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Environnement et biosphère > Chapitre 2C - Cycles biogéochimiques : N, P, S et Fe > Flashcards

Chapitre 2C - Cycles biogéochimiques : N, P, S et Fe Flashcards

1
Q

Pourquoi le cycle de l’azote est-il important?

A

Azote retrouvé dans les acides aminés (protéines) dans l’ADN et l’ARN

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2
Q

Quel pourcentage de la masse sèche de la cellule est constituée d’azote?

A

12%

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3
Q

Décrire brièvement le cycle de l’azote (caractéristiques).

A

Cycle principalement minéral, azote passe d’un état d’oxydation à un autre

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4
Q

Quelle est la forme la plus réduite de l’azote? La plus oxydée? Quelle est leur niveau d’oxydation dans ces états?

A

Plus réduite : NH4+, niveau d’oxydation -3

Plus oxydée : NO3-, niveau d’oxydation +5

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5
Q

L’azote présent dans les molécules organiques a-t-il un rôle important dans le cycle de l’azote?

A

Non, rôle mineur

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6
Q

Quel est le réservoir principal de l’azote? Quelle est sa particularité?

A

Atmosphère terrestre

Particularité : N peu ou pas disponible

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7
Q

À part l’atmosphère, quel autre endroit est aussi un réservoir de l’azote?

A

Croûte terrestre, N associé aux roches : pas très accessible

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8
Q

Pourquoi malgré qu’il y en ai en très grande quantité, l’azote est un élément limitant (particulièrement pour les plantes)?

A

Car il est peu accessible

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9
Q

D’où vient l’azote chez les vivants?

A

De la fixation d’azote gazeux par les mo (en majorité) et de la biomasse (vivante et morte)

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10
Q

Décrire les bactéries faisant la fixation de l’azote gazeux.

A

Environ 100 espèces différentes de bactéries très diverses (cyanobactéries, actinobactéries, etc), aérobies ou anaérobies, et présentes dans presque toutes les niches environnementales

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11
Q

Quels sont les mo qui fixent l’azote gazeux dans le sol et quel est le taux de fixation (faible, moyen, élevé)?

A

Azotobacter
Aerobacter
Fixation faible

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12
Q

En quoi est fixé l’azote gazeux?

A

Ammoniac et ammonium

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13
Q

Quels sont les mo qui fixent l’azote gazeux dans l’eau et quel est le taux de fixation (faible, moyen, élevé)?

A

Cyanobactéries

Fixation moyenne

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14
Q

Quels sont les mo qui fixent l’azote gazeux dans la rhizosphère (racines des plantes) et quel est le taux de fixation (faible, moyen, élevé)?

A

Ectosymbiose (Azospirillum, …)
Endosymbiose (Rhizobium, Frankia, …)
** Symbiose avec plantes légumineuses!
Fixation très élevée

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15
Q

Pourquoi le processus chimique de fixation de l’azote est-il très énergivore?

A

Car trois liens entre les 2 N du N2 (comme dit Pascale, c’est pas de la petite bière!)

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16
Q

Qu’a fait Martinus Beijerinck?

A

(Décrit le premier virus)
A isolé des bactéries ayant un impact sur les cycles biogéochimiques tels que fixateurs d’azote en symbiose avec les plantes et les bactéries réduisant le soufre

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17
Q

Quelle enzyme fait la fixation d’azote?

A

Nitrogénase

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18
Q

Quels sont les 4 facteurs influençant la réaction de fixation d’azote?

A

1) Inhibition de nitrogénase par les ions ammonium
2) Inhibition de nitrogénase et de la transcription des gènes associés par l’oxygène
3) Besoin d’un cofacteur métallique (molybdène, vanadium ou fer)
4) Besoin d’une grande quantité d’énergie (16 ATP)

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19
Q

Combien d’ATP sont requis pour fixer un N2?

A

16 ATP

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20
Q

Pourquoi la présence d’ions ammonium inhibe la réaction de fixation du N2?

A

Parce que si on a assez de NH3, on a pas besoin de dépenser full énergie pour en créer (dépense énergie inutile si on en a déjà assez)

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21
Q

Pourquoi la nitrogénase est-elle inhibée par l’oxygène?

A

Car NO2 ressemble beaucoup (en terme de structure) à N2 : vient inhiber nitrogénase
De plus, la transcription des gènes est inhibée par l’oxygène

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22
Q

Comment peut-on fixer de l’azote en ayant absolument pas d’oxygène (car il est toxique pour la nitrogénase)?

A
  1. Réaction en milieu anaérobie ou très pauvre en oxygène (moyen le + facile)
  2. Mécanismes de protection de la nitrogénase (exemple : parois plus épaisses pour empêcher oxygène de rentrer dans la cellule)
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23
Q

Pourquoi le fait d’avoir besoin d’un cofacteur métallique est-il limitant pour la fixation d’azote?

A

Car les mo doivent avoir accès au métal, ils sont souvent un peu rares dans l’environnement

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24
Q

Qu’est-ce qu’un hétérocyste de cyanobactéries?

A

Ne fait pas de photosynthèse (donc ne produit pas d’oxygène : bonne conditions pour fixer l’azote!), mais fixent l’azote.
Les autres cellules photosynthétiques fournissent de l’énergie tandis que les hétérocystes fournissent de l’azote aux autres cellules.

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25
Q

Comment les hétérocystes se protègent-elles de l’oxygène?

A

Elles ont une grosse paroi qui diminue ou empêche la diffusion de l’oxygène dans la cellule

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26
Q

Comment le rhizobium est-il protégé de l’oxygène dans un nodule de luzerne?

A

Les bactéries sont au centre du nodule et la structure du nodule les protège de l’oxygène.
De plus, le nodule possède la léghémoglobine : protéine qui lie l’oxygène (et le distribue dans la plante) : O2 ne peut plus venir nuire à la nitrogénase

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27
Q

Décrire l’assimilation (immobilisation) de l’ammonium.

A

Processus par lequel l’azote fixé sous forme de NH4+ ou NH3 est assimilé par les cellules et incorporé dans les molécules organiques (aa, bases azotées, etc)

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28
Q

Quelles sont les 2 réactions possibles d’assimilation de l’ammonium?

A

(1) alpha-cétoglutarate + NH4+ –> glutamate + H20

(2) NH4+ + glutamate –> glutamine –(avec alpha-cetoglutarate)–> 2 glutamates

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29
Q

Quelle réaction d’assimilation d’ammonium a lieu seulement s’il y a beaucoup d’ammonium dans l’environnement?

A

Réaction avec l’alpha-cétoglutarate et le NH4+ qui donne du glutamate et de l’eau

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30
Q

Quelle réaction d’assimilation de l’ammonium a lieu seulement s’il y a peu d’ammonium dans l’environnement et qui demande de l’énergie?

A

Celle qui crée 2 glutamates avec de l’alpha-cétoglutarate et de la glutamine

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31
Q

Quel acide aminé est au centre de la redistribution de l’azote pour les différentes réactions?

A

Glutamate

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32
Q

Les mo peuvent-ils incorporer le nitrate dans leurs composantes?

A

Non, le nitrate doit être réduit en ammonium pour être incorporé (demande de l’énergie)

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33
Q

Dans quel sens est favorisée la réaction d’assimilation de l’ammonium lorsque celui-ci est en excès dans la réaction suivante : alpha-cétoglutarate + NH4+ glutamate + H20

A

Vers la formation de glutamate et d’eau

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34
Q

Si on mettait une bactérie devant de l’ammonium et du nitrate, lequel choisirait-elle?

A

Ammonium, car si elle prend le nitrate, elle va devoir le réduire et ça va lui demander de l’énergie

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35
Q

Décrire l’ammonification (minéralisation de l’azote organique).

A

Processus par lequel les ions ammonium présents dans les molécules organiques sont libérés (minéralisation = prendre une molécule organique et la défaire composantes inorganiques)

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36
Q

Comment se fait la réaction d’ammonification lorsqu’elle est intracellulaire?

A

glutamate + H20 –> alpha-cétoglutarate + NH4+

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37
Q

Comment se fait la réaction d’ammonification lorsqu’elle est extracellulaire?

A

Bactéries sécrètent des enzymes extracellulaires et dégradent les molécules contenant de l’azote (protéines, acides nucléiques, etc)

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38
Q

Lorsque le ratio carbone : azote est élevé dans le sol, y a-t-il plus ou moins de décomposition de carbone et peu ou beaucoup d’azote disponible pour les plantes?

A

Peu d’azote disponible pour les plantes : si l’azote est limitant pour les mo du sol, immobilisation nette par les mo (ils le mettent tout dans leurs structures), ils le prennent seulement pour eux et il ne le “donnent” pas aux plantes
Moins de décomposition de carbone : les mo ne peuvent pas se multiplier car il n’y a pas assez d’azote pour se multiplier

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39
Q

Lorsque le ratio carbone : azote est moyen dans le sol, y a-t-il peu ou beaucoup d’azote et de carbone disponible pour les plantes?

A

Boucle positive : assez d’azote pour se multiplier, donc plus de mo pour décomposer le carbone
Azote et carbone disponibles pour les plantes

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40
Q

Que se passe-t-il si le ratio carbone : azote dans le sol est faible?

A

Cela peut causer des problèmes environnementaux

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41
Q

Qu’essaie-t-on de faire lorsqu’on ajoute du fertilisant azoté?

A

On essaie de diminuer le ratio carbone : azote dans les sols pour que l’azote et le carbone soient disponibles pour les plantes
Par contre, si on en met trop, cela peut occasionner des problèmes environnementaux

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42
Q

Que se passe-t-il si on ajoute trop d’azote par rapport aux mo?

A

On enlève une barrière à la croissance des mo : croissance fulgurante de mo qui ne poussent normalement pas à certains endroits (exemple : microalgues et cyanobactéries)

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43
Q

Que se passe-t-il si on ajoute beaucoup d’azote dans un océan?

A

Bloom (floraisons) d’algues qui sont pas supposées être là

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44
Q

Décrire le problème des marées colorées.

A

Trop d’azote dans le lacs : cyanobactéries poussent de façon fulgurante : cyanobactéries relâchent des toxines (50% sont toxiques) nocives pour les humains

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45
Q

Pourquoi y a-t-il des zones mortes créées dans les lacs lorsqu’il y a trop d’azote?

A

Déplétion d’oxygène : les mo forment un “couvert” sur le lac et ce qui est en-dessous a plus accès à la lumière du soleil et oxygène circule moins bien car il est utilisé par les mo du dessus

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46
Q

Qu’est-ce que la nitrification?

A

Oxydation de l’ammonium pour produire l’énergie servant à fixer du CO2

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47
Q

Est-ce que la nitrification est un processus aérobie ou anaérobie? Quels mo le font?

A

Aérobie

Bactéries chimio-autotrophes (bactéries nitrifiantes)

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48
Q

Donner la réaction de nitrification.

A

NH4+ –> NO2- –> NO3-

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49
Q

Quel type de bactéries fait la partie de la réaction de NH4+ (ammonium) à NO2 (nitrite)?

A

Nitrosomas

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50
Q

Quel type de bactéries fait la partie de la réaction de NO2- à NO3- (nitrite à nitrate)?

A

Nitrobacter

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51
Q

Quels mo font aussi la nitrification pour une raison inconnue?

A

Mycètes et certaines bactéries hétérotrophes, raison inconnue car pas de gain d’énergie

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52
Q

Pourquoi l’accumulation de nitrites et nitrates dans l’environnement est peu fréquente?

A

(1) Les bactéries nitrifiantes sont sensibles aux stress environnementaux (particulièrement au pH acide)
(2) Rarement présence d’un grand excès de NH4+
(3) Nitrates très mobiles car chargés négativement, ils se retrouvent rapidement dans l’eau

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53
Q

Quel est le lien entre Nitrosomas et Nitrobacter?

A

Ils sont souvent dans les mêmes niches pour permettre que la réaction de nitrification se fasse au grand complet

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54
Q

Quels mo font la réduction des nitrates : DNRA (réduction dissimilatrice du nitrate en ammonium)?

A

Chimio-hétérotrophes (surtout bactéries fermentaires)

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55
Q

Quels ions sont facilement lessivés par l’eau?

A

Ions négatifs

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56
Q

Décrire la DNRA (réduction dissimilatrice du nitrate en ammonium). Dans quelles conditions est-elle effectuée?

A

Nitrate utilisé comme accepteur d’électrons dans une réaction qui fournit de l’énergie
Conditions anaérobie ou microaérobie

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57
Q

Pourquoi la DNRA est-elle inhibée par l’oxygène?

A

Car l’oxygène est un meilleur accepteur d’électrons

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58
Q

Dans quels environnements se fait la DNRA?

A

Environnements riches en carbone (pour avoir qqch à fermenter) et pauvres en accepteurs d’électrons : eaux usées ou stagnantes, rumen, etc

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59
Q

Donner la réaction de DNRA.

A

NO3- –> NO2- –> NH4+

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60
Q

Quelle partie de la réaction de DNRA donne de l’énergie?

A

Réduction de nitrate (NO3-) en nitrite (NO2-)

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61
Q

Quels mo font la dénitrification?

A

Plusieurs mo majoritairement hétérotrophes et qui respirent

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62
Q

Dans quelles conditions se fait la dénitrification?

A

Conditions anaérobie (réaction inhibée par l’oxygène)

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63
Q

Décrire la dénitrification.

A

Nitrate utilisé comme accepteur d’électrons dans une réaction qui fournit de l’énergie

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64
Q

Vrai ou faux : la dénitrification fournit plus d’énergie que la DNRA.

A

Vrai

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65
Q

Donner la réaction de la dénitrification.

A

NO3- –> NO2- –> NO –> N2O –> N2

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66
Q

Dans quels environnements se fait la dénitrification?

A

Environnements pauvres en carbone et aussi généralement pauvres en énergie
Exemple : rumen, sol, lacs

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67
Q

Pourquoi dit-on que la dénitrification n’est pas une réaction très utile au niveau environnementale?

A

Azote se retrouve sous forme gazeuse à la fin (N2) et retourne dans l’atmosphère, donc on perd l’azote chèrement fixé

68
Q

Quels mo font l’Anammox?

A

Chimio-litho-autotrophes
Phylum planctomycètes
Groupement Candidatus

69
Q

Décrire l’Anammox.

A

Oxydation de l’ammonium en utilisant du nitrite comme accepteur d’électrons

70
Q

Quels sont les deux problèmes environnementaux de la dénitrification?

A

(1) On perd N chèrement fixé
(2) protoxyde d’azote (N20) et NO peuvent réagir avec ozone pour former de l’acide nitrique dans l’atmosphère : problème de pluie acide et de gaz à effet de serre

71
Q

À quoi sert l’Anammox?

A

Sert à fournir de l’énergie et des électrons pour fixer du carbone

72
Q

Donner la réaction de l’Anammox.

A

NH4+ + NO2 –> N2 + NO3-

73
Q

Où est présente l’activité Anammox?

A

Interface aérobie - anaérobie de l’eau : besoin d’ammonium et de nitrite (ammonium produit en absence d’oxygène et nitrite en présence d’oxygène)

74
Q

Quel est l’inconvénient de l’Anammox?

A

Responsable de la perte de beaucoup d’azote fixé dans les océans (30-50%) surtout dans zones à oxygène minimum

75
Q

Qu’y a-t-il de particulier dans les bactéries anammox?

A

Anammoxosome : organelle où se passe l’anammox

Gradient de protons de part et d’autres de la structure : permet d’avoir de l’énergie (contient ATPases)

76
Q

Donner un exemple concret de l’utilisation du cycle de l’azote.

A

Traitement des eaux usées
On veut débarrasser les eaux usées de l’azote qu’elles contiennent car on les rejette dans les rivières après : on veut transformer l’ammonium des eaux usées en azote gazeux

77
Q

Quelles sont les deux possibilités afin de transformer l’ammonium en azote gazeux par exemple dans les eaux usées?

A

(1) Faire une nitrification aérobique (ammonium en nitrate) et ensuite une dénitrification anaérobique (nitrate en azote gazeux)
(2) Anammox : juste 1 réaction en présence d’oxygène : ammonium en azote gazeux

78
Q

Pourquoi le cycle du phosphore est-il important?

A

Phosphore retrouvé dans les acides nucléiques ainsi que dans l’ATP, ADP, … qui sont à la base des réactions énergétiques

79
Q

Quel pourcentage de la masse sèche de la cellule constitue le phosphore?

A

2,5%

80
Q

Le phosphore a-t-il une forme gazeuse?

A

Non

81
Q

Vrai ou faux : Le cycle du phosphore est un cycle partiellement minéral.

A

Faux, il est entièrement minéral et seulement dans le sol

82
Q

Le phosphore est-il en grande quantité dans le sol?

A

Non, il est limitant : il est complètement insoluble quand associé à des minéraux (inaccessible aux mo et plantes) et il est libéré très tranquillement

83
Q

Sous quelle forme est le phosphate lorsqu’il est libéré?

A

Orthophosphate (avec un PO4)

84
Q

Comment les mo influencent-ils la disponibilité du phosphore dans le sol?

A

Solubilisent le phosphore inorganique (certaines bactéries et mycètes généralement retrouvés dans la rhizosphère)

85
Q

Quels genres de bactéries peuvent solubiliser le phosphore?

A

Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, actinobactéries, Aspergillus et Pénicillium

86
Q

Comment les mo peuvent-ils solubiliser le phosphore?

A

En acidifiant le milieu par la sécrétion de H+ ou de petits acides organiques
Ou bien en réduisant les métaux

87
Q

En quoi consiste la minéralisation du phosphore organique par certaines bactéries?

A

Rendre phosphore organique disponible : les bactéries dégradent les acides nucléiques pour aller chercher le phosphore
Phosphore organique –> Orthophosphates

88
Q

Comment se fait la minéralisation du phosphore?

A

Via la sécrétion d’enzymes (phosphatases acides et phosphatases alcalines)

89
Q

Pourquoi le cycle du soufre est important?

A

Soufre retrouvé dans les aa cystéine et méthionine, ainsi que dans certaines hormones, vitamines et coenzymes

90
Q

Quel pourcentage de la masse sèche de la cellule est constituée de soufre?

A

1%

91
Q

Vrai ou faux : le soufre est limitant dans l’environnement.

A

Faux, il est rarement limitant

92
Q

Quelle est la forme la plus réduite du soufre et quel est son niveau d’oxydation?

A

H2S (-2)

93
Q

Quelle est la forme la plus oxydée du soufre et quel est son niveau d’oxydation?

A

SO4(2-) (sulfate)

niveau d’oxydation: +6

94
Q

Quel est le niveau d’oxydation du soufre élémentaire?

A

0

95
Q

Quel est le plus grand réservoir de soufre?

A

Croûte terrestre (soufre associé avec des métaux)

96
Q

Sous quelle forme retrouve-t-on le soufre dans le roc (crou^te terrestre)?

A

Pyrite : FeS2

Gypse : CaSO4

97
Q

Quel sont les deuxième et troisième plus grands réservoirs du soufre?

A

Océans 2e

Atmosphère 3e (soufre sous forme SO2 et H2S)

98
Q

Pourquoi l’homme a-t-il un grand impact dans le cycle du soufre?

A

Car les activités minières mettent à jour des roches qui étaient enfouies sous terre (on les met face à l’oxygène) : réactions du soufre dans l’atmosphère
Combustibles fossiles rejettent aussi S dans atmosphère (mais moins aujourd’hui)

99
Q

Comment le soufre est-il assimilé?

A

Par une réduction : la plupart des mo assimilent le soufre sous forme oxydée (sulfate), malgré que ce soit la forme réduite (sulfide) qui est introduite dans les molécules organiques
MAIS c’est la forme sulfide qui est introduite dans les molécules organiques

100
Q

Y a-t-il un coût énergétique pour intégrer le sulfate dans les molécules organiques (ex : cystéine)?

A

Oui, 2 ATP, car il doit être réduit sous forme de sulfide avant

101
Q

Pourquoi assimiler le sulfate (au lieu du sulfide)?

A

Soufre disponible dans le sol sous forme sulfate (pas beaucoup de sulfide dans le sol)
Sulfide est toxique pour les cellules, il interagit facilement avec les métaux et les fait précipiter (métaux dans les cytochromes, cofacteurs enzymatiques, etc)

102
Q

Qu’est-ce que la minéralisation du soufre?

A

Relâchement du soufre emprisonné dans les molécules organiques, de façon aérobie ou anaérobie

103
Q

Donner la réaction de minéralisation du soufre. Quelle enzyme fait cette réaction?

A

Cystéine –> Sérine + H2S

Enzyme : cystéine ou sérine sulfhydrylase

104
Q

Quels mo font la réduction du soufre?

A

Hétérotrophes

105
Q

Décrire la réaction de réduction du soufre.

A

Hétérotrophes utilisent le soufre élémentaire ou le sulfate comme accepteur final d’électrons lors de la respiration (donc soufre élémentaire est réduit)

106
Q

Quelles molécules sont utilisées comme donneurs d’électrons lors de la réduction du soufre?

A

Petites molécules organiques (lactate, pyruvate, acétate, …) ou H2

107
Q

Décrire la réduction dissimilaire du soufre.

A

Soufre élémentaire –> H2S

Processus relativement marginal effectué par seulement quelques mo

108
Q

Décrire la réduction dissimilaire du sulfate.

A

SO4(2-) –> H2S
Processus important, grandes sécrétions de H2S (toxique, corrosif)
Bactéries retrouvées à plusieurs endroits (sédiments aquatiques anaérobies, sols saturés d’eau, …)
Bactéries : Désulfobacter, Desulfobulbus, etc

109
Q

Décrire les bactéries qui réduisent le sulfate.

A

Diverses : delta-protéobactéries, bactéries Gram + du genre Clostridia, archées
Métaboliquement versatiles
Compétition et/ou coexistence avec les méthanogènes

110
Q

Pourquoi les bactéries réduisant le sulfate sont en compétition ou en coexistence avec les méthanogènes?

A

Ils utilisent le même genre de précurseurs (petits acides organiques ou du H2 dans des environnements anaérobie) et habitent dans les mêmes niches

111
Q

Quels mo font l’oxydation aérobie du sulfide?

A

Chimio-autotrophes microaérophiles

Beggiatoa (mo)

112
Q

À quoi sert la réaction d’oxydation aérobie du sulfide?

A

Fournit de l’énergie pour fixer du CO2

113
Q

Quelles sont les 2 réactions de l’oxydation aérobie du sulfide?

A

H2S + 1/2 O2 –> So + H2O

So + 1.5 O2 + H2O –> SO4(2-) + 2 H+

114
Q

Quel mo fait la première réaction de l’oxydation aérobie du sulfide?

A

Beggiatoa

115
Q

Pourquoi la réaction d’oxydation aérobie du sulfide se déroule généralement à une interface?

A

Car une des molécules qui sert de substrat est formée en anaérobie et la réaction se passe dans des conditions aérobies

116
Q

Quelle est la particularité de Beggiatoa?

A

Elle accumule le soufre élémentaire lorsqu’il est produit : cela lui fait une réserve d’énergie (elles sont capables de faire la 2e réaction, mais la font seulement s’il n’y a plus de H2S dans l’environnement)

117
Q

Vrai ou faux : il y a des bactéries hétérotrophes qui oxydent le sulfide.

A

Vrai : la raison est inconnue par contre, car cela ne produit pas d’énergie (peut-être pour détoxification?)

118
Q

Qu’est-ce qui est particulier avec la deuxième réaction d’oxydation du sulfide?

A

Produit des H+ : production d’acide

Problème dans les mines abandonnées

119
Q

Quelles conditions ça prend pour avoir un drainage minier acide?

A

Soufre en association avec un métal (donc S élémentaire), eau et oxygène (pas conditions fréquentes, sauf dans les mines abandonnées)

120
Q

Pourquoi les drainages miniers acides sont-ils un problème?

A

Production d’acide
Libération du métal qui était en association avec le soufre élémentaire (si toxique : problème pour environnement)
Et autres réactions subséquentes

121
Q

Peut-on retirer un métal des mines selon le principe des drainages miniers acides?

A

Oui, mais cela n’est pas très efficace, ne fonctionne pas

122
Q

Quels mo font l’oxydation anaérobie des sulfides?

A

Photo-autotrophes (bactéries pourpres et vertes sulfureuses)

123
Q

Décrire la réaction de l’oxydation anaérobie des sulfides.

A

Processus anaérobie qui nécessite de la lumière comme source d’énergie et le soufre utilisé comme donneur d’électrons
Permet la fixation de CO2

124
Q

Pourquoi la réaction d’oxydation anaérobie des sulfides est importante dans l’environnement?

A

Importante pour enlever les sulfides (S2-) qui sont dommageables pour l’environnement (soufre élémentaire moins dommageable pour l’environnement que sulfides)

125
Q

Donner la réaction de l’oxydation anaérobie des sulfides.

A

CO2 + H2S –> S élémentaire + Carbone fixé

126
Q

Pourquoi dit-on que les bactéries qui font l’oxydation anaérobie des sulfides sont «primitives»?

A

Car elles utilisent la lumière en absence d’oxygène comme source d’énergie
Avant cyanobactéries : pas d’O2 dans atmosphère : bactéries ont métabolisme primitif (un des premiers métabolismes présents sur Terre)
2:02:16

127
Q

La DNRA est-elle une respiration?

A

Non, elle permet seulement de créer beaucoup de molécules réductrices pour dégrader le carbone

128
Q

Comment M.Winogradsky a-t-il isolé les bactéries pourpres et vertes sulfureuses?

A

À l’aide de la colonne de Winogradsky : mini écosystème dans une colonne dans laquelle on met des sources de C et S et de la boue et compléter avec de l’eau d’étang avec mo : concentration de soufre augmente plus on va vers le fond (gradient de soufre et aussi d’oxygène) –> les mo croissent selon leurs niches

129
Q

Quel concept a proposé M.Winogradsky?

A

Concept de croissance des chimiolitotrophes autotrophes (utiliser de l’énergie provenant de molécules inorganiques pour fixer du carbone)

130
Q

Quelle est l’importance du fer?

A

Le fer joue un rôle majeur dans la cellule (respiration, photosynthèse)

131
Q

Quel pourcentage de la masse sèche de la cellule constitue le fer?

A

0,2%

132
Q

Quelle est la forme de fer la plus réduite?

A

Fe0 (fer métallique)

133
Q

Quelle est la forme de fer la plus oxydée?

A

Fe3+ (Fer ferrique)

134
Q

Quelle forme de fer est soluble et surtout présente en conditions anaérobies?

A

Fe2+ (fer ferreux)

135
Q

Quelle forme de fer est peu soluble et surtout présente en conditions aérobies?

A

Fer ferrique (Fe3+)

136
Q

Que sont les sidérophores?

A

Molécules de faible poids moléculaires qui sont produites et sécrétées par les mo et qui lient le Fe3+ avec une tre`s haute affinité (car Fe3+ peu biodisponible sans sidérophores puisque insoluble)

137
Q

Quels sont les rôles environnementaux des sidérophores?

A

Croissance et développement bactérien
Virulence (les sidérophores des bactéries pathogènes compétitionnent avec les hôtes pour aller chercher le fer)
Solubilisation du fer dans le sol et océans
Nutrition et donc croissance des plantes (sidérophores des bactéries peuvent être acquis par les plantes : source de fer pour la plante)

138
Q

À quel moment la biosynthèse des sidérophores est-elle induite?

A

Lors de carence de fer dans la cellule, car très coûteux en énergie à synthétiser

139
Q

Quelles structures sont très appropriées pour lier le fer?

A 
Hydroxamate 
Cathécolate
Hybride/pyoverdine
Carboxylate
(prend plusieurs de ces structures pour lier un atome de fer, plusieurs groupements OH sur la même molécule pour complexer le fer par exemple)
140
Q

Dans quel problème médical les sidérophores peuvent-ils être utilisés?

A

Empoisonnement au fer : solubilise le fer dans la personne et est éliminé dans l’urine

141
Q

Donner la réaction de réduction du fer.

A

Fe3+ –> Fe2+

142
Q

Pourquoi la réaction de réduction du fer est-elle intéressante?

A

Car on passe de insoluble et non-biodisponible à soluble et biodisponible

143
Q

Quelles sont les deux réductions du fer qui sont possibles?

A

Réduction lors de l’assimilation

Réduction «respiration du fer» par les chimio-hétérotrophes

144
Q

Comment la réduction «respiration du fer» par les chimio-hétérotrophes se fait-elle?

A

Utilisation du fer ferrique (Fe3+) comme accepteur final d’électrons lors de la respiration
Processus anaérobie important

145
Q

Quelles sont les stratégies pour être capable de respirer le fer ferrique (car peu soluble)?

A

(1) Contact direct et utilisation d’enzymes membranaires
(2) Molécules transportant des électrons (navettes, mo respire, mais il met électrons sur navette qui va aller réduire le fer ferrique)

146
Q

Quel processus est souvent spontané en milieu aérobie à pH > 5?

A

Oxydation du fer

147
Q

Donner la réaction d’oxydation du fer.

A

Fe2+ + H+ + 1/4 O2 –> Fe3+ + 1/2 H2O

148
Q

Quels sont les 2 types d’oxydation du fer?

A

Oxydation par des chimio-autotrophes aérobies

Oxydation anaérobie

149
Q

Quels sont les deux milieux où se déroule l’oxydation par des chimio-autotrophes aérobies?

A

Milieu acide

Milieu neutre et microaérobie

150
Q

Pourquoi l’oxydation du fer doit se faire en grande quantité?

A

Car elle ne fournit pas beaucoup d’énergie

151
Q

La réaction dans quel milieu est la plus abondante?

A

En milieu acide

152
Q

Quelle est la différence entre la réaction d’oxydation en milieu acide et en milieu neutre?

A

En milieu neutre, la réaction est spontanée (pH > 5)

Milieu acide : le Fe2+ est gardé plus longtemps car la réaction n’est pas spontanée

153
Q

Quel milieu est un bon exemple de milieu neutre microaérophile?

A

Eau chaude thermale anoxique qui entre en contact avec eau de l’océan : donne un milieu avec juste un peu d’oxygène à l’interface

154
Q

Décrire l’oxydation anaérobie du fer.

A

Fe2+ utilisé comme donneur d’électrons : donne du Fe3+

155
Q

Quels sont les deux types de mo qui font l’oxydation anaérobie du fer?

A

Photo-autotrophes

Chimio-lithotrophes

156
Q

Décrire l’oxydation anaérobie du fer par les photo-autotrophes.

A

Utilisent la lumière pour fixer le HCO3- de façon anaérobie, avec fe2+ comme donneur d’électrons
(Processus de photosynthèse ancestral, quand le Fe2+ était abondant)

157
Q

Décrire l’oxydation du fer par les chimio-lithotrophes.

A

Fe2+ = donneur d’électrons
Réaction couplée avec réduction du nitrate (NO3- comme accepteur d’électrons)
Produit de l’énergie
Effectué par diverses bactéries (autotrophes et hétérotrophes) et présent dans plusieurs niches différentes

158
Q

Comment une étude a-t-elle prouvé que la vie serait plutôt arrivée entre 3,8 et 4,3 milliards d’années?

A

Observation de roches formées dans des très anciennes sources hydrothermales –> roches sorties à l’air libre par mouvement des plaques techtoniques : observation de filaments d’hématites (structure dûe à l’activité de mo)

159
Q

Pourquoi l’étude est-elle contreversée?

A

Car peu d’oxygène dans ce temps-là, donc est-ce réaliste que des mo aient fait une oxydation du fer avec de l’oxygène?

160
Q

À quel moment dans l’histoire de la Terre l’atmosphère était-elle réductrice?

A

Début

161
Q

Quel genre de mo étaient présents, que fixaient-ils et quelle était leur source d’énergie?

A

Bactéries : fixaient CO2 en acétate, source d’énergie = H2 et/ou Fe2+
Archées : fixaient CO2 en méthane, source d’énergie = H2 ou acétate

162
Q

Quel type de mo a évolué après les bactéries et archées, que fixent-ils et que libèrent-ils?

A

Cyanobactéries : fixent CO2, libèrent O2

163
Q

Quand l’oxygène a commencé à s’accumuler à cause des cyanobactéries, quelle est la première chose qu’il a fait?

A

Réagir avec le fer dans les océans (Fe 2+) : précipitation (car est devenu Fe3+ insoluble)

164
Q

Qu’est-ce que la grande oxydation?

A

Passage d’une atmosphère réductrice à oxydante

165
Q

Quel phénomène a suivi la grande oxydation?

A

Glaciation huronienne (baisse de l’effet de serre, moins de méthane ou moins de CO2)

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