COMMENT LA FLEUR ASSURE-T-ELLE LA REPRODUCTION DES SPERMAPHYTES?

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1 COMMENT LA FLEUR ASSURE-T-ELLE LA REPRODUCTION DES SPERMAPHYTES? A certaines périodes de l année, on observe des fleurs puis des fruits sur les plantes. Les fruits contiennent des graines qui après germination donnent de nouvelles plantes. La fleur assure donc la reproduction de ces plantes appelées Spermaphytes. On peut alors supposer que : - la fleur assure la reproduction des Spermaphytes par la formation des grains de pollen et des ovules ; - les grains de pollen et les ovules s unissent pour donner des graines contenues dans les fruits 1. QUELLES SONT LES DIFFERENTES PARTIES DE LA FLEUR? 1.1. Observation On observe un document montrant le schéma de la coupe longitudinale d une fleur Résultat (voir document ci-dessous) Annotation anthère 2. filet 1+2. étamine 3. stigmate 4. style 5. ovule 6. ovaire 7. pistil 8. pétale 9. placenta 10. sépale 11. réceptacle floral COUPE LONGITUDINALE D UNE FLEUR 1.3. Analyse De l extérieur vers l intérieur, une fleur complète comprend : - les sépales dont l ensemble forme le calice ; - les pétales dont l ensemble forme la corolle ;

2 - les étamines formées d un filet surmonté par l anthère. L ensemble des étamines forme l androcée ; - le pistil ou le gynécée formé d un ovaire surmonté par le style, terminé par un stigmate Conclusion La fleur comprend : - des organes protecteurs appelés périanthe formé par le calice et la corolle ; - des organes reproducteurs mâles, l androcée et des organes reproducteurs femelles, le gynécée. 2. LA FLEUR ASSURE-T-ELLE LA REPRODUCTION DES SPERMAPHYTES PAR LA FORMATION DES GRAINS DE POLLEN ET DES OVULES? 2.1. Exploitation de document Observation On observe un document montrant les schémas : - d une coupe transversale de l anthère ; - des étapes de la formation du grain de pollen ; - d une coupe de grain de pollen Résultat (voir document ci-dessous)

3 Analyse D après le document : - l anthère est formée de deux types de tissus : *les tissus foliaires constitués d un épiderme à stomates, d un parenchyme, et d un faisceau conducteur ; *les tissus du sac pollinique qui sont l assise mécanique, les assises nourricières et les cellules mères du pollen. - on distingue quatre grandes étapes lors de la formation du grain de pollen : la cellule mère du pollen, 2 cellules haploïdes, la tétrade et les grains de pollen ; - le grain de pollen est constitué de deux cellules de tailles très inégale : une grosse cellule appelée cellule végétative comportant un noyau végétatif et une petite cellule appelée cellule reproductrice comportant un noyau reproducteur. Ces deux cellules sont enveloppées par deux membranes, l une externe, épaisse, garnie d épines et percée de pores : l exine, et l autre interne, mince : l intine Interprétation Au sein du sac pollinique (microsporange), chaque cellule mère du pollen, diploïde (2n) subit une première division de méiose pour donner deux cellules filles haploïdes qui subissent immédiatement la deuxième division de méiose donnant quatre cellules haploïdes (microspores) enfermées dans la paroi cellulosique de la cellule mère : on parle alors de tétrade et chaque microspore subit une mitose donnant deux cellules inégales, emboîtées dont l ensemble constitue le grain de pollen. Au niveau de l anthère, à maturité, l assise mécanique se rompt suivant la fente de déhiscence, libérant ainsi les grains de pollen Conclusion Les grains de pollen se forment au sein de l anthère, précisément dans le sac pollinique.

4 2.2. Exploitation de document Observation On observe un document montrant les schémas : - d une couple transversale de l ovaire ; - des étapes de la formation du sac embryonnaire ; - de différents types d ovules Résultat (voir document ci-dessous)

5 Annotations 1. épiderme à stomates 2. parenchyme 3. faisceau conducteur 1+2+3=tissus foliaires 4. cavité carpellaire 5. placenta 6. ovule (mégaspore) 7. PHOTOGRAPHIE D UNE COUPE TRANSVERSALE DE L OVAIRE 8. COUPE TRANSVERSALE 9. cellule mère 10. mégaspore 11. synergides 12. oosphère 13. noyau du sac 14. antipodes 15. FORMATION DU SAC EMBRYONNAIRE 16. LES TROIS TYPES D OVULES Analyse D après le document : - l ovaire est formé de carpelles soudés. Chaque carpelle comporte des tissus foliaires (épiderme à stomates, parenchyme et faisceau conducteur) ; une cavité (cavité carpellaire), des placentas (bords épaissis de carpelle replié) qui portent des ovules. - les étapes de la formation du sac embryonnaire sont : la cellule mère, 4 cellules haploïdes, la mégaspore et le sac embryonnaire. - il existe trois types d ovules : l ovule droit (ou orthotrope), l ovule courbe (ou campylotrope) et l ovule reversé (ou anatrope). Un ovule est constitué de : un funicule (ou pédicelle), un hile, la chalaze, les téguments (primine et secondine) entourant le nucelle et interrompu au niveau du micropyle, le raphé (qui n existe qu au niveau de l ovule anatrope) Interprétation En dessous du micropyle, dans le nucelle de l ovule, se trouve la cellule mère du sac (2n). celle-ci subit une division de méiose et donne quatre cellules haploïdes. Les trois cellules les plus superficielles (côté micropylaire) dégénèrent. Le noyau de la plus interne (devenu mégaspore) subit trois mitose successives pour donner huit noyaux fils repartis en sept cellules dont l ensemble constitue le sac embryonnaire :

6 - au pôle micropylaire, trois cellules possédant chacune un noyau haploïde (n), la plus grosse au centre est l oosphère et les deux plus petites, les synergides ; - au pôle chalazien, trois cellules haploïdes (n) de même taille, les antipodes ; - au centre, la cellule principale avec deux noyaux haploïdes chacun (2 x n) dits centraux ou noyaux du sac Conclusion Le sac embryonnaire se forme au sein de l ovaire, précisément dans l ovule Conclusion partielle La fleur assure la reproduction des Spermaphytes par la formation des grains de pollen (au niveau des étamines) et des ovules (au niveau du pistil) 3. LES GRAINS DE POLLEN ET LES OVULES S UNISSENT-ILS POUR DONNER DES GRAINES CONTENUES DANS LES FRUITS? 3.1. Exploitation de document Observation On observe un document montrant la germination d un grain de pollen Résultat Analyse D après le document, la germination du grain de pollen comporte les phases suivantes : - début de la germination caractérisé par la sortie d un petit tube pollinique avec le noyau végétatif à son extrémité et le noyau reproducteur en arrière de celui-ci ; - allongement du tube pollinique avec le noyau végétatif et deux anthérozoïdes en arrière de celui-ci ;

7 - fin de la croissance du tube pollinique avec le noyau végétatif en voie de dégénérescence et deux anthérozoïdes bien individualisés Interprétation La germination du pollen est précédée du transfert du grain de pollen depuis les étamines jusqu au stigmate d une de la même espèce : on parle de pollinisation. Elle peut être directe (autopollinisation) ou croisé (allopollinisation). Dans le dernier cas, un agent de transport est obligatoire (vent, insectes, animaux, eau, etc). Parvenu sur le stigmate, les grains de pollen absorbent de l eau et des substances nutritives, fournies par les papilles stigmatiques, gonflent (on dit qu ils passent à l état de vie active) puis germent : au niveau des pores, l intine fait saillie à l extérieur. Il s allonge progressivement à travers les tissus conducteurs du style qui assurent sa nutrition (sucre). Une fois parvenu à la cavité ovarienne, le tube pollinique continue son trajet jusqu à l ovule par le micropyle (plus rarement en un autre point). Il traverse le nucelle et applique son extrémité contre le sac embryonnaire. A la fin de la germination du tube pollinique, le noyau végétatif se désorganise et disparaît. Le noyau reproducteur engagé en arrière du noyau végétatif se divise par mitose pour donner naissance aux anthérozoïdes (ou spermatozoïdes) Conclusion Après son transfert sur le stigmate, le grain de pollen germe et donne naissance à deux gamètes mâles appelés spermatozoïdes ou anthérozoïdes Exploitation de document Observation On observe un document montrant les schémas de : - la double fécondation ; - la formation de la graine Résultat

8 Annotations 1. tube pollinique 2. anthérozoïde n 1 3. oosphère 4. œuf principal ou œuf embryon 5. anthérozoïde n 2 6. noyaux du sac 7. œuf accessoire ou œuf albumen 8. sac embryonnaire 9. LA DOUBLE FECONDATION 10. DEVELOPPEMENT DE L ALBUMEN CHEZ UN DICOTYLEDONE 11. DEVELOPPEMENT DE L EMBRYON CHEZ UN DICOTYLEDONE Analyse D après le document : - la double fécondation est caractérisée par l union d un anthérozoïde avec l oosphère pour donner l œuf principal et l union de l autre anthérozoïde avec les deux noyaux du sac pour donner l œuf accessoire ; - lors de la formation de la graine, l œuf principal se transforme en un suspenseur et un embryon. L embryon est formé d une radicule, d une tigelle, d une gemmule et de deux (parfois un) cotylédons. Quant à l œuf accessoire, il se transforme en albumen Interprétation Quand le tube pollinique a atteint le sac embryonnaire, il libère les deux anthérozoïdes : on parle de décharge pollinique. L un des anthérozoïdes fusionne avec le noyau de l oosphère, il en résulte l œuf principal (diploïde). L autre anthérozoïde fusionne avec l œuf accessoire (triploïde). L œuf principal (ou œuf embryon) par des divisions lentes donne un massif cellulaire qui s organise en un embryon et en un suspenseur qui dégénère par la suite.

9 L œuf accessoire, après plusieurs divisions donne l albumen. L embryon et l albumen constituent l amande de la graine. Cette amande est recouverte par un tégument issu de la transformation des téguments de l ovule. On distingue trois types de graine selon la nature de l amande (voir document ci-dessous) : les graines sans albumen (ou graines exalbuminées) dans lesquelles, l embryon constitue la totalité de l amande, les graines à albumen (ou graines albuminées) dans lesquelles l amande est composée d un petit embryon et d un albumen développé, et les graines à périsperme dans lesquelles le nucelle subsiste et est hypertrophié. Développement de la graine : a : ovule fécondé ; b : début du développement de la graine (graine à périsperme) ; c : disparition du nucelle (graine à albumen) ; d : disparition de l albumen (graine sans albumen) Conclusion partielle Les graines proviennent de la transformation des ovules et le fruit de la transformation de l ovaire après fécondation. Cependant, certains fruits se forment sans qu il y ait eu fécondation (exemple de la banane) Conclusion Les grains de pollen et les ovules s unissent pour donner les graines contenues dans les fruits. CONCLUSION GÉNÉRALE Les grains de pollen et les ovules se forment au sein de la fleur. Les grains de pollen produisent les gamètes mâles appelés anthérozoïdes

10 (ou spermatozoïdes) et l ovule produit le sac embryonnaire contenant l oosphère et les noyaux du sac. L union de ces gamètes donne la graine contenue dans le fruit issu de la transformation de l ovaire.

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