« Expériences autour de l’eau » : Jour 4 ou l’eau entre et sort des cellules

Aujourd’hui on va parler du vivant ! Et plus particulièrement des cellules, qui sont les briques de base des êtres vivants (nous en avions parlé ici). Alors, je te propose d’observer comment travaillent les cellules des végétaux. Pour cela, quoi de mieux qu’un petit tour en cuisine ?

 L’expérience avec une pomme de terre

Matériel :
– une pomme de terre,
– du sel (plutôt du gros sel),
– de l’eau déminéralisée (celle qu’on met dans les fers à repasser),
– une petite pipette de sérum physiologique (ou un flacon d’eau de mer qu’on utilise pour se déboucher le nez : je ne citerai pas de marque)

L’expérience consiste à couper la pomme de terre en deux. Dans une des moitiés, tu vas creuser trois petits trous d’environ 2 cm de diamètre.

Dans l’un d’eux, tu verses du sérum physiologique ; dans le second, tu déposes des grains de sel, et  tu remplis le troisième avec de l’eau déminéralisée. Tu laisses le tout reposer pendant plusieurs heures puis tu reviens observer l’ensemble.

Normalement, après quelques heures, tu observes ceci :

On constate que :
– le niveau d’eau de mer n’a pratiquement pas bougé,
– le trou contenant initialement du sel est entièrement rempli d’eau,
– l’eau déminéralisée a complètement disparu.

Explications

La nature aime les choses équilibrées et c’est ce qui est généralement à l’origine les phénomènes de transfert de matière (par exemple la goutte d’encre qui est ajoutée dans un verre d’eau finit par diffuser) et des phénomènes de transferts de chaleur (quand du « chaud » se déplace d’un point à un autre, par exemple lorsqu’un radiateur permet de chauffer toute une pièce).

Revenons à nos cellules de pomme de terre. Comme dans toute cellule vivante, il y a continuellement un échange d’eau et de sels minéraux entre l’intérieur et l’extérieur (environnement de la cellule), c’est ce qui contribue à son fonctionnement.

L’un des moyens pour échanger de l’eau entre deux cellules ou entre une cellule et son environnement), c’est l’osmose. De quoi s’agit-il ?
L’osmose poursuit le but d’égaliser des concentrations de part et d’autre d’une paroi. Pour cela, les petites molécules d’eau, qui se faufilent partout, passent à travers la paroi : on dit qu’elle est semi-perméable car les grosses molécules, elles, ne peuvent pas traverser.
La paroi semi-perméable ici, c’est la membrane de la cellule : l’eau va se déplacer d’un endroit peu concentré en sel, vers un endroit très concentré. Ainsi,  l’eau va venir « diluer » là où c’est très concentré, et rendra plus concentré ce qui était trop dilué au départ… Si tu as du mal à suivre, regarde ce petit dessin.

Comme tu le vois, l’eau se déplace d’un côté vers l’autre : c’est exactement ce qui s’est passé avec ta pomme de terre.

Là où tu as ajouté du sel, l’eau des cellules est sortie pour venir diluer le sel, car il y avait un déséquilibre entre l’intérieur des cellules (légèrement salé) et l’extérieur (trop riche, trop concentré). Le trou s’est  donc rempli d’eau.
Là où tu as ajouté de l’eau déminéralisée (c’est-à-dire sans pratiquement aucun minéral dissous), tu as créé un déséquilibre entre l’intérieur des cellules (contenant des sels dissous) et l’extérieur qui n’en contenait pas. L’eau a donc quitté le trou pour remplir les cellules, afin d’équilibrer les concentrations.
Là où tu as ajouté de l’eau salée (sérum physiologique), il ne s’est rien passé car il n’y avait pas de déséquilibre entre l’intérieur des cellules et l’extérieur.

Applications

Une plante va chercher son eau dans la terre par osmose : c’est ce phénomène qui est à l’origine de la turgescence (assurant la rigidité et la maintien des végétaux)

Les racines des arbres portent dans la zone voisine de leur extrémité de très nombreux poils absorbants.   Le poil absorbant est en contact, par sa face externe, avec l’eau du sol qui contient également des substances dissoutes. Or, la concentration dans les cellules du poil est supérieure à celle du milieu extérieur. L’eau pénètre donc par osmose dans les poils absorbants.

En cuisine, ce principe est également très souvent mis en oeuvre. Dans les confitures par exemple : la grande quantité de sucre ajoutée fait sortir l’eau des cellules du fruits ce qui libère en même temps, un composé essentiel à la prise des confitures (la pectine !)

Pour ta santé : lorsque tu dois te nettoyer les yeux, utilise toujours du sérum physiologique (donc un peu salé). Si tu lavais à l’eau non salée, celle-ci pénétrerait à travers les parois de ton œil et tu aurais des yeux tout gonflés. C’est encore l’osmose qui dicte ce comportement.

Texte : Pascale BAUGE – Le Monde et Nous : http://lemondeetnous.cafe-sciences.org/
Dessin : : Stéphanie DUBUT – Stef Comics http://stefcomics.blogspot.fr/

Rendez-vous demain, pour la suite …