Fiche de révision
SVTEEHB

Les échanges d’eau entre la cellule et son milieu

Feuille de macabo qui fane, hématie qui éclate : quand l’eau entre ou sort de nos cellules.

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Fiche de révision de SVTEEHB : « Les échanges d’eau entre la cellule et son milieu », proposée par ndolomath.com

Les échanges d’eau entre la cellule et son milieu

Module I : Le monde vivantSéquence 1 : Les échanges cellulairesSéance 1 : Échanges d’eau
💡 Idée principale : une cellule placée dans une solution échange de l’eau avec ce milieu. L’eau passe toujours du milieu le moins concentré (hypotonique) vers le milieu le plus concentré (hypertonique) : la cellule végétale devient turgescente ou plasmolysée, l’hématie éclate ou se ratatine.
Étapes résumées
  1. Au microscope : la cellule végétale a une paroi et une grande vacuole ; la cellule animale n’en a pas.
  2. En milieu hypotonique, l’eau entre : turgescence (végétal), hémolyse (hématie).
  3. En milieu hypertonique, l’eau sort : plasmolyse (végétal), crénelure (hématie).
  4. En milieu isotonique, il n’y a pas d’échange net d’eau : la cellule garde sa forme.
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Situation problème

Au marché Mboppi de Douala, Mama Ngo Bassong asperge d’eau ses feuilles de macabo et de ndolè pour qu’elles restent fermes. Sa voisine, qui vend du poisson, le couvre de sel pour le conserver. À l’hôpital Laquintinie, son fils Junior, déshydraté, reçoit une perfusion de « sérum physiologique » ; l’infirmière explique qu’on ne doit jamais injecter de l’eau pure dans les veines.

Consignes :

  1. Relève les problèmes posés dans ce texte.
  2. Pourquoi les feuilles aspergées d’eau restent-elles fermes ?
  3. Formule une hypothèse sur le danger d’injecter de l’eau pure dans le sang.

Compétence visée

Limiter les conséquences liées aux échanges d’eau entre la cellule et son milieu (conservation des aliments, perfusions, arrosage).

Objectifs de la leçon

  • Préparer et observer au microscope des cellules animales et végétales.
  • Décrire le comportement des cellules dans des solutions de concentrations différentes.
  • Définir turgescence, plasmolyse, hémolyse et les milieux hypo-, iso- et hypertoniques.
le problème
l’objectif
l’eau
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Observation des cellules au microscope

Activité 1 : préparer et observer des cellules (TP)

Prélève un fin épiderme sur la face interne d’une écaille d’oignon rouge (ou sur une feuille de macabo) et monte-le dans une goutte d’eau. Gratte doucement l’intérieur de ta joue avec une spatule propre, étale sur une lame et colore au bleu de méthylène. Observe au grossissement × 400.

Document 1 : cellule végétale et cellule animale vues au microscope optique.

  1. Quels éléments sont communs aux deux cellules ?
  2. Quels éléments n’existent que dans la cellule végétale ?
Ce qu’il faut comprendre : toutes les cellules ont une membrane plasmique, un cytoplasme et un noyau. La cellule végétale possède en plus une paroi rigide (cellulose) et une grande vacuole remplie de suc vacuolaire, colorée en rouge-violet chez l’oignon rouge. C’est la membrane qui contrôle les échanges.

Réussir une préparation microscopique

  • Prélever un fragment très fin (une seule couche de cellules) et l’étaler sans plis.
  • Poser la lamelle en biais pour éviter les bulles d’air.
  • Commencer l’observation au faible grossissement, puis passer au fort grossissement.
  • Le frottis sanguin s’observe de la même façon : on y voit surtout des hématies sans noyau.
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Comportement des cellules végétales dans différentes solutions

Activité 2 : l’épiderme d’oignon dans trois solutions (TP)

Trois fragments d’épiderme d’oignon rouge sont placés pendant 15 minutes dans trois solutions, puis observés au microscope.

Document 2 : aspect des cellules d’oignon selon la concentration du milieu.

  1. Décris l’état de la vacuole dans chaque solution.
  2. Dans quel sens l’eau s’est-elle déplacée dans le premier et le troisième cas ?
Ce qu’il faut comprendre : dans l’eau distillée, la vacuole grossit et plaque le cytoplasme contre la paroi : la cellule est turgescente (l’eau est entrée). Dans la solution concentrée, la vacuole rétrécit et le cytoplasme se décolle de la paroi : c’est la plasmolyse (l’eau est sortie). La paroi rigide empêche la cellule végétale d’éclater.
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1. Turgescence et plasmolyse

La turgescence est l’état d’une cellule végétale gorgée d’eau, dont la vacuole est très développée. La plasmolyse est le décollement du cytoplasme de la paroi à la suite d’une perte d’eau.

Exemple : si l’on replace une cellule plasmolysée dans l’eau distillée, elle redevient turgescente : c’est la déplasmolyse. Le phénomène est donc réversible tant que la cellule est vivante.
Exemple guidé : trouver la concentration isotonique

Énoncé

Des fragments d’épiderme d’oignon sont placés dans des solutions de saccharose. On compte le pourcentage de cellules plasmolysées : 0,1 mol/L → 0 % ; 0,2 mol/L → 5 % ; 0,3 mol/L → 50 % ; 0,4 mol/L → 90 % ; 0,5 mol/L → 100 %. Quelle concentration est isotonique au suc vacuolaire ?

Solution

On admet que le milieu est isotonique quand la moitié des cellules sont plasmolysées (plasmolyse limite).
Ici 50 % des cellules sont plasmolysées à 0,3 mol/L.
Le suc vacuolaire a donc une concentration voisine de 0,3 mol/L de saccharose.
la solution
l’osmose
la cellule
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Comportement des cellules animales

Activité 3 : des hématies dans trois solutions (TP)

Une goutte de sang est ajoutée à trois tubes contenant de l’eau distillée, une solution de NaCl à 9 g/L et une solution de NaCl à 20 g/L. On observe ensuite une goutte de chaque tube au microscope.

Document 3 : aspect des hématies selon la concentration du milieu.

  1. Que deviennent les hématies dans l’eau distillée ? Pourquoi ?
  2. Quelle solution conserve la forme normale des hématies ?
Ce qu’il faut comprendre : dans l’eau distillée, l’eau entre dans les hématies qui gonflent puis éclatent, car elles n’ont pas de paroi : c’est l’hémolyse (le tube devient rouge et limpide). Dans le NaCl à 20 g/L, l’eau sort et les hématies se ratatinent : c’est la crénelure. La solution de NaCl à 9 g/L est isotonique au plasma.

Cellule végétale et cellule animale : quelle différence ?

Cellule végétale

La paroi résiste à la pression de l’eau : en milieu hypotonique, la cellule devient turgescente sans éclater.
≠

Cellule animale

Sans paroi, la membrane cède : en milieu hypotonique, la cellule gonfle puis éclate (hémolyse).
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Les différents milieux et le sens des échanges d’eau

2. Bilan : sens des échanges d’eau

Milieu extérieurSens de l’eauCellule végétaleHématie
Hypotonique (moins concentré)entre dans la celluleturgescencegonflement, hémolyse
Isotonique (même concentration)pas de flux netétat normalforme normale
Hypertonique (plus concentré)sort de la celluleplasmolysecrénelure

La règle à retenir

  • L’eau se déplace du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique.
  • Ce passage se fait à travers la membrane plasmique, sans dépense d’énergie.
  • Les échanges s’arrêtent quand les deux milieux deviennent isotoniques.
je retiens
les hématies
le bilan énergétique
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Dans la vie courante

Légumes arrosés

Les cellules des feuilles restent turgescentes : les légumes restent fermes.

Poisson salé

Le sel attire l’eau hors des cellules et des microbes : l’aliment se conserve.

Trop d’engrais

Le sol devient hypertonique : les racines perdent leur eau et la plante fane.

Sérum physiologique

NaCl à 9 g/L, isotonique au sang : il ne détruit pas les hématies.

Trace écrite : ce que je retiens

À retenir
  • La cellule végétale possède une paroi et une grande vacuole ; la cellule animale n’en a pas.
  • L’eau passe du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique à travers la membrane.
  • En milieu hypotonique : turgescence (végétal) ou hémolyse (hématie).
  • En milieu hypertonique : plasmolyse (végétal) ou crénelure (hématie).
  • Le NaCl à 9 g/L est isotonique au plasma sanguin.
les végétaux
le sel
le sang
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Vocabulaire à connaître

Turgescenceétat d’une cellule végétale gorgée d’eau.Plasmolysedécollement du cytoplasme de la paroi après une perte d’eau.Hémolyseéclatement des hématies dans un milieu hypotonique.Hypertoniquemilieu plus concentré que le contenu de la cellule.Isotoniquemilieu de même concentration que la cellule.

Je m’évalue

1. Cite deux éléments présents seulement dans la cellule végétale.
2. Dans quel sens se déplace l’eau entre deux milieux ?
3. Que deviennent des hématies dans l’eau distillée ?
4. Pourquoi une cellule végétale n’éclate-t-elle pas dans l’eau pure ?

Réponses : la paroi et la grande vacuole · de l’hypotonique vers l’hypertonique · elles gonflent et éclatent : hémolyse · sa paroi rigide résiste. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.

je réfléchis
le virus
le cortex
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Erreurs fréquentes

  • Croire que c’est le sel qui « entre » dans la cellule plasmolysée : c’est l’eau qui sort.
  • Confondre plasmolyse (cellule végétale) et hémolyse (éclatement d’une hématie).
  • Dire qu’un milieu est hypertonique « tout seul » : on compare toujours deux milieux.

Méthode

Pour interpréter une observation d’échanges d’eau : 1) compare la concentration du milieu à celle de la cellule ; 2) déduis le sens du déplacement de l’eau ; 3) nomme l’état de la cellule (turgescence, plasmolyse, hémolyse, crénelure).

Activité d’intégration

À Garoua, un maraîcher a répandu une grande quantité d’engrais au pied de ses plants d’oignon puis n’a pas arrosé pendant une semaine de forte chaleur. Les plants se sont flétris. Le même jour, au centre de santé, une infirmière stagiaire voulait diluer un médicament injectable dans de l’eau distillée avant de l’injecter en intraveineuse.

  1. Explique, à l’échelle des cellules des racines, pourquoi les oignons se sont flétris.
  2. Propose une solution pour sauver les plants restants.
  3. Explique le danger de l’injection prévue par l’infirmière stagiaire et indique la solution qu’elle doit utiliser.

La correction détaillée de cette activité et d’autres sujets type est dans les cours et exercices corrigés.

le jeune plant
le reboisement
l’innovation
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