Cellule procaryote Flashcards
Les 2 grands types de cellules
- cellule procaryote
- cellule eucaryote: animale, végétale
Les 2 grands types de cellules: composition élémentaire
- membrane plasmique
~ délimite physiquement la cellule
~ forme la frontière entre le cytoplasme interne et le milieu extracellulaire - cytoplasme
~ solution dans laquelle baignent diverses macromolécules, particules et organelles. Lieu des réactions chimiques de la cellule - ADN
~contient tout l’information nécessaire au fonctionnement de la cellule
~ transmis d’une génération à l’autre - ribosome
- ATP
~ source d’énergie. Provient de la conversion métabolique de l’énergie contenue dans les nutriments
Cellule procaryote: origine
- apparition de la vie sur Terre: il y a 3.8 milliards d’années
- une seule cellule (procaryote): Luca
- tous les organismes vivants dériveraient de cette cellule. «Preuve: le code génétique est presque universel.»
Cellule procaryote: caractéristiques
- petites cellules, appartiennent au monde des bactéries
- paroi bactérienne (peptidoglycane)
- peu d’organelles
- génome réduit (3000 gènes environs)
- dominent la biosphère en nombre et par leur activité métabolique
- elle colonisent les endroits les plus hostiles
- passent inaperçues sauf dams les cas où elles causent des maladies
- grande majorité est inoffensive
- bactéries décomposent les organismes morts et recyclent ainsi les éléments chimiques vitaux
- les eucaryotes ont besoin des procaryotes pour vivre, mais le contraire n’est pas vrai
Cellule procaryote: classification
- Eubacteries (ou vraies bactéries):
~ les bactéries contemporaines les plus communes
~ les cyanobactéries - archéobactéries (ou les anciennes bactéries):
~ diffèrent autant des eubactéries que les eucaryotes
~ descendants modernes d’une ancienne forme de procaryotes
~ vivent dans des endroits hostiles
Cellule procaryote: morphologie
3 formes:
- cocci: sphère
- bacilles: bâtonnets
- spirilles et spirochètes: spirales
La forme d’une bactérie lui est donnée par sa paroi
Cellule procaryote: membrane plasmique
- structure interne:
~ membrane plasmique — l’intérieur (structures cytoplasmiques) - structure externe:
~ membranes plasmique — l’extérieur (la paroi et la capsule)
Membrane plasmique
Mosaïque fluide formée d’une bicouche de phosphoglycérolipides dans laquelle se trouvent des protéines intersèques et périphériques
Membrane plasmique: composition
- lipides ( phosphoglycerolipides, glycolipides)
- protéines
- glucides (coutres chaînes de monosaccharides/ oligosaccharides)
- un hopanoïde: 5 cycles
Membrane plasmique: différence entre les procaryotes et les eucaryotes
- pas de cholestérol dans la membrane plasmique des procaryotes ( exception: mycoplasmes contiennent du cholestérol dérobé aux membranes plasmiques des eucaryotes
- il y a plus de protéines membranaires dans la membrane plasmique des procaryotes que ches les eucaryotes
Membrane plasmique: composition cas particulier des archéobactéries
- habitent des milieux très hostiles comme Les Sources thermales acides:
~ température au-dessus de 60 degrés Celsius
~ pH= 2 ( très acide) - composition chimique singulière de la membrane plasmique pour ne pas rompre sous l’effet de la température élevée du milieu:
~ 1: les chaînes carbonées des lipides sont ramifiées et non simples
~ 2: les chaînes hydrocarbonées des lipides sont liées au glycérol par des liaisons éthers au lieu des liens esters (chez les eubactéries et les eucaryotes). On y retrouve d’éthers du glycérol ou tétraéthers du diglycérol
Stucture interne: membranes internes spécialisées
- se trouvent chez certains groupes de bactéries
- des replis/ invaginations de la membrane plasmique vers le cytoplasme
- accomplissent des fonctions métaboliques spécialisées et production d’ATP
Structure interne: magnétosomes
- chez certaines bactéries
- bactéries avec magnétosomes détectant le champ magnétique terrestre
- contiennnent un complexe d’oxyde de fer
Structure interne: le nucléoïde
- région de forme irrégulière à l’intérieur du cytoplasme, où le chromosome se situe
- 1 seul chromosome formé d’une molécule d’ADN bicaténaire et circulaire
Structure interne: les plasmides
- anneaux d’ADN beaucoup plus petits que le chromosome: ajout d’information
- ne contiennent que quelques gènes (une 20aines tout au plus)
- une bactérie peut posséder un seul ou plusieurs plasmides
- séquence répliquent indépendamment du chromosome bactérien
- peuvent être transférés dans une autre cellule au cours de la conjugaison bactérienne
- certaines peuvent s’intégrer au chromosome bactérien
Rôles des plasmides
- ajout d’information qui permet la survie de la bactérie dans un environnement inadéquat:
~ résister aux antibiotiques
~ métaboliser des nutriments inhabituels
~ produire des toxines
~ faire face à des situations imprévues, etc
~ par le mécanisme du transfert de gènes, une bactérie peut faire pénétrer un fragment d’ADN à travers sa membrane et l’incorporer a son chromosome ou à un plasmide. Cela permet une évolution adaptative rapide
Structure interne: les ribosomes
- 10 000 ribosomes ou plus de 70s
- sites de synthèse des protéines
- plus petit que son homologue eucaryote. Les deux diffèrent en ce qui concerne leur contenu en protéines et en ARNt.
Les ribosomes: qu’est-ce qu’un antibiotique?
- un agent chimique capable de tuer ou d’inhiber la croissance de micro-organismes
- l’antibiotique doit tirer partie dès différences structurales et métaboliques entre les cellules procaryotes et les cellules eucaryotes
Effets des antibiotique sur la synthèse des protéines
Streptomycine, tétracycline et érythromycine: des antibiotiques qui se fixent sur les sous unités du ribosome et bloquent la synthèse protéique
Structure externe: la paroi
- Entoure la bactérie en dessus de la membrane plasmique
- solide, ferme, mais flexible
- poreuse, permet le trafic des molécules à travers la membrane plasmique
- la paroi est située à l’extérieur de la membrane plasmique. Elle est constituée de glucides et d’acides aminés
Structure externe: fonctions de la paroi
- maintient la forme de la cellule:
La forme des bactéries (cocci, bâtonnet, spirille) dépend de la forme de la paroi - protection contre l’hypotinicité du milieu:
Les bactéries vivent dans un milieu dilué (hypotonique). Sans leur paroi les bactéries éclateraient uite à l’entrée d’eau osmotique
La paroi: procaryote
Parois contiennent des peptidoglycane
Peptidoglycane
Un réseau de polymère de monosaccharides modifiés qui sont reliés transversalement par de courts polypeptides
La paroi: exception les archéobactéries
Les parois cellulaires des archéobactéries contiennent divers polysaccharides et protéines, mais sont dépourvues de peptidoglycane
Selon l’une des caractéristiques de leur paroi cellulaire, les bactéries se classent en 2 catégories
- bactéries à Gram positif (gram +)
- bactéries à Gram négatif (gram -)
La paroi: coloration de Gram technique
1- fixation à la chaleur d’un étalement bactérien sur une lame
2- première coloration avec le violet cristal
3- mordant (solution diluée d’iode)
4- décoloration (rinçage avec éthanol ou acétone)
5- deuxième coloration avec safranine
Bactérie à Gram positif (gram +)
Paroi simple qui contient une quantité importante de peptidoglycane
Bactérie à Gram négatif (gram -)
- peptidoglycane: très petite quantité
- membrane externe (bicouche lipidique):
~ feuillet interne: phosphoglycérolipides
~ feuillet externe: des protéines et des lipopolysaccharides - lipoprotéines:
~ attachées par des liaisons covalences au peptidoglycane et enfouies dans la membrane externe
~ les lipoprotéines relient solidement la membrane externe au peptidoglycane
Coloration de Gram
Les espèces à Gram négatif sont habituellement plus dangereuses que les espèces à Gram positives:
- les lipopolysaccharides sont souvent toxiques
- la membrane externe protège des défenses de leur hôte
- les bactéries à Gram - opposent souvent obus de résistance aux antibiotiques que les espèces à Gram +, car leur membrane externe entrave la pénétration de ces médicaments
- membrane externe empêche les antibiotiques de frapper leur cible (paroi ou dans le cytoplasme)
Effet de la coloration de Gram
- les bactéries gram + se colorent en violet car elles retiennent le colorant violet:
~ le colorant passe à travers la paroi et se lie aux structures cellulaires
~ la couche épaisse de peptidoglycane constitue une barrière imperméable à l’alcool (agent décolorant). Le colorant est donc retenu à l’intérieur de la cellule
~ le 2e colorant n’a aucun effet
~ les bactéries gram - se colorent en rose (Safranine):
~ la membrane externe est dissoute par l’agent décolorant
~ la couche trop mince de peptidoglycane laisse passer le décolorant, ce qui élimine le violet cristal. Le colorant violet n’est donc pas retenu à l’intérieur de la cellule
*le cytoplasme incolore peut être coloré par le 2e colorant rose
Effets des antibiotiques sur la paroi: effet du lysozyne
- antibiotique fabriqué par les animaux. Larmes, mucus, salive, blanc d’œuf
-enzyme qui coupe le lien glycosidique entre les monosaccharides
Structure externe: sphéroplaste
La membrane externe limite le passage du lysozyme
Structure externe: protoplaste
Pas de membrane externe. Rien n’empêche le passage du lysozyme
Effet des antibiotiques sur la paroi: effet de la pénicilline
- elle inhibe le travail de la transpeptidase et empêche donc la formation des ponts peptidiques transversaux entre les polymères des monosaccharides du peptidoglycane
- comme les bactéries sont les seuls organismes à posséder une paroi de peptidoglycane, ce sont les seuls organismes sensibles à l’action de la pénicilline
Structure en périphérie de la paroi
- structures très variées tant dans la forme que dans la fonction
- leur caractère commun est d’être situé au-delà de la paroi cellulaire: glycocalyx ( capsule ou couchemucoide), pili et fimbriae, flagelles
Glycocalyx
Couche visqueuse entourant la paroi bactérienne ou une colonie de bactéries formant des agrégats multicellulaires. Formée de polysaccharides ou de polypeptides
Fonction glycocalyx
- protection
- adhérence
Glycocalyx: capsule
- enveloppe bien structurée
- entoure la paroi et s’enlève difficilement
- composée souvent de polysaccharides attachés fermement à la paroi
- peut être formée de polypeptides chez certaines espèces
Capsule: protection
-contre les attaques provenant du système immunitaire et contre les détergents
- réservoir d’éléments nutritifs
Capsule: adhérence
- se fixer au substrat ( au tissus de l’hôte)
- s’attacher aux autres bactéries dans la colonie
Glycocalyx: couche mucoïde
- couche diffuse
- peu organisée, s’enlève facilement
-composée de polysaccharides
Rôle Couche mucoïde
Protection contre la déshydratation et la perte de nutriments
Structure en périphérie de la paroi: pili et fimbriae
- appendices courts, droits et minces qui émanent de la surface de certaines bactéries
- les fimbriae sont en général plus nombreux et plus courts que les pili
Fonction d’adhérence
Permettent aux bactéries d’adhérer les unes aux autres ou à un substrat
Pili sexuel
Sert à réunir 2 bactéries pour transférer de l’ADN au cours de la conjugaison bactérienne. Localisé seulement sur les bactéries qui transfèrent de l’ADN à une autre cellule
Pili sexuel conjugaison
- Localisé seulement sur la bactérie donatrice
- la bactérie donatrice aborde la bactérie réceptrice par son pili sexuel
- elle transfère ensuite un brin d’ADN mono caténaire via le pont de conjugaison
- dans chaque bactérie, une copie complémentaire à chaque brin mono caténaire d’ADN est synthétisée
Structure en périphérie de la paroi: flagelle
- flagelle: structure qui aide les bactéries à se déplacer
-50% de toutes les espèces procaryotes sont capables de se déplacer
Types et nombre de flagelles
-Flagelle polaire: situé aux pôles de la cellule, un ou plusieurs
-flagelles peritriche: plusieurs flagelles qui émanent des parois latérales
Structure du flagelle
- cylindre creux, la paroi est composée d’une protéine nommée flagelline
- non flexible
- peu se régénérer en cas de bris
Reproduction et adaptation: division cellulaire par scissiparité
- Réplication de l’ADN: origine unique de la réplication
- l’ADN des bactéries est attaché à la membrane plasmique. L’Addition de nouveaux phosphoglycérolipides dans la partie centrale de a membrane plasmique entraîne les 2 molécules d’ADN filles vers les extrémités
- l’invagination de la membrane plasmique et de la paroi vers l’intérieur sépare les chromosomes bactériens dans les cellules filles
Croissance bactérienne
- désigne la multiplication. Des cellules et l’accroissement de la colonie et non l’augmentation en volume de chaque cellule
- dépend de: température, pH, salinité, disponibilités des nutriments
- selon la température, 4 groupes de bactéries
Formation des endospores (sporulation)
- cellules résistantes produites par certains genres bactériens quand les conditions ne sont pas favorables à la croissance bactérienne
- structures complexes, multicouches qui entourent l’ADN et qui forment une paroi très résistante
- stérilisation exige de chauffer à 121 degré Celsius, sois une pression élevée (15 Lbs par pouce carré), pendant 15 minutes pour tuer ;es endospores
Formation des endospores (sporulation): cycle vital
- formation des endospores: quand les conditions sont défavorables
- germination: au retour des conditions favorables, l’endospore peur germer et donner naissance à une cellule active
Formation endospores
1- invagination de la membrane plasmique
2- réplication du chromosome bactérien
3- des ribosomes et une copie du chromosome sont incorporés dans l’endospore
4- les nombreuses couches de l’endospore sont synthétisées autour de l’ADN
5- lyse de la cellule ère et libération de l’endospore qui peut résister à des conditions extrêmes durant des millénaires
Germination
Au retour des conditions favorables, l’ensodpore gonfle, brise sa paroi et s’allonge donnant naissance en quelques minutes à une bactérie active
Selon la provenance des 2 ressources essentielles, on distingue divers types des procaryotes : terminologie
Source de l’énergie:
- lumière (phototrophes)
- substances chimiques (chimiotriphes)
Selon la provenance des 2 ressources essentielles, on distingue divers types des procaryotes: source de carbone
- CO2 (autotrophe):
- photoautotrophes
- chimioautotrophes
- carbone organique (hétérotrophes)
- photohétérotrophes
*chimiphétérotrophes
Composé non biodégradable
lorsqu’aucune chimiohétérotrophe ne peut le digérer
Photoautotrophes
Lumière source d’énergie et CO2 source de carbone
Photohétérotrophes
Lumière source d’énergie et composés organiques source de carbone
Chimioautotrophes
Oxydation de molécules inorganiques (H2S, NH3, Fe2+, etc) source d’énergie et le CO2 source de carbone
Chimiohétérotrophes
Consommation des molécules organiques pour obtenir l’énergie et le carbone
Aérobie stricte
Utilise l’oxygène pour leur respiration cellulaire
Anaérobie facultative
Utilise l’oxygène si présent, mais peut fonctionner par fermentation en son absence
Anaérobie aérotolérante
Anaérobie qui tolère la présence d’oxygène
Anaérobie stricte
Ne peut pas utiliser ni survivre en présence d’oxygène
Microaérophile
Vit en présence d’une faible quantité d’oxygène
Nécessité de l’azote
Azote nécessaire pour synthétiser les acides aminés et les nucléotides
2 grandes lignées de bactéries
Les eubactéries
Les archéobacteries
Eubactéries
Bactéries que l’on côtoient tous les jours (pathogène ou non)
Archéobactéries
- vivent dans les milieux très hostiles
- paroi cellulaire sans peptidoglycane, possèdent du pseudopeptidoglycane
- membrane plasmique: composition lipidique différente de tous les autres organismes
- 3 groupes
Groupes des archéobactéries
- bactéries methanogènes (bio-méthanisation)
- bactéries halophiles extrêmes
- bactéries thermoacidophiles
Bactéries méthanogènes
Utilisent CO2 pour oxyder le H2 produisant ainsi du méthane (CH4). Anaérobie strictes, vivent dans les marais et marécages. Habitent l’intestin des termites et l’estomac des ruminants
Bactéries halophiles extrême
Dans des milieux très salés: 15 à 20% des sels comparés à 3% pour l’eau de mer
Bactérie thermoacidophiles
Dans les endroits chauds et acides. Elles sont à l’aise dans des milieux où la température se situe entre 60 degré Celsius et 80 degré Celsius et où le pH ers environ 2
