Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes

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1 1. Besoins nutritionnels 1.1. Besoins élémentaires Source de carbone Source d azote Source de soufre et de phosphore Source d énergie 1.2. Besoins en facteurs de croissance Chapitre 2 Physiologie des micro-organismes 1.3. Interactions nutritionnelles entre populations microbiennes 1.4. Applications à la conception et à l utilisation des milieux de culture 2. Métabolismes 2.1. Métabolisme énergétique Rôle de l ATP Phototrophes Chimiolithotrophes Chimioorganotrophes Types respiratoires Respiration aérobie Respirations anaérobies Fermentations 2.2. Métabolisme glucidique La glycolyse (voie d Embden Meyerhoff) Alternatives à la glycolyse La voie des pentoses phosphates La voie d Entner Doudoroff La dégradation du pyruvate au cours du cycle de Krebs Les fermentations Fermentation homolactique Fermentation éthanolique (ou «alcoolique») Fermentation «acides mixtes» Fermentation butanediolique Fermentations des bactéries anaérobies BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 1 / 14

2 3. Croissance des microorganismes 3.1. Méthodes d étude de la croissance Dénombrements Dénombrement direct (cytométrie) Dénombrement après culture Mesure de la biomasse Méthode gravimétrique Turbidimétrie Autres méthodes 3.2. Paramètres de la croissance représentation graphique 3.3. Courbe de croissance en milieu non renouvelé 3.4. Facteurs influençant la croissance La température Le ph La disponibilité de l'eau (ou "activity of water" : Aw) Relations des micro-organismes avec le dioxygène : types respiratoires La nature et la concentration du (ou des) substrat(s) BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 2 / 14

3 Besoins élémentaires : sources de carbone, azote, soufre et phosphore Carbone Azote Soufre Phosphore Besoins énergétiques Energie Besoins spécifiques des micro-organismes hétérotrophes : facteurs de croissance Facteurs de croissance BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 3 / 14

4 Figure 1 Figure 2 BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 4 / 14

5 Exemples de milieux synthétiques COMPOSITION DE PLUSIEURS MILIEUX DE CULTURE (en g.l -1 ) MILIEU UREE-INDOLE Urée 2,0 g L-tryptophane 0,3 g éthanol à 0,95 1 ml rouge de phénol 2,5 mg chlorure de sodium 0,5 g dihydrogénophosphate de potassium 0,1 g hydrogénophosphate de potassium 0,1 g CITRATE DE SIMMONS citrate de sodium 1,0 g bleu de bromothymol 0,08 g chlorure de sodium 5,0 g sulfate de magnésium 0,2 g hydrogénophosphate de potassium 1,0 g dihydrogénophosphate d'ammonium 1,0 g agar 15,0 g Exemples de milieux empiriques de base Exemples de milieux empiriques enrichis (non sélectifs) Exemples de milieux sélectifs TRIPTO-CASEINE SOJA peptone trypsique de caséine 15,0 g peptone papaïnique de soja 5,0 g chlorure de sodium 5,0 g agar 15,0 g GELOSE COLUMBIA AU SANG mélange spécial de peptones 23,0 g Amidon 1,0 g chlorure de sodium 5,0 g agar 10,0 g sang 50 ml BEA (bile esculine azide) Peptone 17,0 g peptone pepsique de viande 3,0 g extrait de levure 5,0 g esculine 1,0 g citrate de sodium 1,0 g citrate de fer ammoniacal 0,5 g bile de boeuf déshydratée 10,0 g azide de sodium 0,25 g chlorure de sodium 5,0 g agar 13,0 g BCP LACTOSE Peptone 5,0 g Extrait de viande 3,0 g Lactose 10,0 g Bromocrésol pourpre 0,025 g Agar 11,0 g GELOSE «CHOCOLAT» peptone trypsique de caséine 7,5 g peptone pepsique de viande 7,5 g amidon de maïs 1,0 g hydrogénophosphate de potassium 4,0 g dihydrogénophosphate de potassium 1,0 g chlorure de sodium 5,0 g hémoglobine 10,0 g supplément Polyvitex (vitamines) 1,0 ml agar 15,0 g DRIGALSKI Peptone 15,0 g extrait de viande 3,0 g extrait de levure 3,0 g lactose 15,0 g désoxycholate de sodium 1,0 g cristal violet 0,005 g bleu de bromothymol 0,080 g thiosulfate de sodium 1,0 g agar 11,0 g BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 5 / 14

6 figure 3 figure 4 Dans une cellule, l ATP peut être synthétisé : - par phosphorylation au niveau du substrat, dans le cytoplasme ; - par phosphorylation liée à un gradient électrochimique de protons de part et d autre d une membrane biologique, par un complexe ATP synthétase. Ce mode de production concerne la photophosphorylation et la phosphorylation oxydative. Comparaison des systèmes photosynthétiques des Eucaryotes et des bactéries : Propriété Eucaryotes Cyanobactéries Bactéries vertes et pourpres Pigment Chlorophylle a Chlorophylle a Bactériochlorophylle photosynthétique Photosystème II Présent Présent Absent Donneur d électrons H 2 O H 2 O H 2, H 2 S... Production d O 2 Oui Oui Non BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 6 / 14

7 Figure 5 : photosynthèse chez les Eucaryotes et chez les Cyanobactéries (dans ce cas, les thylakoïdes ne sont pas contenus dans le stroma du chloroplaste, mais directement dans le cytoplasme). Figure 6 Figure 8 : réactions d oxydoréduction dans les systèmes biologiques BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 7 / 14

8 (1) Nitrosation (bactéries nitreuses) NH /2 O 2 NO 2 + H 2 O + 2 H + G 0 = kj.mol -1 (2) Nitratation (bactéries nitriques) NO 2 Figure 7 : la nitrification + 1/2 O 2 NO 3 G 0 = - 75 kj.mol -1 Figure 9 Figure 10 BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 8 / 14

9 Figure 11 : comparaison des chaînes respiratoires bactériennes (respiration aérobie) Figure 12 : chaîne respiratoire utilisant l ion nitrate comme accepteur final des électrons BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 9 / 14

10 figure 13 figure 14 Figure 15 : voies de fermentation chez les Enterobacteriaceae BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 10 / 14

11 Chez les bactéries, la division se fait par scissiparité : il se forme un septum transversal qui sépare progressivement les deux futures cellules filles, chacune d entre-elles recevant une copie du chromosome de la cellule mère. La séparation des cellules n est pas toujours totale, ce qui aboutit, selon le plan de division, à des chaînettes, des «grappes» Figure 16 Figure 17 Figure 18 BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 11 / 14

12 figure 19 Figure 20 Figure 21 BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 12 / 14

13 Figure 22 Figures 23A et 23B BTS BioAC 1 e année Cours de microbiologie Page 13 / 14

14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes Figure 24 Figure 25 Figure 26 Figure 27 e BTS BioAC 1 année Cours de microbiologie Page 14 / 14

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