Chapitre 2B - Cycles biogéochimiques : le carbone Flashcards
Qu’est-ce qu’un cycle biogéochimique?
Circulation des éléments d’un milieu à l’autre et d’une forme à l’autre, influencé par des processus biologiques, chimiques et géochimiques
Quels sont les éléments faisant partie des molécules complexes essentielles à la vie?
Carbone Azote Phosphore Fer Soufre
Quels sont les réservoirs du cycle du carbone?
Atmosphère Océans (hydrosphère) Roches calcaires Carbone fossile Biomasse morte, humus Biomasse
Quel est le réservoir le plus important de carbone?
Lithosphère
Sous quelle forme se trouve le carbone dans les roches calcaires?
Carbonate de calcium
Quel est le 2e plus important réservoir de carbone et sous quelle forme est le carbone dans ce réservoir?
Océans et carbone pour forme H2CO3
Quel réservoir de carbone est le moins important, mais est aussi celui qui a le plus d’échanges?
Atmosphère
Quel échange de carbone n’est pas supposé exister, mais existe à cause des humains?
Échange à partir du carbone fossile vers l’atmosphère
Qu’est-ce qu’un réservoir?
Endroit où s’accumule la plus grande quantité de la molécule du cycle biogéochimique
Quelles sont les réactions aérobies de dégradation des composés carbone?
Respiration
Méthanotrophie
Quelles sont les réactions anaérobies de dégradation des composés carbone?
Méthanotrophie
Fermentation
Accumulation (lipides et autres, pas vraiment une réaction en soi?)
Méthanogenèse
En quoi est fixé le CO2?
En matière organique (biomasse)
Quel type d’organismes font la fixation du carbone?
Autotrophes
Qu’est-ce que la production primaire?
Fixation de CO2
Vrai ou faux : dans la plupart des environnements, il y a à peu près autant de fixation que de respiration?
Vrai
Quel environnement se démarque des autres en respirant plus qu’il ne produit?
Forêt tropicale
Quel environnement se démarque des autres en fixant plus qu’il ne produit?
Plateaux continentaux
Est-ce que les microorganismes ont un rôle important dans la fixation par rapport aux plantes?
Oui, en milieu océanique, la fixation se fait presque uniquement par des microorganismes et la fixation en milieu océanique compte pour environ 50% de la fixation totale de carbone
Sur un environnement terrestre, est-ce que ce sont les plantes ou les bactéries qui fixent plus de carbone?
Plantes
Quel est le ratio de fixation de carbone des environnements terrestres vs environnements océaniques?
Environ 50/50
Vrai ou faux : Les microorganismes en milieu océaniques sont plus efficaces que les plantes pour fixer du carbone.
Faux : ils sont moins efficace
Pourquoi la fixation par des microorganismes en milieu océanique compte pour 50% de la fixation totale de carbone s’ils sont moins efficaces que les plantes?
Car ils prennent beaucoup plus d’espace, les océans recouvrent 70% de la surface terrestre, ce que les microorganismes perdent en efficacité, ils le gagnent en espace (abondance de microorganismes)
Qu’est-ce que la respiration anaérobie?
Production de CO2 suite à la consommation de molécules organiques par les hétérotrophes (consommateurs)
Comment nomme-t-on les microorganismes qui font de la respiration anaérobie?
Consommateurs et décomposeurs (organismes supérieurs et microorganismes hétérotrophes)
Qu’est-ce que la minéralisation?
Dégradation complète d’un substrat en molécules inorganiques (ex : CO2 et H2O)
Une molécule organique est-elle déminéralisée si à la fin de ;a dégradation, il ne reste que du CO2 (ou CO) et de l’eau?
Oui
Nommer les étapes globales du processus de respiration aérobie, avec substrats/produits et nom des réactions.
Carbohydrates dégradés en monosaccharides (glucose) –> Monosaccharides transformés en pyruvate et acétyl-CoA par la glycolyse –> Pyruvate et Acétyl-CoA transformés en CO2 par cycle de Krebs (CAC) et chaîne de transport des électrons
Qu’est-ce que la méthanogénèse?
Production de méthane (CH4) à partir de matière organique
Quels organismes font la méthanogénèse?
Archées anaérobies obligatoires
Quels sont les 3 types de réactions menant à la méthanogénèse?
- Autotrophe (fixation du CO2 à l’aide de H2)
- Substrat : méthanol
- Substrat : acétate
Donner la réaction chimique de méthanogénèse autotrophe.
4 H2 + CO2 –> CH4 + 2 H20 + énergie via force proton motrice (environ 1 ATP)
Donner la réaction chimique de méthanogénèse ayant comme substrat le méthanol.
4 CH3OH –> 3 CH4 + CO2 + 2 H2O + énergie via force proton motrice (environ 4 ATP)
Quelle molécule est utilisée comme accepteur final d’électrons lorsque la méthanogénèse est autotrophe et en quoi cette molécule est-elle réduite?
CO2
Réduit en CH4+
Donner la réaction chimique de méthanogénèse ayant comme substrat l’acétate.
Acétate- + H+ –> CO2 + CH4 + énergie via force proton motrice (peu)
Quelle réaction de méthanogénèse donne le plus d’énergie (ATP)?
Méthanogénèse ayant comme substrat le méthanol
Les archées méthanogènes peuvent-elles utiliser d’autres substrats que le méthanol et l’acétate?
Non, elles sont limitées par ces petits substrats organiques
Le méthanol et l’acétate sont-elles des molécules que l’on retrouve souvent dans l’environnement?
Non
Puisque les molécules d’acétate et de méthanol ne sont pas des molécules que l’on retrouve souvent dans l’environnement, comment les archées se procurent-elles ces composés?
Elles vivent en association avec d’autres microorganismes qui vont dégrader les substances (faire le gros de la job) (mo qui dégradent glucose en anaérobie qui libère petites molécules organiques comme acétate : acétate utilisé par les archées vivant en communauté avec ces mo)
Où a lieu la méthanogénèse?
Dans des niches spécifiques : marais, zones humides, décharges, rumen
(endroits riches en composés carbone et anaérobies)
Pourquoi le rumen des vaches est-il un environnement parfait pour la méthanogénèse?
Car c’est un environnement anaérobie et on y retrouve plusieurs produits de dégradation
Sur quel phénomène environnemental important le méthane a-t-il un grand effet?
Réchauffement climatique : 2e gaz en importance et capte 22 fois + la chaleur que le CO2
Pourquoi une décharge peut-elle être potentiellement dangereuse?
Car même si elle est couverte, les processus de fermentation et dégradation sont toujours en cours
Il peut y avoir beaucoup de méthanogènes et relâchement de méthane
Méthane explosif à une concentration de 5% : il peut y avoir une explosion
Qu’est-il important de faire à une décharge pour qu’elle n’explose pas?
Bien l’aérer avec puits de ventilation pour que le méthane produit puisse ventiler
Qu’est-ce que la méthanotrophie?
Utilisation du méthane comme source de carbone et d’énergie par les méthanotrophes
Quels sont les 2 types de microorganismes méthanotrophes?
1 : bactéries aérobie strictes
2 : archées (en consortium avec des bactéries)
Comment les bactéries aérobies strictes font-elles la méthanotrophie?
Elles oxydent le méthane par l’oxygène
Nommer la réaction de méthanotrophie par les bactéries aérobies strictes.
CH4 + O2 –> CH3OH –> HCHO –> HCOOH –> CO2 + H2O
1 niveau d’oxydation de plus à chaque étape
Quelle est la première enzyme de la réaction de méthanotrophie par les bactéries aérobies strictes?
Méthane oxygénase
Pourquoi la méthane oxygénase est-elle particulière?
Elle peut aussi dégrader des composés chlorés comme le trichloroéthène (TCE) : polluant retrouvé dans les sources d’eau
Enzyme intéressante pour la bioremédiation!
Qu’est-ce que le AOM?
Utilisation (oxydation) anaérobie du méthane
Anaerobic oxydation of methane
La AOM fait-elle beaucoup d’énergie?
Non
Où retrouve-t-on la AOM?
Sédiments marins