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CM Bactériologie > 6- Taxonomie (b) bactéries utiles > Flashcards

6- Taxonomie (b) bactéries utiles Flashcards

1
Q

Rappels Sources d’énergie

A
  • Soleil (lumière): photosynthèse
  • oxydation de molécules organiques (substrat carbonés) ou inorganique (ion, azote, soufre etc…): chimiotrophes
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Q

Rappels: Donneurs d’électrons

A
  • molécule organique (ie substrat carbonés)
  • molécule inorganique (ion, azote, soufre etc…)
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Q

Rappels: Sources de carbone

A
  • CO2 (autotrophe)
  • molécule organique (hétérotrophe
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4
Q

Rappels: Accepteurs d’électrons

A
  • Choix de l’accepteur va conditionner la voie métabolique utilisée pour fabriquer l’Energie .
  • 3 cas possibles :
  • Respirations
    . aérobie (O2)
    . anaérobie (Fe3+, NO3-, SO42-, TMAO)
    rq: dans chaque cas la molécule accepteur est d’origine EXOGENE
  • Fermentation
    rq: ici origine ENDOGENE de l’accepteur donc forcément une molécule organique
    => c’est le substrat énergétique (ex glucose) qui au cours de sa dégradation fabrique l‘énergie et va également fournir un intermédiaire qui servira
    d’accepteur final
  • Photosynthèse :
    Rq: ici accepteur = molécule endogène NADH (anoxygénique) ou NADPH (oxygénique) mais au final le but est de transférer H+ et e- au CO2 (synthèse de Matière organique : (CH2O)n
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5
Q

Rappels: Les 4 types nutritionnels

A

a) Les autotrophes photolithotrophes:
CO2 et photosynthétiques donc l’énergie lumineuse sert à arracher les e- et H+
à des molécules inorganiques réduites (H2O, H2S, H2, S)

b) Les autotrophes chimiolithotrophes:
CO2, chimiotrophes : oxydation de composés réduits
respiration avec ou sans O2 de molécules inorganiques réduites (H2S, NH4)

c) Les hétérotrophes photo-organotrophes:
C et e- : viennent de molécules organiques réduites (sucres, ac. gras, protéines etc…)
Photosynthèse à partir de molécules organiques

d) Les hétérotrophes chimio-organotrophes:
C, E et e- viennent de molécules organiques réduites
=> respiration (avec ou sans O2) ou fermentation

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6
Q

Rappels Oxydoréduction

A
  • oxydation = perte d’e- et/ou de proton (H+)
    => ex : H2→ 2H+ +2e-
  • réduction = gain d’e- et/ou de proton:
    => ½ O2 + 2e- + 2H+ → H2O
  • globalement réaction couplée => H2+ ½ O2 → H2O
  • H2= réducteur = donneur d’e-
  • O2= oxydant = accepteur d’e-
  • Notion de potentiel réduction: E0’= exprimé en volt
    = potentiel d’un composé à être oxydé ou réduit
    => Ex: H2 (-0,421 v, donneur))
    => O2 (+0,816 accepteur)
  • définis des couples redox : ox/red : 2H+/ H2 et O2/ H2O
  • tour des électrons
    => e- auront naturellement tendance à descendre
    => ΔE0‘(ΔG0’ ): l’énergie libérée au cours de transfert successif d’e-
    => Chez les bactéries, la fabrication d‘énergie peut se résumer à un transfert
    d’énergie lors de réactions d’oxydoréduction
    Par : DH2 + A → D + AH2 + Energie
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7
Q

Remarques sur la fourniture d’énergie

A
  • Rq 1: respiration et photosynthèse nécessitent des chaînes de transporteurs d’e-
    membranaires .
    => plus l’écart sera grand entre le 1er donneur et l’accepteur final => plus il y aura d‘énergie libérée (ATP)
  • Rq 2 : Inversement dans le cas de fermentations, peu d’écart entre 1er donneur
    et accepteur final => peu d’énergie libérée
  • Rq3 : cas de la photosynthèse ou le point de départ = H2O (H2S, S)
    = molécule très réduite (mauvais donneur) qui est instantanément oxydée par
    l‘énergie lumineuse
    => c’est la formation de NADH + H+ qui est finale dans le but de pouvoir fournir
    des H+ et e- au réaction d’anabolisme
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8
Q

Oxydation de molécules organiques : la glycolyse

A
  • Rq: pour les sucres plusieurs voies existent chez les bactéries
    => La glycolyse (ou voie d’embden-meyerhoff):
    => La voies de pentoses (ou pentoses phosphate)
    => La voie du KDPG ou du gluconate ou d’Entner-Doudoroff
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9
Q

Glycolyse voie haute (GVH)

A

C6 −> C6-P −> C6-2P −> 2 C3-P

Bilan Voie haute: moins 2 ATP et C6−> 2 C3

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10
Q

GVH 1)

A
  • Procaryotes:
    Glc + PEP −> Glc-6-P + Pyruvate
    => Enzyme de la translocation de groupe
  • Eucaryotes:
    Glc + ATP −> Glc-6-P + ADP
    => Enzyme: Hexokinase
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11
Q

GVH 2)

A

Glc-6-P −> Fructose-6-P
=> enzyme : Phospho-hexose-isomérase

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12
Q

GVH 3)

A

Fructose-6-P + ATP −> Fructose-1,6-BP +ADP
=> Enzyme: phosphofructo-kinase

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13
Q

GVH 4)

A

Fructose-1,6-BP −> Glyceraldéhyde-3-P + Dihydroxyacétone-P
=> Enzyme: Fructose-BP-aldolase

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14
Q

Glycolyse Voie basse

A

C3-P −> C3-2P + NADH −> C3-P +1 ATP −> C3-P −> C3-P - H2O −> C3 +1 ATP
=> Bilan Voie basse : 2C3-P => 2C3 + 2 NADH + 4ATP

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15
Q

GVB 1)

A

Glyceraldéhyde-3-P et Dihydroxyacétone-P sont en équilibre

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16
Q

GVB 2)

A

Glyceraldéhyde-3-P + Pi + NAD−> glycérate-1,3-BP + NADH
=> Enzyme: Glyceraldéhyde-3-P déshydrogénase

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17
Q

GVB 3)

A

glycérate-1,3-BP + ADP −> glycérate-3-P + ATP
=> enzyme: Phosphoglycérate kinase

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18
Q

GVB 4)

A

glycérate-3-P −> glycérate-2-P
=> Enzyme: Phosphoglycérate mutase

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19
Q

GVB 5)

A

glycérate-2-P −> PEP
=> Enzyme: énolase

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20
Q

GVB 6)

A

PEP + ADP −> Pyruvate + ATP
=> Enzyme: Pyruvate kinase

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21
Q

Bilan global glycolyse

A
  • Bilan:
    => Glycolyse : 1 C6 donne 2 C3 (pyruvate) + 2ATP + 2NADH
  • Pyruvate => énergie (cycle de krebs) et/ou anabolisme (origine des AA)
    Rq : dans le cas des fermentations ce pyruvate va être accepteur final des e-
    ex: pyruvate => lactate
  • NADH produit => régénérer le NAD+ (oxydation d’un nouveau sucre)
    => diverses stratégies possibles (respirations, fermentations)
22
Q

La respiration

A
  • point de départ : pyruvate
  • L’oxydation continue : car ici accepteur final d’e- est EXOGENE
    => formation de NADH supplémentaires
    => Régénération auprès d’une chaîne de transporteur membranaire d’e- et H+.

Pyruvate => deux voies possibles
=> Anabolisme = molécule départ de la biosynthèse nombreuses macromolécules
=> Catabolisme = production d‘énergie via le cycle de Krebs ou des acides tricarboxyliques ou cycle de l’acide citrique

23
Q

Cycle de Krebs (CK) 1)

A

Pyruvate + NAD(+) + CoA −> Acétyl-CoA + CO2 + NADH

24
Q

CK 2)

A

Oxaloacétate (C4) + Acétyl-CoA (C2)+ H2O −> Citrate (C6)+ CoA-SH
=> Enzyme Citrate-synthase

25
Q

CK 3)

A

Citrate(C6) −> Cis-aconitate (C6) +H2O
=> Enzyme: Aconitase Fe2+

26
Q

CK 4)

A

Cis-aconitate (C6) −> Isocitrate (C6) + H2O
=> Enzyme: Aconitase Fe2+

27
Q

CK 5)

A

Isocitrate (C6) + NAD −> Oxalosuccinate (C6) (instable) + NADH
=> enzyme isocitrate déshydrogénase

28
Q

CK 6)

A

Oxalosuccinate (C6) (instable) −> alpha-cétoglutarate (C5) + CO2
=> Enzyme: Isocitrate déshydrogénase Mn2+

29
Q

CK 7)

A

alpha-cétoglutarate (C5) + NAD + CoA-SH −> Succinyl-CoA (C4-CoA) + CO2 + NADH
=> Enzyme: alpha-cétoglutarate déshydrogénase

30
Q

CK 8)

A

Succinyl-CoA (C4-CoA) + GDP −> Succinate (C4) + CoA + GTP
=> Enzyme: Succinyl-CoA ligase

31
Q

CK 9)

A

Succinate (C4) + FAD −> Fumarate (C4) + FADH2
=> Enzyme: Succinate déshydrogénase

32
Q

CK 10)

A

Fumarate (C4) −> L-malate (C4) + H2O
=> Enzyme: Fumarase

33
Q

CK 11)

A

L-malate (C4) + NAD −> Oxaloacétate (C4) + NADH

34
Q

Bilan Krebs

A

2C3 −> 2 C2 +2 CO2 + 2 NADH −> 4 CO2 + 6 NADH + 2 FADH2 + 2ATP

35
Q

Bilan glycolyse + Krebs

A

C6 => 6 CO2 + 4 ATP + 10 NADH + 2 FADH2

36
Q

Théorie chimio-osmotique de Mitchell:

A

1 - série de transporteurs d’e- dans la membrane disposés de façon à permettre une augmentation de E’0 (de - vers +) (donc libération d‘énergie => ATP)
2- succession dans la membrane de transporteurs d’e- seul et de « H+ et e- »
3- => génération d’une force proton motrice en raison de séparation des charges + (H+) à l’extérieur (ou périplasme) donc augmentation de l’acidité et charges – à l’intérieur (OH-) donc alcalinisation (équivalence à une pile)
=> aboutit à une entrée massive de H+ par une ATPase de type F(ou ATP synthase
ou synthétase) membranaire pour compenser
=> force proton motrice (énergie cinétique) convertie en énergie potentielle

  • résultats : régénération des NAD+ et production du molécules réduites H2O
    (O2) ou NO2, N2, H2S etc… anaérobie
  • Les H+ externalisés (= proton motrice) seront à origine de production d’énergie
    (ATP) via l’ATPase membranaire.
    => respiration aérobie = phosphorylation oxydative
  • Complexe I : NADH déshydrogénase
  • Complexe II : Succinate déshydrogénase
  • Complexe III: cytochome c réductase
  • Complexe IV: cytochome c oxydase
  • Bilan de ½ réactions sont:
    => NADH + H+ → NAD+ +2e- + 2H+
    => ½ O2 + 2e- + 2H+ → H2O
    => NADH + ½ O2 → NAD+ H2O
37
Q

Rendement global de la glycolyse en aérobiose

A
  • Voie glycolyse :
    => Phosphorylation au niveau substrat (voie basse) : 2 ATP
    => Phosphorylation oxydative de 2 NADH (3P/O): 6 ATP
  • Conversion 2 Pyruvate en 2 acétyl-coA :
    => Phosphorylation oxydative de 2 NADH : 6 ATP
  • Cycle acides tricarboxyliques (2 acétyl-coA):
    => Phosphorylation au niveau substrat (GTP) : 2 ATP
    => Phosphorylation oxydative de 6 NADH (3P/O): 18 ATP
    => Phosphorylation oxydative de 2 FADH2 (2P/O): 4 ATP
    ___________________
    Total : 38 ATP
38
Q

fermentation (définition)

A
  • Les réactions se font en absence totale d’O2 (peut être présent mais pas utilisé).
  • Point de départ = glycolyse ou voie des pentoses
    => la principale fourniture d’énergie
  • Donc ici la problématique est de régénérer le NAD+ utilisable pour assimiler d’autres sucres
  • Une molécule ENDOGENE (pyruvate) sera l’accepteur final des e- et H+
    => faible écart de couple redox entre donneur primaire (sucre en C6) et accepteur final (composé en C3) <==> peu d‘énergie libérée

*Grande variétés de fermentations utilisées par l’homme :
=> alcoolique (vin et bière)
=> lactique (yaourt, choucroute)
=>acétique (vinaigre)

39
Q

fermentation homolactique

A
  • lactate > 80%
  • Streptococcus (S. lactis) et certains lactobacillus
  • le NAD est régénéré ainsi:
    pyruvate + NADH −> lactate + NAD
    => Enzyme: Lactate déshydrogénase
40
Q

fermentation acides mixtes

A
  • Entérobactéries
    (E. coli, S. enterica, Y. pestis)
  • Produits : éthanol, lactate, acétate, acide formique, CO2, H2
  • Bilan : 8 ATP pour 3 Glc
41
Q

fermentation acides mixtes mécanisme 1)

A
  • Pour 6 Pyruvates :

2 Pyruvates (C3) + 2 NADH −> 2 Lactates (C3) + 2 NAD
=> Enzyme: Lactate déshydrogénase

42
Q

fermentation acides mixtes mécanisme 2)

A
  • Pour 6 pyruvates:

4 Pyruvates (C3) + CoA −> 4 HCOOH (C1) + 4 Acétyl-CoA (C2)
=> enzyme: Pyruvate formate lyase

43
Q

fermentation acides mixtes mécanisme 3)

A

4 HCOOH −> 4 CO2 + 4 H2
=> enzyme: formate hydrogénolyase

44
Q

fermentation acides mixtes mécanisme 4)

A
  • Pour 4 Acétyl-CoA

2 Acétyl-CoA + 2 Pi −> 2 Acétyl-P + 2 CoA
=> enzyme: phosphate acétyl transférase

45
Q

fermentation acides mixtes mécanisme 5)

A

2 Acétyl-P + 2 ADP −> 2 Acétate + 2 ATP
=> enzyme: acétokinase

46
Q

fermentation acides mixtes mécanisme 6)

A
  • Pour 4 Acétyl-CoA

2 Acétyl-CoA+ 2 NADH −> 2 Acétaldéhyde + 2 NAD + 2 CoA
=> enzyme: aldéhyde déshydrogénase

47
Q

fermentation acides mixtes mécanisme 7)

A

2 Acétaldéhyde + 2 NADH −> 2 Éthanol + 2 NAD
=> enzyme: alcool déshydrogénase

48
Q

Autres fermentations

A

-Fermentation hétérolactique : certains Lactobacillus et Leuconostoc,
point de départ = xylulose 5-P (pentose –P, absence d’aldolase)
=> Lactate (<80%), acétate, éthanol, CO2

-Fermentation butanediolique : entérobactéries (Serratia, Enterobacter, Erwinia)
Production de molécules en C4 (acétoine)

  • La fermentation butyrique : anaérobies strictes : Clostridium butyricum et C. perfringens. (boîtes de conserve avariées)

-La fermentation acétonobutylique réalisée par Clostridium acetobutylicum donne naissance à des substances comme l’acétone, le butanol.

-La fermentation propionique réalisée par les Propionibacterium.
base de la fabrication des fromages à pâte cuite (comté, gruyères, emmenthal) auxquels l’acide propionique donne le goût caractéristique piquant.

49
Q

le cas du Yaourt

A
  • Streptococcus salivarius subsp. thermophilus et
    Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus
  • Principe : fermentation essentiellement lactique conduisant à la coagulation du lait, c’est-à-dire à la formation d’un gel ou coagulum par modification de la structure des protéines du lait (micelles de caséines) sans exsudation de lactosérum (synérèse).
  • Fermentation séquentielle
    (proto-coopération)
  • pH initial neutre voisin de
    6-7 (6,6)
  • fermentation par
    S. thermophilus => diminution du pH à 5,5
  • puis fermentation par L. bulgaricus => pH voisin de 4,2-4,5
50
Q

Lactobacillus delbrueckii bulgaricus

A
  • Bacille
  • Gram positif
  • microaérophiles
  • non sporulés
  • mésophiles (température optimale : 42°C)
  • chimioorganotrophes
  • produisent acide lactique (LAB) (homo- ou hétérofermentaire)
  • pH 5,5

Biotechnologies : (GRAS = Generally Recognized As Safe)
=> L. delbruecki (yaourt)
=> L. plantarum (charcuterie)
=> L. acidophilus (comme B. bifidum : probiotiques)

51
Q

Streptococcus salivarius thermophilus

A
  • Coques (en chaînette)
  • Gram positif
  • catalase -
  • anaérobies facultatifs
  • Homofermentaire :
  • Espèce GRAS
  • autres espèces = Pathogènes : => S. pyogenes (angine, scarlatine, etc…; β-hémolytique)
    => S. pneumoniae (pneumonie)
    => S. mutans (carie dentaire)
52
Q

protocoopération

A
  • Substrat nutritif : le lait = sucre (lactose) + protéine (80% = caséine)
    (= source de C, N et sels divers mais aussi facteurs de croissance)
  • Le Lactose (49 g/L):
    hydrolysé en glc-6P (glycolyse) et gal (rejeté ou voie de Leloir)
  • pyruvate → lactate (LDH) pour régénérer le NAD+
    métabolisme homofermentaire (+ de 80%)
    rôle : acidification = > coagulation des caséines
    (pH 4,9 final, conservation)
  • 10 à 20% restant de lactate: hétérofermentaire : diacétyle, acétoïne et acétaldéhyde, = flaveurs du yaourt
  • Caséines (34 g/L):
    => protéase PtrB de L. bulgaricus (très efficace)
    ou protéase PtrS de S. thermophilus (pas efficace)
  • Or : les deux espèces ont des auxotrophies => proto-coopération car :
  • Meilleure activité protéolytique de L. bulgaricus => fournit à S. thermophilus, des AA (histidine, glycine, leucine, isoleucine, valine, méthionine)
  • En échange S. thermophilus stimule la croissance de L. bulgaricus par la production de certains métabolites comme l’acide formique (intervient dans synthèse base puriques) et l’acide folique
  • De + : acidifient à 2 plus vite et plus fort
    => Synthèse accrue d’exopolysaccharides (onctuosité du yaourt)

CM Bactériologie (8 decks)

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