11. Autres mo extrêmophiles Flashcards
Nommez les 4 grandes catégories de mo qui font parties des «autres extrêmophiles» :
- Piézophile
- Alcalinophile
- Halophile
- Radiorésistant
Qu’est-ce que les mo halophiles et décrivez des habitats typiques:
- Mo qui se développent dans des conditions où les [ ] en sels (potassium, calcium, Mg) sont supérieurs à la limite physiologique habituellement tolérable (~15-20% de sel)
Habitat typique :
- Marais salants et lacs salés qui contiennent des eaux dont la [ ] en sel est prés de la saturation.
- Dans les mines de sel on peut retrouver des halophiles sur les parois des galeries ou dans les eaux qui en sortent !
- Aliments conservés dans le sel
Il existe des halophiles obligatoires (doivent avoir du sel) et facultatifs (vit avec ou sans sel), ainsi que des halotolérants (tolérant à une augmentation de sel). Ces extrêmophiles appartiennent principalement à ?
- Principalement aux bactéries (ex: Halmonas)
- Quelques eucaryotes sont aussi halophiles (ex: Lis maritime sont des plantes sur le littoral)
- Quelques archées croissent à des [ ] proche de la saturation (~30%)
Quels types métaboliques (2) sont absent des milieux halophiles et pourquoi ?
- Méthanogènes
2. Nitrifiants
Pourquoi:
- La vie dans des milieux présentant une importante force ionique est possible, mais demande une grande dépense énergétique constante!
Parlez-moi des 2 principales stratégies employées par les mo halophiles pour contrer la pression osmotique:
- Salt-in
- Maintenir une [ ] intra-c élevée en sel (KCl)
- Donc [ ] osmotiquement équivalente à l’environnement externe= milieu
isotonique = évite la déshydratation des cellules.
- Implique que les systèmes intra-c soient adaptés à la présence de sel !
- Peu énergivore, mais requiert des adaptations majeures acquis au travers de
l’évolution (ADN, ARN, prot fonctionelles ) - Faible [ ] intra-c de sel
- Présence de solutés organiques (qui balancent la pression osmotique), appelés
osmolytes
- Les osmolytes s’accumulent dans le cytoplasmes
- La synthèse d’osmolytes requiert de l’É ++ (GROS désavantages, donc à la base
on a besoin de mécanismes énergétique pour supporter ce mécanisme)
- Présence de pompes ioniques énergivores qui rejettent ions à l’extérieur
- Pas d’adaptations intra-c spécifiques importantes nécessaires
Expliquez pourquoi les pompes ioniques énergivores sont essentielles dans la stratégies de faible [ ] intra-c de sel chez les halophiles.
Le transport actif vers l’extérieur est essentiel pour que les ions Na+ qui entrent dans la cellule de façon naturelle ressorte pour ne pas débalancer le milieu (vient contre balancer le gradient de diffusion naturel).
Dans la stratégies de faible [ ] intra-c de sel chez les halophiles, en condition de très haute salinité, où prennent-ils leurs osmolytes ?
- Les osmolytes qui nécessitent le oins d’énergie à produire, sont favorisés (bétaïne, glutamate, sucrose, etc.) .
- Les mo peuvent aussi récupérer des osmolytes dans l’environnement (si présents et dispos !). Des sucres, des acides aminés, des peptides, etc.
Dans les mo halophiles, le sel a des impacts sur quoi en particulier ?
Solubilité , stabilité et conformation des protéines ! Lorsque la [ ] en sel augmente trop (>0.1 M) l’eau devient moins dispo pour les prot puisque le sel y est lié !
Qu’est-ce que l’indisponibilité en eau chez les halophiles peut engendrer ? Nommer une conséquence directe.
- Peut causer la déshydratation et l’agrégation des acides aminés hydrophobes.
- Conséquence: Renforcement des interactions hydrophobes dans les prot en présence de sels.
Parlez-moi des mécanismes spécifiques des prot halophiles pour rester stables et solubles :
- Élément structuraux pour permettre un bon repliement = stables
- Grand nombre de charge - en surface des prot (grâce aux acides glutamiques et aspartiques) = permet de rester solubles
Vrai ou faux protéines halophiles :
- Les charges négatives en surface des protéines font compétition avec l’eau pour assurer la solubilité des prot.
- Certaines prot halophiles ont besoin de sels pour adopter leur conformation optimale.
- Les charges négatives en surface des protéines font compétition avec l’eau pour assurer la solubilité des prot.
- Vrai ! - Certaines prot halophiles ont besoin de sels pour adopter leur conformation optimale.
- Vrai !
- L’augmentation de la [ ] en sels résulte en une meilleure stabilité et résistance à la dénaturation thermique
Nommez les 3 principales applications biotechnologiques des mo halophiles :
- Exploitation de leurs enzymes stables en conditions salines
- Utilisation des solutés organiques comme stabilisateurs d’enzymes (ex: dans les rx de PCR)
- Mo halophiles pourraient être utilisés dans le tx des eaux usées salées provenant des industries de production de marinades (cornichons).
Qu’est-ce qu’un mo osmophiles, ils sont principalement des quoi, où vivent-ils ?
- Mo qui ressemblent aux halophiles, mais ils tolèrent de forte [ ] en sucres !
- Principalement des levures
- Vivent dans des environnements sucrés, salées ou l’activité en eau est très faible.
Comment les osmophiles combattent-elles la forte pression osmotique ?
En synthétisant des alcools ou des acides aminés dans leur cytoplasme pour balancer l’osmolarité.
Pourquoi les levures osmophiles sont problématiques dans l’industrie agroalimentaires ?
- Elles causent la détérioration de produits qui sont conservés par une haute teneur en sucre (miel, sirop de maïs, mélasse, cholocal)
Qu’est-ce qu’un alcalinophile, un alcalinotolérant et dans quel environnement les retrouve-t-on ?
- Alcalinophile: c’est un mo qui a un pH optimal de croissance supérieur à 9.0 (certaines bactéries jusqu’à 12-13.0).
- Alcalinotolérant : pH optimal neutre ou légèrement acide, mais capable de croître en conditions alcalines
- Lacs et sols riche en carbonate de sodium (Na2Co3) où l’évaporation est supérieure à l’arrivée de précipitations. La majorité des Lacs alcalins sont aussi des environnements halophiles.
Vrai ou faux alcalinophiles:
- Certains alcalinophiles obligatoires ne peuvent pas croitre à un pH < que 9.0
- Il est possible (et même fréquent) d’isoler des alcalinophiles dans des conditions très acide.
- Certains alcalinophiles obligatoires ne peuvent pas croitre à un pH < que 9.0
- Vrai ! - Il est possible (et même fréquent) d’isoler des alcalinophiles dans des conditions très acide.
- Faux, dans des environnements pH neutre ou légèrement acides3. Certains alcalinophiles sont capable de modifier localement leur environnement pour le rendre physicochimiquement idéal. - Vrai ! Ils sont en mesure de sécréter des bases/ions qui vont recréer des conditions optimales pour leur croissance.
Qu’est-ce que haloalcalinophile, nommez moi 2 genres connus ?
- Des mo qui sont capables d’évoluer dans des environnements alcalins dont la [ ] en sel est proche de la saturation (ex: Lacs sodiques).
- Natrobacter et Natronococcus
Une petite facile, comment s’appellera notre future compagnie ?
TOCHOLATTTTTTTTTT
Bonne étude !! Tu es intelligente et compétente!!
Quelles sont les 2 adaptations physiologiques principales des mo alcalinophiles ?
- Antiporteurs Na+/H+ : supportent l’acquisition d’ions H+ (assure le maintient du potentiel membranaire en expulsant les Na+)
- Symporteurs Na+/soluté et Na+/K+ : dépendant aux ions Na+, ils sont incapables de maintenir leur pH interne et de croitre en absence de sodium dans le milieu !
À savoir : Les procaryotes ont des mécanismes qui leur permettent de garder le pH interne plus près de la neutralité (7.0 -8.5). De plus, il semble que les modifications propres au caractère alcalinophile soient de moindre importance par rapport à cellules faites afin d’accomoder la présencde de sel.
:)
Quelles sont les utilisation biotechnologiques des alcalinophiles ?
- Utilisation des enzymes stables à pH élevés sont recherchés pour certains procédés ou produits !
- Protéases alcalines, cellulases, lipases et amylases utilisées dans les détergents.
Quel est l’environnement classique dans lequel on retrouve des mo xérophites? Parlez-moi de cet habitat.
- Désert de l’Atacama au Chili
- Autant dans les déserts chauds que dans les vallées froides de McMurdo
- C’est un environnement très aride (pluie ~ 3 ans)
- Les mo dans cet environnement vivent à la surface des roches ou dans les pores rocheux. Les communautés de mo sont dites lithiques.
Quelle est la population des communautés lithiques dans le désert d’Ataquama ?
- Cyanobactéries photoautotrophes capable de fixer l,azote
- Lichens (microalgues avec champignons qui va chercher de l’eau et du phosphore du sol
- C’est tous des bon survivants de la dessification (ils possèdent la capacité de survivre à la dessification)
Les mo lithiques se divisent en 2 catégories, nommez-les et parlez-en :
- Hypolithique : vivent sur la face inférieure des roches
- Endolithique : vivent dans les pores des roches (ex: quartz). Elles profitent de la protection de la roche contre les U.V. et de la possibilité plus élevée de conserver l’eau dans les pores de la roche.
Pourquoi la catégorie de mo lithique «endolithique» est importante pour les cyanobactéries ?
- Important car elles colonisent la roche qui laisse passer les rayons visibles. Ces rayons sont importants pour les cyano-b pour faire des molécules carbonés avec la photosynthèse.
Vrai ou faux adaptations des xérophites :
- Les adaptations à la dessiccation sont uniques car les mo ne sont pas en croissance active.
- La dessification induit des méthodes de fonctionnement alternatives précices de survit.
- Les stratégies contre la dessification sont entre autres, la capacité à protéger et réparer l’ADN exposé aux U.V. , le maintien d’une stabilité protéique (malgré la déshydratation) et aussi le maintien de l’intégrité de la membrane.
- Les adaptations à la dessiccation sont uniques car les mo ne sont pas en croissance active.
- Vrai ! Ils vont sûrement passer la majorité de leur cycle de vie dans cette condition - La dessification induit des méthodes de fonctionnement alternatives précices de survit.
- Faux !
- Le mo induit des stratégies plutôt que des méthodes de fonctionnement alternatives. - Les stratégies contre la dessification sont entre autres, la capacité à protéger et réparer l’ADN exposé aux U.V. , le maintien d’une stabilité protéique (malgré la déshydratation) et aussi le maintien de l’intégrité de la membrane.
- Vrai
Quelles sont les 3 stratégies contre la dessification des xérophites ?
- la capacité à protéger et réparer l’ADN exposé aux U.V.
- le maintien d’une stabilité protéique (malgré la déshydratation)
- le maintien de l’intégrité de la membrane.
Un des premier mécanisme d’adaptation des cyanobactéries xérophites dans les milieux arides est la production d’une enveloppe supplémentaire de polysaccharides extracellulaires (EPS). Ce glycocalix joue plusieurs rôle sprécis. Expliquez.
- Joue un rôle dans l’entrée et la sortie d’eau.
- Immobilise les composantes cellulaires produites en réponse à la
dessiccation - Protège la paroi lorsqu’elle gonfle et rapetisse.
- Immobilise les composantes cellulaires produites en réponse à la
Plusieurs molécules produites en réponse à la dessiccation et aux U.V sont produites par les mo xérophites, nommez-les et expliquez leurs rôles.
- Acides aminés ressemblant aux mycosporines = composés absorbant les
rayons UV- Enzymes détoxifiantes
- Molécules protectrices contre les radicaux libres et les ROS
- Protéines de stress hydrique = protéine très stable qui aide contre les variations de
pression osmotique
Vrai ou faux molécules produites en réponse à la dessication chez les xérophites:
- Les cyano-b contiennt des osmolytes tel le tréhalose et le sucrose qui ont la capacité de stabiliser les protéines et protéger l’intégrité de la membrane.
- Vrai !
Le processus de réhydratation d’une cellule peut durer jusqu’à 5 jours, et l’expression des gènes reprendra dans un ordre précis. Quel est cette ordre ?
- Respiration
- Photosynthèse
- Fixation d’azote
Après = Croissance active !
Quelle est le vrai facteur limitant la croissance des communautés lithiques ?
- Le manque d’eau !
Comment a débuté l’étude des extrêmophiles radiorésistant ?
Découverte de D. radiodurans en 1956 lors de la stérilisation d’aliments par exposition au rayons X.
Pourquoi parle-t-on de radiorésistant et non de radiophiles ?
Car impossible de démontrer qu’ils sont incapable de vivre sans radiation (radiation constante sur terre).
Dans quels endroits pouvons-nous retrouver les radiorésistants ?
- Cheminées thermales
- Centrales nucléaires
Pourquoi dit-on que la résistance aux radiations soit un avantage collatéral qui a été développé suivant une exposition constante à d’autres stress qui font des dommages à l’ADN (ex: dessiccation) ?
- Parce que le niveau de radiation sur terre dans les derniers 4 milliards d’années est resté beaucoup plus bas que le taux tolérable par ces mo !
- Aucun milieu excède 0,4 Grey, mais certain mo peuvent résister jusqu’à 10 000 Grey.
Quelles sont les 3 conclusions des études menées sur le génome d’une souche de D. radiodurans ?
- La résistance aux radiations est du a une réparation plus efficace des dommages causés à l’ADN
- Le génome s’organise en anneaux très compact, ce qui limite la diffusion de morceaux d’ADN lors de la coupure db. ET ils ont plusieurs copies de leur génome (4 à 100).
- Beaucoup de prot seraient impliquées dans le phénotype radiorésistant de ces mo !
