RAPPELS SUR L ORGANISATION DU VIVANT

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1 RAPPELS SUR L ORGANISATION DU VIVANT 1. LES MICROORGANISMES DANS LE MONDE VIVANT 2. L ÉNERGIE DES MICROORGANISMES 1. La composition élémentaire d une bactérie 2. La production d énergie 3. Les types respiratoires

2 1- LA COMPOSITION ELEMENTAIRE D UNE BACTÉRIE ELEMENT % de MS FONCTION CARBONE 50 Constituant majeur OXYGENE 20 Constituant cellulaire, accepteur AZOTE 14 Acides aminés, acides nucléiques, enzymes HYDROGENE 8 Molécules organiques PHOSPHORE 3 A. nucléiques, phospholipides, ATP SOUFRE 1 Protéines, coenzymes POTASSIUM 1 Cofacteur MAGNESIUM 0,5 Cofacteur CALCIUM 0,5 Cofacteur, endospore FER 0,2 Cytochromes, cofacteur Et des éléments traces : Mn, Co, Zn, Cu, Mo

3 2- LA PRODUCTION D ENERGIE

4 2- LA PRODUCTION D ENERGIE FORCE PROTON-MOTRICE NADH donneur d e - O 2 Accepteur d e -

5 2- LA PRODUCTION D ENERGIE LES MOLÉCULES ÉNERGÉTIQUES Transporteur d énergie libre Transporteurs du pouvoir réducteur l ATP NADH, NADPH, FADH 2

6 3- LES TYPES METABOLIQUES AUTOTROPHES HETEROTROPHES PHOTO LITHO CHIMIO LITHO PHOTO ORGANO CHIMIO ORGANO ENERGIE h Oxydoréductions h Oxydoréductions DONNEUR D e - Substances minérales oxydables Substances organiques oxydables

7 3- LES TYPES METABOLIQUES

8 4- LES TYPES RESPIRATOIRES Accepteur final d électrons O 2 Composés organiques Composés minéraux Type respiratoire RESPIRATION : Chaîne de transport d électrons avec flux de protons vers l extérieur de la membrane FERMENTATION : Chaîne de transport dans le cytoplasme RESPIRATION ANAÉROBIE : Chaîne de transport d électrons avec flux de protons vers l extérieur de la membrane

9

10 4- LES TYPES RESPIRATOIRES Aérobie stricte Anaérobie stricte Microaérophile Anaérobie facultative

11 4- LES TYPES RESPIRATOIRES LA RESPIRATION : O 2 ACCEPTEUR FINAL Mécanisme le plus énergétique

12 4- LES TYPES RESPIRATOIRES Culture de bactéries aérobies dans une station d épuration par boues activées

13 4- LES TYPES RESPIRATOIRES LA RESPIRATION ANAEROBIE DES NITRATES NO 3 - accepteur d e -

14 4- LES TYPES RESPIRATOIRES LA RESPIRATION ANAEROBIE DES SULFATES Accepteurs d'électrons : Sulfates Donneurs d'e - : H 2 mais aussi acides organiques, alcools et acides gras Chaîne de transport d'e - membranaire avec cytochromes Desulfovibrio desulfuricans

15 Cultures en conditions anaérobies

16 4- LES TYPES RESPIRATOIRES Accepteur dérivé du substrat (pyruvate ) Pas de potentiel membranaire Pas de couplage avec le gradient de protons : pas de connexion électrique Pas de phosphorylation oxydative 2 ATP / Glucose Coenzymes : NAD et NADP LES FERMENTATIONS

17 RAPPELS SUR L ORGANISATION DU VIVANT 1. LES MICROORGANISMES DANS LE MONDE VIVANT 2. L ENERGIE 3. LE MÉTABOLISME MICROBIEN 1. Schéma général 2. Catabolisme glucidique 3. Anabolisme 4. Métabolisme azoté

18 1- LE SCHEMA GENERAL CHIMIOTROPHES PHOTOTROPHES

19 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE Les sources de carbone

20 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE D ABORD, LA GLYCOLYSE 2 ATP consommés 2 molécules en C3 1 H + et 1 e - arrachés pour 1 C3 2 ATP pour 1 Glucose

21 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE LE DEVENIR DU PYRUVATE

22 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE EN ANAEROBIOSE : LA FERMENTATION ALCOOLIQUE Alcool déshydrogénase

23 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE L exemple de Sacharomyces cerevisiae: Fermentation alcoolique + Respiration AEROBIOSE: respiration CO 2 + H 2 O et Nb Cellules sur substrat non fermentescible (éthanol, glycérol, lactate) synthétise glucose et autres sucres (gluconéogénèse) ANAEROBIOSE: fermentation peu d énergie et peu de cellules Accumulation d intermédiaires (pyruvate), recyclage de NADH et NADPH et production d éthanol glucose consommé, puis éthanol (diauxie) Métabolisme énergétique dépend du milieu : répression catabolique ou effet glucose

24 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE ET LA FERMENTATION LACTIQUE Lactate déshydrogénase

25 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE Bactéries lactiques ET DIFFERENTES VOIES DE FERMENTATIONS Entérobactéries fécales Entérobactéries non fécales Bactéries propioniques Anaérobies strictes

26 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE Dégradation sucres, lipides, A.A. Acétate EN AEROBIOSE : LE CYCLE DE KREBS Oxydé par la pyruvate déshydrogénase Bilan : 12 ATP / Acétate Phosphorylation oxydative sur chaîne respiratoire

27 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE MAIS. ALTERNATIVES A LA GLYCOLYSE GLUCONATE-6P A. lactique Acétate

28 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE LA FERMENTATION HETEROLACTIQUE Voie des Pentoses-P Glycolyse (Ribose-5P, Ribulose-5P, Xylulose-5P) Acétyl-P + ADP Acétate + ATP

29 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE OU LA VOIE D ENTNER-DOUDOROFF Début de la voie des Pentoses-P Glycolyse

30 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE D autres sources de carbone: Lipides lipases Glycérol Glycéraldéhyde 3P A. gras β oxydation Alcanes Acétyl CoA Butyryl-CoA (C4) Couplage réoxydation FADH 2 Production H 2 O 2 Libération de chaleur

31 3- L ANABOLISME

32 4- LE METABOLISME AZOTE UNE SOURCE D AZOTE? LA FIXATION DE L AZOTE DE L AIR N 2 + 8e - + 8H ATP nitrogénase 2NH 3 + H ADP + 16 Pi

33 4- LE METABOLISME AZOTE L ASSIMILATION DE COMPOSES INORGANIQUES : NH 4 + Glutamate déshydrogénase

34 4- LE METABOLISME AZOTE L ASSIMILATION DE NO 3 - Nitrate réductase Nitrite réductase ASSIMILATION

35 4- LE METABOLISME AZOTE RELATIONS AVEC LE CYCLE DE KREBS

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