Chapitre 1 - introduction Flashcards
Définir la microbiologie industrielle.
Ensemble des biotechnologies exploitant des microorganismes pour obtenir des biens et des services.
Nommer 4 champs d’application de la microbiologie industrielle
- Production alimentaire
- Médecine
- Environnement
- Source d’énergie alternative
Nommer et décrire brièvement les phases de la croissance bactérienne
Latence : période d’adaptation dans laquelle il y a augmentation de la biomasse
Croissance : comprend accélération de la croissance, croissance exponentielle, décélération de croissance
Déclin : comprend phase stationnaire + mortalité
Être capable de situer sur un graphique les diverses phases de la croissance
Être capable de situer sur un graphique les diverses phases de la croissance
Résumer brièvement la phase de latence
Mise de l’inoculum dans le nouveau milieu. Période d’adaptation dans laquelle il y a augmentation de la biomasse. Le but est de minimiser cette période pour augmenter l’efficacité et le rendement.
Nommer des facteurs influencants la durée de la latence
- Changement dans la nature et la concentration des nutriments
- Changements des conditions physiques
- Présence d’un inhibiteur
- Présence de spores dans l’inoculum
- Effet Inoculum
Connaitre et appliquer l’équation du taux de croissance spécifique d’une culture microbienne par rapport au temps de dédoublement.
Connaitre et appliquer l’équation du taux de croissance spécifique d’une culture microbienne par rapport au temps de dédoublement.
Nommer des variations cinétiques de croissance microbienne et les décrire sommairement
- Substrat est conservé dans la cellule : comme forme une réserve décélération de la croissance
- Synchronisme au niveau de la division cellulaire
- Croissance diauxique (répression catabolique)
Comprendre et expliquer en détails ce qui se passe durant la répression catabolique
La présence d’une source de carbone préférentielle peut inhiber la synthèse des enzymes impliqués dans la capture et le métabolisme d’une autre source de carbone.
Lorsque la concentration en glucose est basse = l’AMPc, synthétisé de l’ATP, se lie avec CAP ; CAP se lie donc avec plus d’affinité sur la région du promoteur.
En présence de lactose, le répresseur lac ne peut plus se lier à la région opératrice. Les protéines pour dégrader le lactose peuvent alors être transcrits et traduites.
Définir et comprendre la relation de Monod
Suggère que le taux de croissance d’une culture microbienne est détermniné par le taux de croissance maximal de la culture, la concentration d’un ou des substrats limitants utilisés pour atteindre le taux de croissance maximal et l’affinité de la culture microbienne pour ce substrat.
Décrire en détails la constante de saturation (Ks) et décrire brièvement son utilité
Concentration du subtrat limitant nécessaire pour amener le taux de croissance spécifique à la moitié de la valeur maximale, est inversement proportionel à l’affinité des cellules pour le substrat limitant.
Permet de prédire la cinétiques de croissance, de concevoir des milieux de culture, d’interpréter les intéractions microbiennes dans un écosystème.
Pour fabriquer un milieu de culture synthétique, quels sont les nutriments qui seraient requis?
- Source d’énergie et de carbone
- Source d’azote
- Des sels organiques et inorganiques
- Des acides gras
- Des oligo-éléments
- Des précurseurs, additifs, biorégulateurs et inducteurs
- Des inhibiteurs
- Des antimousses
Pour fabriquer un milieu de culture synthétique, quels sont les paramètres environnementaux requis?
- pH
- Température
- Concentration d’O dissout
- Activité de l’eau et pression osmotique
- Pression hydrostatique (pour immense bioréacteur)
Différencier les métabolites primaires et secondaires, donner des exemples
Primaires : comprennent les composés liés à la croissance et à la synthèse des cellules microbiennes ; bref, impliqués dans la phase de croissance (trophophase). ex. : a.a., a. organiques, alcool, solvant, lipides, nucléotides, polysaccharides, vitamines
Secondaires : produits qui s’accumulent habituellement après la phase de croissance, lors de la phase de déclin (idiophase). Ces composés n’ont pas de relation directe avec la synthèse de matières cellulaires et la croissance normale. Ex. : antibiotiques
Connaitre les critères de sélection d’un microorganisme industriel
- Stabilité génétique
- Possibilité de le cultiver 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
Faire la différenciation entre respirations aérobies et anaérobies
Aérobies : accepteur d’électron O2
Anaérobies : accepteur inorganique à la fin de la chaine respiratoire comme les carbonates, les sulfates et les nitrates
Définir brièvement ce qui se passe lors de la fermentation alcoolique
À partir de l’acide pyruvique fait éthanol et CO2, principalement fait par levure.
Définir brièvement ce qui se passe lors de la fermentation homolactique
À partir de l’acide pyruvique fait acide lactique, fait par bactéries homofermentaires
Définir brièvement ce qui se passe lors de la fermentation hétérolactique
À partir de l’acide pyruvique fait acide lactique et d’autres produit comme acide acétique, éthanol et CO2
Décrire les différents groupes de microorganismes selon leur besoin en O2
- Aérobies strictes
- Anaérobies strictes
- Aérobies-anaérobies facultatifs
- Microaérophiles (2% - 10%)
Définir ce qu’est qu’un bioréacteur (biofermenteur)
Grandes cuves dans laquelle on met les microorganismes (ou leurs enzymes) pour la production industrielle d’enzymes et de métabolites microbiens.
Nommer les roles d’un bioréacteur
Conteneurs
Enceintes stériles
Aérateurs
Homogénéisateurs
Contrôles
Connaitre en détails la fermentation en discontinue
En batch, on met un inoculum dans un milieu et on attend que ca se fasse (on regarde l’avancée), une fois le produit rendu à sa concentration maximale on retire le milieu.
Avantages : plus simples, stérilisation moins rigoureuse, meilleur controle des paramètres et plus flexible.
Désavantages : demande plusieurs cuves pour production constante, longue période entre incubation.
Connaitre en détails la fermentation en continue
Une partie du milieu est fréquemment ajouter et retirer à un rythme constant.
Chémostat (ajoute substrat limitant à un taux constant). Turbidostat (maintient constante la densité de cellule microbienne).
Nommer des bioréacteurs utilisant des cellules immobilisées
Bioréacteur à lit fixe : mo adsorbés sur surface solide milieu coule à travers
Bioréacteur à lit fluidisé : mo sur particules en suspension
Bioréacteur à fibres creuses : le milieu va à travers et les mo bougent pas
Nommer les avantages et les inconvénients des bioréacteurs avec des cellules immobilisées
avantages : évite perte de cellules, rendement plus important par forte densité, activité des mo immobilisés est maintenu
désavantages : couteux, contamination plus fréquente
Une fois le milieu de culture fermenté et récolté, quelles sont les étapes nécessaires pour obtenir un produit microbien pur?
Séparation (filtration ou centrifugation)
Extraction (des cellules ou d’un produit dissout dans un solvant) Purification (augmente la concentration en précipitant, évaporation, filtration ou adsoption)
Connaitre les principes sous-jacents à la mise en échelle d’un procédé de fermentation
Stérilité, nombre de cycles de division cellulaires de l’inoculum de départ et la biomasse finale, homogénéisation de la culture, croissance microbienne.
Qu’est ce qu’un inoculum?
Matériel vivant servant à inoculer un milieu de propagation et/ou de production
Quelles sont les caractéristiques d’un bon inoculum
- pur
- de bonne qualité et de générer de bonnes quantités producttives
Comment peut-on s’assurer que l’inoculum est de bonne qualité et capable de générer une bonne quantité productive?
Déterminer le nombre de cellules dans le pré-inoculum (servant à la pré-culture) et quantifier la biomasse
Définir la biomasse
Matériel essentiel pour la structure et pour la production d’un organsime vivant
Est-ce que la croissance d’une population est équivalent à la croissance de la biomasse?
Oui et non, il peut y avoir augmentation de la biomasse sans division cellulaire
Décrire le changement dans la nature et la concentration des nutriments, un facteur influencant la durée de la latence
Demande l’induction de nouvelles enzymes liées à la croissance qui peut prendre des heures. Moment ou les microrogansimes ont besoin d’énergie facilement accessible, sinon ils ne peuvent croitre. À l’opposé un milieu trop riche en nutriments peut causer la mort prématuré si l’inoculum est insuffisant, souvent lié à un substrat carboné qui délancementla glycolyse.
Décrire, le changement des conditions physiques, un facteur influencant la durée de la latence
Demandent une adaptation des cellules microbiennes
Décrire, la présence d’inhibiteur, un facteur influencant la durée de la latence
Demande aux cellules d’éliminer ce substrat problématique pour permettre la croissance, donc plus il y a de ce subtrat plus la latence augmente.
Décrire, la présence de spore dans l’inoculum, un facteur influencant la durée de la latence
Demande la germination des spores pour amorcer la croissance, donc il est posssible de devoir ajouter des composés pour favoriser la germination.
Décrire, l’effet inoculum, un facteur influencant la durée de la latence
L’état de l’inoculum, la taille, la phase à laquelle est l’inoculum. On favorise la phase exponentielle ou le ralentissement de la phase exponentielle, pour assurer que les cellules sont bien toutes en croissance active
Que se passe-t-il si on inverse l’équation de Monod?
Permet de former une droite représentant le taux de croissance maximal selon la concentration en subtrat limitant en fonction du taux de croissance spécifique.
Décrire la glycolyse
un glucose = 2 pyruvates + NADH + 2 ATP
première étape rend glucose inaccessible, phase d’investissement et phase retour sur l’investissement.
Décrire le cycle de Krebs
Rentre un pyruvate et fait un cycle. Fait deux NADH
À quoi correspond le taux de dillution?
D = F (vitesse) / V (volume du bioréacteur)
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À quoi correspond td?
temps de dédoublement
À quoi correspond n?
nombre de dédoublements ; n = t/td
À quoi correspond Nt ?
nombre de cellules
À quoi correspond No?
nombre initial de cellules
À quoi correspond X?
Biomasse
À quoi correspond µ?
taux de croissance spécifique, vitesse de croissance utilisée avec la notion du temps de dédoublement (td) (g de biomasse/L/h)
À quoi correspond µm?
croissance maximal de la culture
À quoi correspond s?
Concentration nécessaire d’un substrat pour amener le taux de croissance spécifique à une valeur de µm
