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Micro industrielle > 1. Intro > Flashcards

1. Intro Flashcards

1
Q

Définition biotechnologie.

A

Technique, méthode ou procédé faisant appel au vivant dans le but de rendre possible, d’accélrer ou de faciliter la synthèse ou la transformation d’un produit donné.

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Q

Définition microbiologie industrielle.

A

Ensemble des biotechnologies exploitant des microorganismes pour obtenir des biens et des services.

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3
Q

Champs d’applications de la microbiologie industrielle (en connaître 4).

A
  • Production alimentaire
  • Agronomie
  • Médecine
  • Environnement
  • Sources d’énergies alternatives
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4
Q

Définition inoculum.

A

Matériel vivant (spores, cellules, hyphes) servant à inoculer un milieu de propagation (de croissance) et/ou de production.

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5
Q

Nommer les 2 caractéristiques essentielles d’un bon inoculum.

A
  1. Pur

2. De bonne qualité et doit générer de bonnes quantités productives.

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6
Q

Définition biomasse.

A

Matériel essentiel pour la structure et pour la reproduction d’un organisme vivant. Représenté par X.

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7
Q

Nommer les différentes phases de croissance microbienne.

A
  1. Phase de latence
  2. Phase de croissance
    - Accélération de la croissance
    - Croissance exponentielle
    - Décélération de croissance
  3. Phase de déclin
    - Phase stationnaire
    - Phase de mortalité
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8
Q

Quels sont les facteurs qui influencent la latence? (5)

A
  • Nouveau milieu
  • Changement de conditions physiques (pH, t°…)
  • Présence d’inhibiteurs
  • Présence de spores dans l’inoculum - germination
  • Effet inoculum
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9
Q

Décrire l’effet inoculum.

A

Ce sont les facteurs de l’inoculum qui influencent la durée de la phase de latence. (Taille des cellules, âge, phase de la cinétique de croissance…)

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10
Q

Comment calculer le taux de croissance spécifique µ? Et son unité de mesure?

A

µ = (ln2)/td

Où td = temps de doublement.

Mesuré en g/L/h

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11
Q

Quelle est la différence entre le taux de croissance spécifique et la biomasse?

A

Biomasse montre à quel point le microorganisme est productif et produit des composés.

Le taux de croissance spécifique mesure uniquement la croissance microbienne.

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12
Q

Vrai ou faux : µ représente le taux de croissance de toutes les cellules d’un milieu.

A

Faux : taux de croissance moyen.

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13
Q

Quels facteurs influencent la concentration maximale de biomasse atteinte dans une expérience? (4)

A
  • Quantité de substrat nécessaire à la croissance
  • Accumulation de substances inhibitrices
  • Mortalité des cellules
  • Densité de population maximale
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14
Q

Qu’est-ce que suggère la relation de Monod? Connaître l’équation.

A

Le taux de croissance spécifique d’une cellule (µ) est déterminé par le taux de croissance maximal (µm), la concentration de substrats limitants (s) et l’affinité de la culture microbienne pour ce substrat (Ks).

µ = µmax * s/(Ks+s)

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15
Q

Qu’est-ce qu’est la constante de saturation Ks?

A

C’est la concentration du substrat limitant nécessaire pour amener le taux de croissance spécifique à 1/2 µmax.

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16
Q

Vrai ou faux : plus Ks est élevé, plus la concentration de substrat nécessaire pour obtenir une certaine quantité de biomasse sera élevée.

A

Vrai

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17
Q

Comment peut-on calculer le µmax?

A

En inversant la relation de Monod.

1/µ = Ks/µm*s + 1/µm

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18
Q

Comment varie la cinétique de croissance dans le cas où le substrat reste dans la cellule?

A

Le substrat est capturé plus rapidement que métabolisé et la décélération de croissance est prolongée.

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19
Q

Comment varie la cinétique de croissance dans le cas où les cellules se divisent de façon synchronisée?

A

Augmentation initiale fulgurante dans le nombre de cellules, devient asynchronisée après quelques divisions.

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20
Q

Comment varie la cinétique de croissance dans le cas où la croissance est diauxique (biphasique)?

A

2 phases de latence.

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21
Q

Expliquer le principe de répression catabolique.

A

Glucose est favorisé au lactose. Donc en utilisant l’opéron Lac, le glucose est métabolisé, puis le lactose l’est.

22
Q

Qu’est ce qui doit composer les milieux de culture? (8)

A
  • Source de carbone
  • Source d’azote
  • Sels organiques et inorganiques
  • Acides gras
  • Oligo-éléments
  • Précurseurs, additifs, biorégulateurs et inducteurs
  • Inhibiteurs
  • Antimousses (en bioréacteurs)
23
Q

Vrai ou faux : la source de carbone a un effet sur le pH.

A

Faux : c’est la source d’azote qui a un effet sur le pH.

24
Q

Sous quelle forme le magnésium est-il essentiel aux cellules?

A

MgSO4.

25
Q

Nommer des oligoéléments essentiels à la croissance cellulaire. (7)

A 
Mo
Mn 
Co
Cu 
Zn
Ni
Fe
26
Q

Quels sont les paramètres physicochimiques importants pour la croissance? (5)

A
  • pH
  • T°
  • Concentration d’oxygène dissout
  • Activité de l’eau et pression osmotique
  • Pression hydrostatique
27
Q

Vrai ou faux : la température de production de métabolites est souvent plus basse que celle exigée pour la croissance cellulaire.

A

Vrai

28
Q

Qu’est-ce qu’est la pression hydrostatique?

A

Pression d’une colonne d’eau sur l’eau en dessous.

29
Q

Différencier la production de métabolites primaires des métabolites secondaires.

A

Primaires : composés liés à la croissance cellulaire et à la synthèse des cellules. Impliquées dans la phase de croissance (ex : aa, acides, solvants, alcool…)

Secondaires : produits lors de la phase de déclin. (ex : antibiotiques)

30
Q

Nommer les critères de sélection d’un microorganisme industriel (6).

A
  • Stabilité génétique
  • Possibilité de culture en culture continue
  • Spécificité pour le substrat principal du milieu
  • Rendement de croissance élevé - production de biomasse et de métabolites désirés
  • Exigences nutritives
  • Séparation facile de la biomasse du milieu
31
Q

Plusieurs voies fermentaires partent d’une molécule. Laquelle?

A

L’acide pyruvique.

32
Q

Quels produits sont issus d’une fermentation alcoolique?

A

2 molécules d’alcool par glucose.

33
Q

Quels produits sont issus d’une fermentation homolactique? Hétérolactique?

A

Homolactique : 2 molécules d’acide lactique par glucose

Hétérolactique : 1 molécule d’acide lactique et de l’éthanol ou de l’acide acétique par molécule de glucose.

34
Q

Nommer les 4 différentes sortes de processus de fermentation.

A
  • Discontinue (en batch)
  • Continue
  • Semi-continu (fed-batch)
  • Continue avec cellules immobilisées.
35
Q

Quels sont les rôles des bioferementeurs? (5)

A
  • Conteneur
  • Enceinte stérile
  • Aérateurs
  • Homogénéisateurs
  • Contrôles
36
Q

Brièvement, qu’est-ce que la fermentation discontinue?

A

Tout est ajouté au début et on ne touche plus à la fermentation jusqu’à la fin.

37
Q

Nommer les avantages et désavantages de la fermentation discontinue.

A

Avantages :

  • Peu coûteux et simples à fabriquer et à utiliser
  • Stérilisation requise moins rigoureuse, donc moins coûteuse
  • Meilleur contrôle des paramètres et meilleure flexibilité

Désavantages :

  • Disposition de plusieurs cuves pour la production régulière.
  • Longs délais entre 2 stérilisation à cause du nettoyage et stérilisation
  • Pertes de mo et d’enzymes lors de la vidange au milieu du processus
38
Q

Comment calculer le taux de dilution pour la fermentation en continu?

A

Taux de dilution = vitesse de dilution / volume du bioréacteur.

39
Q

Quel est le plus grand risque associé à la fermentation en continu?

A

Risque de contamination.

40
Q

Quels sont les 2 types de fermentation en continu? Les différencier.

A
  • Chémostat : le substrat limitant est ajouté. Les conditions métaboliques sont constantes.
  • Turbidostat : la densité cellulaire est maintenue constante.
41
Q

Qu’est-ce qui se produit si le taux de dilution est trop élevé dans une croissance en continu?

A

Wash out cellulaire - diminution progressive de la concentration jusqu’à ne plus en avoir du tout.

42
Q

Qu’est-ce qui se produit si le taux de dilution est trop bas dans une croissance en continu?

A

Mort des cellules par manque de nutriments

43
Q

Que représente la dilution critique (Dc)?

A

Taux de dilution limite sans qu’il y ait une élimination totale des cellules.

44
Q

Avantages de la fermentation en continu. (9)

A
  • Augmentation et maintien indéfini de la vitesse de croissance.
  • Moins de temps morts entre 2 cultures, donc plus économique
  • Croissance de biomasse constante
  • Système optimisé
  • Résultats plus reproductibles
  • Production de métabolites secondaires peut être maintenue simultanément à la croissance
  • Permet le calcul de vrais taux de croissance cinétique
  • Chémostat : permet le maintien d’une population mélangée ou une pression de sélection
  • Turbidostat : permet de fixer une quantité de biomasse.
45
Q

Désavantages de la fermentation en continu (5)

A
  • Production de certains métabolites secondaires ne peut pas toujours être obtenue à cause de la dilution critique.
  • Agrégation de cellules ou croissance le long des parois peut empêcher une croissance équilibrée et même mener à un wash-out.
  • Longue période : possibilité de perdre la souche initiale au profit d’une souche à croissance rapide.
  • Croissance des organismes filamenteux difficiles.
46
Q

Quels sont les 3 systèmes de fermentation continue avec des bioréacteurs à cellules immobilisées?

A
  • Bioréacteur à lit fixe
  • Bioréacteur à lit fluidisé
  • Bioréacteur à fibres creuses
47
Q

Quels sont les avantages des systèmes de fermentation continue avec des bioréacteurs à cellules immobilisées? (3)

A
  • Évitent la perte de cellules viables
  • Rendement plus important - forte densité cellulaire
  • Activité maintenue pendant une longue période.
48
Q

Quels sont les désavantages des systèmes de fermentation continue avec des bioréacteurs à cellules immobilisées? (2)

A
  • $$$$$$$

- Plus difficile d’empêcher les contaminations et l’apparition de mutants indésirables.

49
Q

Une fois le milieu de culture fermenté et récolté, quelles sont les étapes pour obtenir un produit microbien pur?

A
  • Séparation des cellules du milieu de culture
  • Extraction cellulaire si produit intracellulaire
  • Extraction dans le solvant
  • Augmentation de la concentration du produit
  • Purification
50
Q

Nommer quelques méthode d’extraction de produits intracellulaire.

A

Ultra-sons, haute pression, choc thermique et osmotiques, enzymes…

51
Q

Quels sont les 3 problèmes rencontrés lors du scaling up d’un procédé?

A
  • Stérilité - milieu peut avoir des dégradations chimiques.
  • Biomasse de départ : perte des propriétés biochimiques et génétiques possible lors de divisions répétées
  • Homogénéisation de la culture ; peut être moins constants.

Micro industrielle (5 decks)

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