines de la bande C sont solubles dans l'eau, le reste est soluble dans les graisses

• Diverses vitamines sont utilisées de différentes manières

• Les ions minéraux sont nécessaires dans le corps humain

• Certains sont nécessaires en petites quantités tandis que d'autres sont nécessaires en très petites quantités (trace)

• Tous sont vitaux pour la santé humaine

• Néanmoins, leur absence entraîne un dysfonctionnement notable des processus corporels

• L'eau est un constituant du sang et du liquide intercellulaire

• C'est aussi un constituant du cytoplasme

• L'eau représente jusqu'à 60-70% du poids frais total chez l'homme

• Aucune vie ne peut exister sans eau

• Agit comme un milieu dans lequel les réactions chimiques dans le corps ont lieu

• Agit comme un solvant et il est utilisé pour transporter des matériaux dans le corps

• Agit comme un liquide de refroidissement en raison de sa forte chaleur latente de vaporisation

• Par conséquent, l'évaporation de la sueur abaisse la température corporelle

• Participe à des réactions chimiques, c'est-à-dire

Vitamines, sources, utilisations et la maladie de carence résultant de leur absence dans l'alimentation

• Agit comme un milieu dans lequel les réactions chimiques dans le corps ont lieu

• Agit comme un solvant et il est utilisé pour transporter des matériaux dans le corps

• Agit comme un liquide de refroidissement en raison de sa forte chaleur latente de vaporisation

Par conséquent, l'évaporation de la sueur abaisse la température corporelle

• Participe à des réactions chimiques, c'est-à-dire à l'hydrolyse

Vitamines, sources, utilisations et la maladie de carence résultant de leur absence dans l'alimentation

• Le fourrage est une fibre alimentaire et il se compose principalement de cellulose

• Il ajoute du volume à la nourriture et fournit une adhérence pour les muscles intestinaux pour améliorer le péristaltisme

• Le fourrage n'apporte aucune valeur nutritionnelle car les humains et tous les animaux ne produisent pas d'enzyme cellulase pour digérer la cellulose

• Chez les herbivores, les bactéries symbiotiques de l'intestin produisent de la cellulase qui digère la cellulose

Facteurs déterminant les besoins énergétiques chez l'homme

• Âge : les nourrissons, par exemple, ont besoin d'une plus grande proportion de protéines que les adultes

• Sexe : les hommes ont généralement besoin de plus de glucides que les femmes

• Les besoins en nutriments spécifiques pour les femelles dépendent du stade de développement du cycle de vie

• Les adolescentes ont besoin de plus de fer dans leur alimentation et les mères allaitantes ont besoin de beaucoup de protéines et de sels minéraux

• État de santé : une personne malade a besoin de plus de certains nutriments, par exemple des protéines, qu'une personne en bonne santé

• Profession : un employé de bureau a besoin de moins de nutriments qu'un travailleur manuel

• Un régime alimentaire est équilibré lorsqu'il contient tous les besoins nutritionnels du corps et dans les bonnes quantités ou proportions

Une alimentation équilibrée doit contenir les éléments suivants :

• Fibres alimentaires ou fourrage grossier

• Il s'agit d'une alimentation défectueuse ou d'une mauvaise alimentation lorsque la consommation est inférieure ou supérieure à la quantité de nourriture requise ou manque total de certains composants alimentaires

• Les maladies de carence résultent de l'absence prolongée de certains composants dans l'alimentation

• D'autres maladies carentielles sont dues au manque de facteurs alimentaires accessoires (vitamines et sels minéraux)

Ces maladies comprennent le rachitisme, le goitre et l'anémie

• Le traitement de ces maladies de carence consiste à fournir au patient le composant manquant dans l'alimentation

• Des expériences pour montrer que l'oxyde de carbone (IV) est nécessaire à la photosynthèse

• Expérience pour montrer l'effet de la lumière sur la photosynthèse

• Expérience pour montrer l'effet de la chlorophylle sur la photosynthèse

• Expérience pour observer la distribution des stomates dans différentes feuilles

• Test de sucre non réducteur

• Test de Protéines - Test de Biuret

• Expérience pour enquêter sur la présence d'enzymes dans les tissus vivants

• Dissection d'un lapin pour montrer le système digestif

Notes de révision du KCSE Formulaire 1 - Formulaire 4 Tous les sujets


L'équation standard s'applique à tout coordonné virage en palier (de sorte que le G ressenti est « directement » vers un occupant de l'avion, dans un cadre de référence de l'avion). Peu importe comment tout est réalisé - volets, dispositifs à haute portance, rotor hélicoïdal, vecteur de poussée, peu importe. un virage de niveau coordonné à "cette"e banque prendra "cette" beaucoup de rayon. Et il aura une charge G calculable.

Réellement atteindre (et le maintien) que la charge G peut avoir toutes sortes d'effets intéressants, tels que la vectorisation de poussée. Mais une fois sur place, les équations standard s'appliquent.

Et, si vous choisissez de faire un virage non coordonné, avec une certaine quantité de force G latéralement chargée (par exemple, une voiture tournant à grande vitesse. pas d'"angle d'inclinaison" appréciable donc la force G vous pousse vers l'extérieur du virage), alors toutes les hypothèses standard sont par la fenêtre. À ce stade, votre rayon serait fonction de G & et non de la banque. et ça deviendrait très vite inconfortable !

Avec la poussée vectorielle, vous ne tournez plus (comme dans : l'aile crée la force qui vous accélère dans la direction souhaitée) mais vous effectuez des manœuvres post-décrochage. Ensuite, vous devez faire la distinction entre le taux de virage instantané le plus élevé (échanger l'altitude pour un taux plus élevé) et le taux de virage continu (qui est limité par la poussée disponible dans la plupart des cas).

Diagramme de taux de virage (source de l'image). Il trace le nombre de Mach de vol sur l'axe X par rapport au taux de virage sur l'axe Y. Les lignes colorées audacieuses montrent les performances de virage soutenues de plusieurs avions. À basse vitesse, le taux de virage augmente proportionnellement au facteur de charge maximal possible que la portance maximale de l'avion est capable de supporter. Le pli dans les lignes à environ 10 - 12 degrés par seconde montre la limite de poussée - afin de voler des virages plus serrés à des facteurs de charge encore plus élevés, il faut plus que la poussée installée. Maintenant, les courbes sont presque horizontales le long de la limite de poussée et diminuent à nouveau à des nombres de Mach élevés, d'abord à la vitesse du son, puis lorsque la traînée supersonique réduit le facteur de charge possible.

Les fines lignes colorées indiquent le taux de virage instantané, lorsque la perte d'altitude est autorisée. Le pic pointu au facteur de charge maximum (par exemple 8g pour le Su-27 et 9g pour le F-15) marque le taux de virage maximum lorsque la poussée n'est pas vectorielle et que la portance de l'aile est utilisée pour forcer le changement de direction.

Avec la poussée vectorielle, l'avion peut effectuer un changement de direction d'une manière totalement différente. Il remontera pour réduire la vitesse, puis tournera en utilisant une poussée vectorielle lorsqu'il volera à basse vitesse dans une parabole de zéro g. Lorsque le fuselage pointe dans la direction souhaitée, il utilisera l'altitude gagnée dans le pull-up pour accélérer à nouveau, maintenant dans la nouvelle direction. Maintenant, le taux de virage dépend de la rapidité avec laquelle la vitesse peut être réduite et du temps qu'il faut pour accumuler une nouvelle vitesse. La rotation elle-même n'a besoin que d'une seconde ou deux.

Puisqu'un virage conventionnel nécessite également de ralentir et que l'engagement des missiles peut commencer dès que le fuselage pointe vers l'adversaire, les virages post-décrochage utilisant le vecteur de poussée donnent un avantage décisif dans un combat aérien avec des missiles.


Q- Si une protéine cible est très grande et multifonctionnelle vers quel site est-il préférable de concevoir un sgRNA ? Comment vérifier si la mutation bloque la synthèse des protéines ? Comment vérifier si l'effet est dû à une mutation cible ?

A- Les premiers exons seraient les meilleurs (plus proche du promoteur tôt de la fin de la transcription). Parce que l'efficacité de l'ARNg dépend de l'accessibilité du locus ainsi que de la structure de la chromatine à cet endroit. Il est conseillé de concevoir et de tester quelques sites cibles. Cela dit, on pourrait concevoir un ARN guide vers autant de sites que nécessaire. Les mutations non liées à CRISPR peuvent être identifiées en utilisant un échantillon non traité CRISPR comme contrôle et en effectuant un test de détection de clivage génomique GeneArt. L'analyse standard par western blot devrait vous indiquer le niveau de protéines.


Comment protéger votre maison des rayonnements électromagnétiques

Protégez-vous des champs électromagnétiques des antennes relais de téléphonie mobile, des réseaux WiFi, etc. grâce à des matériaux de blindage innovants. Comment utiliser des peintures réfléchissantes spéciales, des films pour fenêtres, des tissus, des auvents, des rideaux et des mailles.

Comment mesurer les niveaux de rayonnement dans mon espace pour voir s'il y a une raison de se protéger ?

Vous pouvez mesurer les niveaux de rayonnement dans vos espaces à l'aide d'un radiomètre haute fréquence et d'un radiomètre basse fréquence ou d'un appareil de mesure combiné.

Comment protéger un espace du rayonnement des antennes relais de téléphonie mobile, des réseaux Internet sans fil (wi-fi), des téléphones sans fil, etc.

Le rayonnement sans fil pénètre facilement dans le bâtiment par les fenêtres (à moins que le verre n'ait un revêtement métallique) et est bloqué dans une certaine mesure par les murs en fonction de l'épaisseur et du type de matériau structurel.

Les matériaux de blindage électromagnétique sont des tissus spéciaux, des films pour fenêtres, des mailles, des papiers peints et des peintures qui reflètent plus de 99% du rayonnement sans fil en raison de leur composition conductrice spéciale.

    ou des rideaux avec un tissage spécial de cuivre et d'argent, sont placés sur les fenêtres, réduisant considérablement les niveaux de rayonnement dus aux sources de rayonnement externes (par exemple, les mâts de téléphonie cellulaire), car les fenêtres sont les points les plus vulnérables à la pénétration du rayonnement sans fil.

  • Les murs des bâtiments réfléchissent/absorbent une partie du rayonnement sans fil externe, en fonction de l'épaisseur et du type de matériau structurel. En peignant les murs avec une peinture de blindage électromagnétique, nous pouvons obtenir une réduction encore plus importante du rayonnement dans un espace, ce qui est généralement souhaitable lorsqu'il y a une source à proximité (par exemple, des mâts de téléphonie mobile à une distance de <200 m). La peinture peut même être utilisée même sur le sol. Ces peintures offrent des taux d'atténuation des rayonnements plus élevés, même pour les rayonnements à très haute fréquence, tout en protégeant également des champs électriques à basse fréquence (par exemple des fils, des appareils électriques, etc.).

  • Sur les murs non encore enduits ou sur les sols non posés, vous pouvez placer une grille spéciale en acier inoxydable. Ce grillage est en acier inoxydable, il peut donc être facilement utilisé à l'extérieur (par exemple en le clouant sur les murs extérieurs).
  • Un tissu de protection électromagnétique qui réfléchit le rayonnement sans fil peut être placé sous le canapé ou le lit lorsque la source de rayonnement est en dessous (par exemple, modem sans fil du voisin).
  • Des solutions pratiques pour les chambres offrent les baldaquins de lit blindés. Ils empêchent le rayonnement pénétrant de toutes les directions sauf du fond du lit (mais vous pouvez mettre un tissu de protection sous le lit). Avec de tels auvents, vous obtenez le minimum de perturbations de votre sommeil grâce à vos sources de rayonnement sans fil actuelles et futures et faites une pause quotidienne contre la pollution électromagnétique.

Le taux réel d'atténuation du rayonnement dépend de la réflexion fournie par chaque matériau mais aussi de la couverture des surfaces. Tout point non blindé est un point de pénétration potentiel qui peut réduire le résultat local ou global du projet de blindage.

L'utilisation de matériaux de blindage principaux offrant des taux de blindage de 20 à 40 dB (peinture, films pour fenêtres, rideaux, auvents et treillis) sur plus de 50 % des surfaces de la zone signifie généralement une réduction pratique des valeurs de rayonnement de plus de 90 %. Pour des taux de blindage plus élevés >99%, qui sont généralement souhaités lors de l'enregistrement de valeurs >10 000 microwatts / m2, nous recommandons l'utilisation de matériaux qui fournissent une atténuation >50dB (papiers peints spéciaux, auvents et rideaux), ou une combinaison de matériaux (par exemple rideau et fenêtre film) et une plus grande insistance sur la prévention des ouvertures non blindées.

Pour le blindage contre les sources de rayonnement externes, la plus grande réduction est obtenue en protégeant les fenêtres, les murs et les toits faisant face à la source. En protégeant les autres côtés de l'espace, nous réduisons également la pénétration du rayonnement par les réflexions. Le blindage de tous les côtés constitue une mesure préventive de protection contre la possibilité de la présence future de nouvelles sources de rayonnement.

Les solutions de blindage électromagnétique sont particulièrement recommandées dans les chambres, car les interférences électromagnétiques artificielles sont considérées comme plus aggravantes pendant les heures critiques de sommeil.

Les treillis métalliques courants, en raison de leur grande ouverture de trou, offrent un faible taux de filtrage, en particulier à haute fréquence. De plus, des matériaux tels que le papier d'aluminium ne conviennent pas comme matériaux de protection car ils ne sont pas respirants, retiennent souvent l'humidité (provoquant la moisissure dans les murs) et s'oxydent avec le temps.

Où les solutions de blindage électromagnétique haute fréquence sont-elles généralement appliquées ?

  • Dans les maisons à proximité d'antennes de téléphonie cellulaire, d'antennes de radiodiffusion, etc.
  • Dans les immeubles d'habitation en raison de la présence d'une multitude de téléphones sans fil et de réseaux Internet sans fil.
  • Dans les zones densément peuplées en raison de la présence de plus d'antennes relais.
  • Aux étages supérieurs des bâtiments, qui sont plus exposés à toutes sortes de rayonnements sans fil que les rez-de-chaussée ou les sous-sols.
  • Dans les écoles, les crèches, les maternités, les hôpitaux, les maisons de retraite, etc. en raison de la plus grande sensibilité des enfants, des fœtus, des femmes enceintes, des malades et des personnes âgées au rayonnement sans fil.
  • Dans les hôtels, les spas, les centres médicaux, les cliniques, etc. qui souhaitent créer des zones de rayonnement sans fil zéro.
  • Dans les immeubles de bureaux avec une forte utilisation environnante d'appareils sans fil.
  • Dans les maisons en bois ou à parois minces dans lesquelles les rayonnements sans fil pénètrent facilement.

Les matériaux de blindage sont la seule solution pour se protéger contre l'augmentation continue de la pollution électromagnétique des antennes de téléphonie cellulaire, des antennes de diffusion, des réseaux Internet sans fil (Wi-Fi), des téléphones sans fil, des satellites, des radars, des réseaux WI-MAX (Wi-Fi large gamme) , antennes de ministères, ambassades, armée, antennes de radio amateur, police, sociétés de sécurité privées, sociétés de transport et réseaux de communication de taxi, compteurs intelligents et une variété d'autres applications sans fil.

&ldquoUne menace contemporaine majeure pour la santé de la société est l'&lsquoélectrosmog&rsquo d'origine humaine. Cette pollution électromagnétique non ionisante d'origine technologique est particulièrement insidieuse, en ce qu'elle échappe à la détection par les sens &ndash une circonstance qui, en général, tend à favoriser une attitude plutôt cavalière, notamment vis-à-vis de la nécessité d'assurer un degré adéquat de protection personnelle. protection. Pourtant, la nature de la pollution est telle qu'il n'y a littéralement « nulle part où se cacher ». Dr Gerard Hyland, Biophysique, Université de Warwick, 2 fois candidat au prix Nobel de médecine [1]

Comment protéger un espace du rayonnement des lignes à haute tension, des transformateurs, des panneaux électriques, etc.?

Ces sources génèrent des champs magnétiques dus aux fuites de courant et des champs électriques dus à la présence de tension.

Blindage des champs magnétiques

Champs magnétiques pénétrer la plupart des matériaux sans être affecté.

Les matériaux de blindage magnétique ont une perméabilité très élevée et "attirent" les lignes de champ magnétique les forçant à les traverser, réduisant ainsi les valeurs de champ magnétique dans le reste de l'espace. Ils sont aussi très chers.

Des matériaux tels que le cuivre, le plomb ou l'aluminium ne sont pas adaptés pour protéger les champs magnétiques comme beaucoup le croient, car ils ont une très faible perméabilité (perméabilité relative

1). Les matériaux de blindage magnétique sont des alliages métalliques, des céramiques, etc. avec une perméabilité beaucoup plus élevée (perméabilité relative >2000).

Dans les pièces qui ont des fenêtres, le blindage des fenêtres est généralement nécessaire pour obtenir une réduction significative. Alternativement, vous pouvez créer des structures spécifiques qui ne couvrent que certaines zones (par exemple, poste de travail, lit, etc.).

En raison de contraintes de coût et d'efficacité, leur utilisation n'est recommandée qu'en cas de valeurs de rayonnement très élevées lorsqu'il n'est pas possible de s'éloigner de la source.

La protection contre les petits transformateurs, moteurs et panneaux électriques est relativement plus facile car vous pouvez protéger la source au lieu de toute la pièce.

Blindage des champs électriques

Les lignes des champs électriques sont dirigées des points de tension les plus élevés vers les plus bas et sont attirées par les matériaux conducteurs mis à la terre.

Ainsi, les champs électriques dus aux lignes à haute tension n'affectent généralement pas du tout l'intérieur des bâtiments voisins car ils sont mis à la terre par la plupart des matériaux de construction (exception possible : maisons en bois).

Cependant, dans les zones extérieures proches des lignes à haute tension, les champs électriques peuvent être élevés. Les champs électriques peuvent être réduits en plaçant des arbres ou d'autres objets conducteurs mis à la terre (par exemple un treillis en acier inoxydable) face aux lignes électriques à haute tension.

Champs électriques intérieurs dus aux appareils électriques, aux câbles d'installation électrique du bâtiment, aux panneaux électriques, etc. Une solution pratique pour protéger leurs champs électriques consiste à utiliser une peinture conductrice ou des auvents de lit conducteurs qui sont mis à la terre et tirent les champs électriques.

3) Qu'est-ce que la cage Faraday, comment puis-je la construire ?

La cage de Faraday est appelée chaque coque conductrice qui couvre toutes les surfaces d'une zone et protège la plupart des types de rayonnement électromagnétique artificiel (exception: champs magnétiques à basse fréquence).

Pour créer une cage de Faraday, vous couvrez chaque surface d'une pièce avec des matériaux de protection mis à la terre (peinture, treillis, etc.).

Les auvents de lit à blindage conducteur sont une solution simple pour créer une cage de Faraday dans la zone du lit.

La création d'une cage de Faraday sert à :

  • Protection des équipements électroniques sensibles aux interférences électromagnétiques dans les laboratoires, les hôpitaux, les centres de diagnostic, les studios d'enregistrement, etc.
  • Éviter le vol de données sans fil dans les bâtiments d'entreprise, les installations militaires, etc.
  • maintenir la fonctionnalité des appareils électriques, des voitures, etc. pendant un orage solaire ou géomagnétique (sont survenus dans l'histoire récente, causant des dommages importants et sont considérés comme susceptibles de se produire dans un proche avenir) ou en raison de l'émission d'EMP (impulsions électromagnétiques) en cas de guerre avec des armes électromagnétiques ou nucléaires (une théorie populaire principalement aux États-Unis).

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