Chapitre 9 Flashcards
En quoi consiste la fixation de l’azote (réaction)?
Réduction de l’azote atmosphérique (N2) en ammoniaque (NH3)
Quelles sont les 3 types de relation plantes-m.o. qui peuvent fixer l’azote? Nommer le genre.
-Symbiose: M.o. à l’intérieur de la racine, C de l’hôte. Rhizobium
-Association: M.o. dans la rhizosphère, C vient des exsudats racinaires. Azospirillum
-Libre: m.o. ne sont pas associés, procure son C à partir de la matière en décomposition
Rhodospirillum, Azotobacter, Klebsiella, Clostridium et Methanococcus
Quelles sont les 3 prot principales de la nitrogénase?
Ferrodoxine
Dinitrogénase réductase (prot Fe)
Dinitrogénase (pro Mo-Fe)
À part N2, que peut réduire les nitrogénases?
Acétylène en éthylène
Chez Azotobacter, par quoi est remplacé le Mo de la dinitrogénase?
Vanadium
Quelle est la concentration optimale d’O2 pour la nitrogénase? pourquoi doit-elle être respectée?
1 à 6 um
Au-delà, l’activité nitrogénase est inhibée (fixation et synthèse de la nitro)
À quel endroit Rhizobium sp. et Bradyrhizobium sp. peuvent se transformer en bactéroïdes symbiotiques et fixateurs d’azote?
Dans les nodules radiculaires des légumineuses seulement
Quelles sont les étapes de formation des nodules par Rhizobium?
-Croisement des poils radiculaires et relâchement d’exsudats
-Attachement à la surface des poils radiculaires par les bactéries qi reconnaissent les lectines
-Excrétion de flavonoïdes par la plante = induction des gènes nod des bactéries = induction de formation des nodules
-Repliement des poils radiculaires. Production d’exosacc pour adhésion
-Digestion de la paroi cell par les bactéries
-Formation d’un tube infectieux jusqu’au cortex de la plante
-Division des cell du cortex = nodule
-Le tube infectieux se scelle pour éviter une nouvelle infection
-Bactéries quittent le tube et rentre dans les cellules, sous la paroi cell et poussent dans l’espace intracell, séparé du cytoplasme
Comment appelle-t-on la membrane formée lorsque la membrane plasmique entoure la bactérie?
Membrane péribactéroide (analogue à l’endocytose)
Pourquoi les bactéries ne se mélangent jamais au cytoplasme?
Parce qu’elles sont entourées par la membrane péribactéroide et n’y crée pas de brèche. Les échanges se font à travers celles-ci.
Que cause le changement de forme des bactéries en bactéroïdes?
-Augmentation de la taille
-Deviennent sous le contrôle de la plante
-Peuvent se retransformer en bâtonnets si redeviennent libres
-10 à 21 jours suivant la 1ere infection: Réduction du N2 en NH3 et NH4+ qui diffuse hors des bactéries pour être transformé en a.a. par la plante. Les plantes fournissent du C et de l’énergie en retour
Sous quelle forme les plantes fournissent du C à Rhizobium?
Acides organiques
L’O2 est essentielle pour les bactéries et la plante. Toutefois, au-dessus de 6 um, elle inhibe l’activité de la nitrogénase. Quelles sont les adaptations pour limiter la présence de l’O2?
-Endoderme des nodules ne permet pas la diffusion de l’O2
-l’O2 est lié par la leghémoglobine
Que permet la leghémoglobine?
Le transport de l’O2 dans les régions qui nécessitent la respiration en évitant les régions nitrogénase
Quels sont les critères pour la sélection des Rhizobium pour les applications industrielles?
-Spécificité pour le partenaire symbiotique
-Compétitif
-Efficace pour fixer l’azote
-Bonne croissance en culture
que contient le milieu de culture pour la production industrielle de Rhizobium?
Sucrose ou mannitol-glycérol (lent)
Extrait de levure, autolysats, azote inorganique
Facteurs de croissance: biotine, thiamine et pantothénate
Extrait de plante et de Fe
Riche en a.a.
Quels sont les paramètres de production de Rhizobium en fermenteur?
Batch ou continu
Aérobie
30C
Peu d’acidification, faiblement tamponné
Biomasse +/- important: ce qui compte c’est le pouvoir de fixation de N2!
72-120h (5*10^9)
Après la croissance, Rhizobium est incorporé à un support solide. donnez 2 exemples de supports.
Base de tourbe stérile
Boues déshydratées des eaux usées
Riche en nutriments et non toxique
Quelles sont les conditions pour avoir un bon support pour Rhizobium?
-Milieu avec une bonne rétention d’eau et une bonne adhérence aux semences
-Doit être facilement pulvérisable
-Disponibilité et coût modéré
Quelles sont les 2 façon d’appliquer Rhizobium?
-Directement sur les semences: 72h à 28C puis séchage, moulange et emballage (pousse pendant 2-5 semaines), conserve à 4C 12 mois
-Directement dans le sol: sous forme granulaire ou liquide
Le genre Frankia appartient à quel groupe?
Actinomycètes
Comment s’appelle la symbiose mise en place par Frankia?
Symbiose actinorhizienne
Avec quel type de plante Frankia établit une symbiose?
Ligneuse
Est-ce que Frankia établit des nodules?
Oui
Est-ce que Frankia peut fixer l’azote en dehors des nodules?
Oui contrairement au Rhizobium
Quel % de l’azote est fixé par Frankia?
25%
Quels sont les rôles des bactéries libres fixatrices d’azote? Donner un example
Azotobacter sp.
-Fixent l’azote en NH3 et NH4+
-Production et exportation dans la cellule végétale d’hormones promotrices de croissance = augmente le développement des poils radiculaire et donc la capacité de la plante à absorber les nutriments
Quel est l’avantage par Azotobacter de produire des hormones?
Permet d’établir une fixation associative duquel il tire des éléments nutritifs
Quels sont les 2 types d’association de mycorhizes?
Ectomycorihzes: manchon externe
Endomycorhizes: Hyphe fongique pénètre l’intérieur des cellules corticales externes, à vésicule ou à arbuscule
Que développe les champignons mychorhiziens et à quoi ça sert?
Vaste mycélium souterrain qui joue un rôle dans le transfert d’éléments nutritifs (phosphore) et d’eau vers la plante en échange des produits de photosynthèse
Qu’est-ce qu’une association tripartites ou tétrapartites?
Lorsque la plante développe des relations avec 2 ou 3 types de m.o
Tri: Plante + endo ou ecto + Rhizobium
Tétra: Planto + ecto + endo + Frankia
Est-ce qu’Agrobacterium fixe l’azote et frme des nodules?
non
Quel est l’effet d’Agrobacterium lorsqu’il pénètre par les blessures?
Envahit les collets, racines et tiges
Cellule tumorale
Qu’est-ce qui permet à Agrobacterium de produire des tumeurs?
Plasmide Ti qui s’insère dans le génome des cell végétales
Quels sont les gènes codés par le plasmide Ti?
Hormone de croissance (cytokine et auxine)
Opine (dérivé d’a.a. pour la bactérie)
Comment pouvons-nous utiliser le plasmides Ti à notre avantage?
On le modifie: garde les gènes de virulence + ajout de res à ATB
Transforme dans A. tumefciens
Infecte la plante
Sélection des plantes res
Quels sont les phénotypes de plantes attribuables au plasmide Ti?
-Tolérance à un herbicide: baisse de sensibilité ou détoxification
-Tolérance aux insectes: toxine Bt de B. thuringensis
-Résistance virale: prot de surface
Quels sont les carburants utiles produits par les m.o.?
Biodiesel
Éthanol
Méthane
Hydrogène
pourquoi les m.o. photosynthétiques peuvent être utilisés comme fertilisant?
Parce qu’ils utilisent la lumière comme source d’énergie pour créer de la biomasse riche en lipide pouvant être consommé ou utilisé comme fertilisant
H20 + CO2 +lumère = biomasse +
O2
Quelles sont les caractéristiques des photobioréacteurs?
-Large surface éclairée
-Écoulement avec haute trubulence
- Bonne Densité cellulaire
-Absorption de la lumière
-Dispersion des cellules
-Inclinaison du photobioréacteur
Pourquoi la turbulence des bioréacteurs est importante?
-Empêcher les cellules d’être cachées au fond ou trop exposée
-Facilite le transfert des gaz, substrats et déchets
Le degré de turbulence est proportionnel à …1… et inversement proportionnel à …2…
1: la vitesse d’écoulement du liquide et le diamètre du canal
2: la viscosité du liquide
Par quoi est exprimé le degré de turbulence?
le nombre de Reynolds
Turbulence partielle : 2000
Turbulence complète : 4000
Que permet la bonne densité cellulaire en photobioréacteurs?
Augmentte physiquement les chances de contact entre cellule et photon
Quelle est la quantité idéal de pigment pour l’absorption de la lumière? Pourquoi?
Modéré
Permet de capter et laisser passer
La cellule a le temps de faire l’anabolisme
Quel genre a des chloroplastes capables de produire l’O2 et l’H2?
Chlorella
Quel est le donneur d’électron pour la production de H2 des chloroplastes?
Eau
Qu’est-ce qui complique la production d’H2 par les chloroplastes?
Doit opérer in vitro = instable donc dure seulement quelques heures
Quels sont les substrats pour la bioproduction d’éthanol?
Par quel m.o.?
Substrats agricoles de faible coûts et haute teneur en amidon comme la mélasse
Par les levures (saccharomyces et kluyveromyces)
Concentration d’EtOH finale obtenue en fermentation discontinue?
6-12%
Quelle est la conséquences d’une quantité de carbohydrates trop élevée lors de la production d’éthanol?
Inhibe la croissance pcq pression osmotique trop forte
Quels sont les 2 systèmes pouvant être utilisé pour faire passer la production d’EtOH de 1 g/L/h à 10 g/L/h?
-Système de recyclage en batch: réutilise les cellules
-Culture continue avec chemostat: substrat continuellement ajouté et éthanol retiré, volume constant, production d’éthanol proportionnelle au taux de dilution
Quel est le principe de production d’électricité à partir de carburant cellulaires?
2 électrodes placés dans une substance électrolyte et séparées par une membrane d’échange d’ions
Pour la génération d’électricité à partir d’H2 ou méthanol:
l’H2 rentre dans … qui est recouverte de … et l’O2 dans … qui est recouverte de …
H2: anode, enzymes hydrogénases ou méthanol DH (formate)
O2: cathode, laccases
Pour la génération d’électricité à partir d’H2 ou méthanol, ques se passe-t-il une fois le H2 entré dans l’anode?
-H2 en H+ + électron par l’hydrogénase
-Entre dans la cathode: H+ et é + O2 = H2O
-Les cellules immobilisées produisent de l’électricité
Quelles sont les m.o. qui peuvent faire de l’électricité?
Anabaena variabilis (lumière)
Proteus vulgaricus (glucose)
Pour la génération d’électricité à partir d’H2 ou méthanol
1. Nommer un avantage
2. Un désavantage
- H2 ne brûle pas = pas de polluant de combustion
- Production d’énergie à petite échelle
