Partielo | Créer ta fiche de révision en ligne rapidement
Post-Bac

Nutrition azotée

Définition

Nutrition azotée
La nutrition azotée concerne l'absorption et l'assimilation de l'azote par les plantes, essentiel à la synthèse des acides aminés, protéines et autres composés.
Azote minéral
Formes d'azote inorganique, principalement NO3- (nitrate) et NH4+ (ammonium), disponibles pour l'absorption racinaire.
Nitrate réductase (NR)
Enzyme qui catalyse la réduction du nitrate en nitrite, étape clé dans l'assimilation de l'azote.
Nitrite réductase (NiR)
Enzyme qui catalyse la réduction du nitrite en ammonium, étapes suivantes dans le métabolisme du nitrate.
Symbiose Rhizobium-Légumineuses
Relation mutualiste entre bactéries du genre Rhizobium et les plantes légumineuses, améliore l'absorption d'azote par fixation de l'azote atmosphérique.

Utilisation de l'azote minéral

L'azote minéral est essentiel pour la croissance des plantes et peut être assimilé sous forme de nitrate (NO3-) ou d'ammonium (NH4+). Les plantes préfèrent souvent les nitrates en raison de leur mobilité dans le sol. Ce processus est vital pour la synthèse d'acides aminés et de protéines, qui sont les fondations de la biomasse végétale.

La nitrate réductase (NR)

Localisation

Chez la plante, cette enzyme est localisée dans le cytoplasme des cellules racinaires et des cellules foliaires.

Selon l’âge de la plante ou selon la concentration des ions NO3- dans le substrat de culture, les ions NO3- sont exportés vers la

feuille.

Structure

La structure de la nitrate réductase est complexe, typiquement formée de sous-unités qui incluent des groupes prosthétique. Ces composants sont indispensables pour le transfert d'électrons nécessaire à la réduction des nitrates.

La nitrate reductase est une enzyme complexe (PM = 200 à 250 kd), composée de deux sous-unités identiques; c’est un

homodimère.

A retenir :

- un coenzyme flavinique,

- un cytochrome b (ferrique, Fe3+),

- un cofacteur à Molybdène, (Mo5+)

Régulation de l'activité de la NR

L'activité de la nitrate réductase est finement régulée par des facteurs environnementaux tels que la disponibilité en nitrate, la lumière, ou l'état énergétique de la cellule. Elle est également sujette à des régulations post-traductionnelles qui modulent son activité en fonction des besoins métaboliques de la plante.

A retenir :

Par NO3- : double action (transcription et/ou post-transcription)

En effet, l’ion NO3- induit la synthèse du mRNA spécifique de la NR.

A retenir :

Par NH4+ : double action inhibitrice

L’ion NH4+, produit final de l’activité de la NR inhibe en conséquence la synthèse et/ou l’activité de la NR.

La nitrite réductase (NiR): enzyme plastique

La nitrite réductase est une enzyme plastique car elle s'adapte facilement aux différentes conditions métaboliques et environnementales. Elle catalyse la conversion du nitrite en ammonium dans les plastides, une étape essentielle après la réduction du nitrate par la NR.

Métabolisme du NO3-: le récapitulatif

Le métabolisme du nitrate commence avec l'absorption du NO3- par les racines, suivi de sa réduction en nitrite par l'enzyme NR, puis en ammonium par la NiR. L'ammonium est ensuite incorporé dans les acides aminés via la glutamine synthétase et la glutamate synthase, finalisant l'assimilation de l'azote.

Généralités de la symbiose Rhizobium-Légumineuses

Cette symbiose permet aux légumineuses de bénéficier de l'azote atmosphérique, transformé en forme utilisable par les plantes grâce aux bactéries Rhizobium. Ce processus réduit la dépendance des plantes aux fertilisants azotés chimiques, améliorant leur croissance et leur productivité.

A retenir :

Cette famille comprend : des plantes herbacées, des arbustes, des arbres ou des lianes.

Infectivité et effectivité: notion de spécificité large et spécificité stricte

L'infectivité dépend de la capacité du Rhizobium à envahir les racines de sa plante hôte, tandis que l'effectivité concerne la capacité à fixer efficacement l'azote. La spécificité large renvoie à la capacité d'un rhizobium à coloniser plusieurs espèces de légumineuses, tandis que la spécificité stricte se rapporte à son interaction avec une seule espèce.

Formation des nodosités (échange moléculaire plante/microorganisme)

La formation des nodosités implique un échange biochimique complexe entre les molécules de signalisation émises par les racines des légumineuses et les facteurs Nod produits par les rhizobiums. Ce dialogue moléculaire permet l'infection bactérienne et la formation de structures spécialisées où la fixation d'azote se déroule.

A retenir :

1- La plante produit des composés phénoliques (des flavonoïdes) et/ou acides aminés qui attirent les bactéries 2- Les gènes nod codent la production de molécules complexes : les facteurs nod.

fixatrices d'azote autour des racines et activent aussi les gènes nod de ces bactéries.

3- Ces facteurs nod sont spécifiques de chaque espèce de bactérie et complémentaires à des récepteurs spécifiques membranaires



6- La présence de ces bactéries dans les cellules du cortex induit l’expression des gènes à noduline, une se multiplient pour former cette excroissance : le nodule qui est relié aux vaisseaux conducteurs de la

au niveau des poils absorbants.

8- Les bactéroïdes synthétisent en collaboration avec la plante une protéine, la leghémoglobine, localisée dans le cytoplasme de la .

4- Par un phénomène de reconnaissance, les bactéries s'agglutinent sur les poils absorbants. Sous l'action des bactéries (hormone),

le poil absorbant se déforme et est fragilisé sur une de ses

deux faces.

5- La membrane plasmique du poil absorbant cible s’invagine et forme un cordon infectieux qui va

pénétrer dans le cortex de la racine où les bactéries infectent les cellules du parenchyme cortical.

protéine spéciale à l’origine de la dédifférenciation des cellules corticales qui, devenues méristématiques,

racine.

7- Ces bactéroïdes sont entourés par une membrane péribactéroïdienne (origine plasmalemme) qui les isole du cytoplasme

cellulaire.

cellule-hôte et dont le rôle est de fixer l'oxygène pour protéger la nitrogénase

Le système nitrogénase

Composition structurale de la N2ase

Le système nitrogénase est un assemblage de 3 protéines :


- la dinitrogénase proprement dite (Protéine I) qui est un tétramère de 220 kDa


• chaque monomère contient 2 centres [Fe-S]

• ce tétramère est associé à un cofacteur protéïque qui contient 2 atomes de molybdène (Mo)

• en réalité, la nitrogénase fonctionnelle contient: 5 sous-unités protéiques.


- la dinitrogénase réductase (protéine II) qui est un dimère de 60 kDa, le dimère contenant 4 centres [Fe-S].


- la ferrédoxine chez les bactéries symbiotiques. C'est la protéine transporteuse des électrons de la chaine respiratoire vers la nitrogénase

réductase. La ferrédoxine contient 1 [Fe-S]

Fonctionnement de la N2ase

Le fonctionnement de la nitrogénase implique l'hydrolyse d'ATP et le transfert d'électrons pour convertir l'azote moléculaire (N2) en ammonium (NH4+). Ce processus est énergétiquement coûteux et se produit dans un environnement anaérobie fourni par la légumineuse dans les nodosités.

Régulation de la nitrogénase

La nitrogénase est régulée par des conditions environnementales, notamment la concentration d'oxygène, l'état nutritionnel et les besoins métaboliques de la plante. Une régulation post-traductionnelle permet une adaptation rapide à ces conditions, assurant une efficacité maximale de la fixation d'azote.

Relation biochimique cellule-hôte/bactéroïde

La relation entre la cellule racinaire de la plante hôte et les bactéroïdes (forme différenciée du rhizobium dans la nodosité) est caractérisée par un échange de nutriments et de signaux moléculaires. La plante fournit des composés carbonés aux bactéroïdes, tandis que ceux-ci fournissent de l'ammonium fixé, illustrant une interrelation mutualiste bénéfique.

A retenir :

La nutrition azotée est fondamentale pour la croissance et le développement des plantes, et se réalise principalement via l'absorption de l'azote minéral et la symbiose avec des micro-organismes fixateurs d'azote. Les enzymes nitrate réductase et nitrite réductase jouent des rôles clés dans l'assimilation du nitrate. Parallèlement, la symbiose avec le Rhizobium permet aux légumineuses de bénéficier de l'azote atmosphérique. Ces processus biochimiques complexes assurent une adaptation et une régulation efficace de la fixation et assimilation de l'azote, éléments essentiels de la nutrition végétale.
Post-Bac

Nutrition azotée

Définition

Nutrition azotée
La nutrition azotée concerne l'absorption et l'assimilation de l'azote par les plantes, essentiel à la synthèse des acides aminés, protéines et autres composés.
Azote minéral
Formes d'azote inorganique, principalement NO3- (nitrate) et NH4+ (ammonium), disponibles pour l'absorption racinaire.
Nitrate réductase (NR)
Enzyme qui catalyse la réduction du nitrate en nitrite, étape clé dans l'assimilation de l'azote.
Nitrite réductase (NiR)
Enzyme qui catalyse la réduction du nitrite en ammonium, étapes suivantes dans le métabolisme du nitrate.
Symbiose Rhizobium-Légumineuses
Relation mutualiste entre bactéries du genre Rhizobium et les plantes légumineuses, améliore l'absorption d'azote par fixation de l'azote atmosphérique.

Utilisation de l'azote minéral

L'azote minéral est essentiel pour la croissance des plantes et peut être assimilé sous forme de nitrate (NO3-) ou d'ammonium (NH4+). Les plantes préfèrent souvent les nitrates en raison de leur mobilité dans le sol. Ce processus est vital pour la synthèse d'acides aminés et de protéines, qui sont les fondations de la biomasse végétale.

La nitrate réductase (NR)

Localisation

Chez la plante, cette enzyme est localisée dans le cytoplasme des cellules racinaires et des cellules foliaires.

Selon l’âge de la plante ou selon la concentration des ions NO3- dans le substrat de culture, les ions NO3- sont exportés vers la

feuille.

Structure

La structure de la nitrate réductase est complexe, typiquement formée de sous-unités qui incluent des groupes prosthétique. Ces composants sont indispensables pour le transfert d'électrons nécessaire à la réduction des nitrates.

La nitrate reductase est une enzyme complexe (PM = 200 à 250 kd), composée de deux sous-unités identiques; c’est un

homodimère.

A retenir :

- un coenzyme flavinique,

- un cytochrome b (ferrique, Fe3+),

- un cofacteur à Molybdène, (Mo5+)

Régulation de l'activité de la NR

L'activité de la nitrate réductase est finement régulée par des facteurs environnementaux tels que la disponibilité en nitrate, la lumière, ou l'état énergétique de la cellule. Elle est également sujette à des régulations post-traductionnelles qui modulent son activité en fonction des besoins métaboliques de la plante.

A retenir :

Par NO3- : double action (transcription et/ou post-transcription)

En effet, l’ion NO3- induit la synthèse du mRNA spécifique de la NR.

A retenir :

Par NH4+ : double action inhibitrice

L’ion NH4+, produit final de l’activité de la NR inhibe en conséquence la synthèse et/ou l’activité de la NR.

La nitrite réductase (NiR): enzyme plastique

La nitrite réductase est une enzyme plastique car elle s'adapte facilement aux différentes conditions métaboliques et environnementales. Elle catalyse la conversion du nitrite en ammonium dans les plastides, une étape essentielle après la réduction du nitrate par la NR.

Métabolisme du NO3-: le récapitulatif

Le métabolisme du nitrate commence avec l'absorption du NO3- par les racines, suivi de sa réduction en nitrite par l'enzyme NR, puis en ammonium par la NiR. L'ammonium est ensuite incorporé dans les acides aminés via la glutamine synthétase et la glutamate synthase, finalisant l'assimilation de l'azote.

Généralités de la symbiose Rhizobium-Légumineuses

Cette symbiose permet aux légumineuses de bénéficier de l'azote atmosphérique, transformé en forme utilisable par les plantes grâce aux bactéries Rhizobium. Ce processus réduit la dépendance des plantes aux fertilisants azotés chimiques, améliorant leur croissance et leur productivité.

A retenir :

Cette famille comprend : des plantes herbacées, des arbustes, des arbres ou des lianes.

Infectivité et effectivité: notion de spécificité large et spécificité stricte

L'infectivité dépend de la capacité du Rhizobium à envahir les racines de sa plante hôte, tandis que l'effectivité concerne la capacité à fixer efficacement l'azote. La spécificité large renvoie à la capacité d'un rhizobium à coloniser plusieurs espèces de légumineuses, tandis que la spécificité stricte se rapporte à son interaction avec une seule espèce.

Formation des nodosités (échange moléculaire plante/microorganisme)

La formation des nodosités implique un échange biochimique complexe entre les molécules de signalisation émises par les racines des légumineuses et les facteurs Nod produits par les rhizobiums. Ce dialogue moléculaire permet l'infection bactérienne et la formation de structures spécialisées où la fixation d'azote se déroule.

A retenir :

1- La plante produit des composés phénoliques (des flavonoïdes) et/ou acides aminés qui attirent les bactéries 2- Les gènes nod codent la production de molécules complexes : les facteurs nod.

fixatrices d'azote autour des racines et activent aussi les gènes nod de ces bactéries.

3- Ces facteurs nod sont spécifiques de chaque espèce de bactérie et complémentaires à des récepteurs spécifiques membranaires



6- La présence de ces bactéries dans les cellules du cortex induit l’expression des gènes à noduline, une se multiplient pour former cette excroissance : le nodule qui est relié aux vaisseaux conducteurs de la

au niveau des poils absorbants.

8- Les bactéroïdes synthétisent en collaboration avec la plante une protéine, la leghémoglobine, localisée dans le cytoplasme de la .

4- Par un phénomène de reconnaissance, les bactéries s'agglutinent sur les poils absorbants. Sous l'action des bactéries (hormone),

le poil absorbant se déforme et est fragilisé sur une de ses

deux faces.

5- La membrane plasmique du poil absorbant cible s’invagine et forme un cordon infectieux qui va

pénétrer dans le cortex de la racine où les bactéries infectent les cellules du parenchyme cortical.

protéine spéciale à l’origine de la dédifférenciation des cellules corticales qui, devenues méristématiques,

racine.

7- Ces bactéroïdes sont entourés par une membrane péribactéroïdienne (origine plasmalemme) qui les isole du cytoplasme

cellulaire.

cellule-hôte et dont le rôle est de fixer l'oxygène pour protéger la nitrogénase

Le système nitrogénase

Composition structurale de la N2ase

Le système nitrogénase est un assemblage de 3 protéines :


- la dinitrogénase proprement dite (Protéine I) qui est un tétramère de 220 kDa


• chaque monomère contient 2 centres [Fe-S]

• ce tétramère est associé à un cofacteur protéïque qui contient 2 atomes de molybdène (Mo)

• en réalité, la nitrogénase fonctionnelle contient: 5 sous-unités protéiques.


- la dinitrogénase réductase (protéine II) qui est un dimère de 60 kDa, le dimère contenant 4 centres [Fe-S].


- la ferrédoxine chez les bactéries symbiotiques. C'est la protéine transporteuse des électrons de la chaine respiratoire vers la nitrogénase

réductase. La ferrédoxine contient 1 [Fe-S]

Fonctionnement de la N2ase

Le fonctionnement de la nitrogénase implique l'hydrolyse d'ATP et le transfert d'électrons pour convertir l'azote moléculaire (N2) en ammonium (NH4+). Ce processus est énergétiquement coûteux et se produit dans un environnement anaérobie fourni par la légumineuse dans les nodosités.

Régulation de la nitrogénase

La nitrogénase est régulée par des conditions environnementales, notamment la concentration d'oxygène, l'état nutritionnel et les besoins métaboliques de la plante. Une régulation post-traductionnelle permet une adaptation rapide à ces conditions, assurant une efficacité maximale de la fixation d'azote.

Relation biochimique cellule-hôte/bactéroïde

La relation entre la cellule racinaire de la plante hôte et les bactéroïdes (forme différenciée du rhizobium dans la nodosité) est caractérisée par un échange de nutriments et de signaux moléculaires. La plante fournit des composés carbonés aux bactéroïdes, tandis que ceux-ci fournissent de l'ammonium fixé, illustrant une interrelation mutualiste bénéfique.

A retenir :

La nutrition azotée est fondamentale pour la croissance et le développement des plantes, et se réalise principalement via l'absorption de l'azote minéral et la symbiose avec des micro-organismes fixateurs d'azote. Les enzymes nitrate réductase et nitrite réductase jouent des rôles clés dans l'assimilation du nitrate. Parallèlement, la symbiose avec le Rhizobium permet aux légumineuses de bénéficier de l'azote atmosphérique. Ces processus biochimiques complexes assurent une adaptation et une régulation efficace de la fixation et assimilation de l'azote, éléments essentiels de la nutrition végétale.