CM2: Le métabolisme microbien Flashcards
Quels sont les effets bénéfiques du métabolisme microbien? (8)
-
Apport du microbiote en santé (nutriments,
absorption, digestion, etc…) – Ex: de la vache (dont 70 % de l’énergie est produit par
son microbiote) - Synthèse de médicaments, vitamines, acides aminés, etc
-
Alimentation
Ex.: production d’aliments et
produits fermentés, microorganismes-aliments (spirulines, levures) -
Production de biogaz (CH4), de bioéthanol, de solvants, etc…
-Agriculture
Ex. : fixation naturelle du N2
=> engrais « verts » (biofertilisants)
Cycle de la matière, dépollution
A l’origine de la vie sur Terre
Identification bactérienne
Quelles est la face sombre du métabolisme?
-Dégradation, détérioration, altération, contamination, corrosion
-Genèse de polluants
-Métabolisme et pathogénicité dans l’hôte
Le métabolisme microbien reste à découvrir
Nous connaissons moins de _____(a) % des espèces de notre planète (Locey & Lennon, PNAS, 2016). La plupart d’entre elles sont non cultivées ou non cultivables.
Le matériel génétique des microbes constitue un immense réservoir de gènes dont les fonctions n’ont pas encore été caractérisées, une “______(b)” qui reste à explorer.
a. 0,001 b.matière noire
De l’intérêt de connaître le métabolisme microbien
Enjeu pour nos sociétés de façon à :
- Comprendre (et gérer ?) les cycles de la matière
(ex. dépollution, fermer les cycles de la matière)
Enjeux de société importants : -_______(a) les cycles du C et du N i.e.
-ne plus augmenter la quantité de ___ _ ___ _ ____(b) (CO2, CH4, N2O) dans l’atmosphère
-éviter des apports excessifs en matière organique et azotée dans les écosystèmes ________(c) etc…. en assurant un développement durable.
a. fermer b. gaz à effets de serre c. oligotrophes,
Qu’est-ce que le métabolisme?
=ensemble de processus complexes et incessants de transformation de matière et d’énergie par la cellule ou par l’organisme au cours de phénomènes
–>d’ édification (anabolisme, réactions globalement endergoniques i.e. captatrices d’énergie)
–>de dégradation (catabolisme, réactions généralement exergoniques i.e. libératrices d’énergie) organiques.
Quels types de métabolisme distingue-t-on?
- Métabolisme primaire / central dont le métabolisme énergétique
- Métabolisme des molécules informationnelles
- Métabolisme secondaire / spécialisé (ex : production de pigment, d’arôme, d’antibiotiques, etc) = métabolites non essentiels dans des conditions optimales de croissance en laboratoire, mais importants pour les microorganismes « in the wild»
Les microorganismes sont des sources naturelles de quoi?
_______ (a) produisant 2/3 des _______(b) utilisés en clinique.
De médicaments!
a. Actinobactéries
b. antibiotiques
Unicité des enjeux, quels sont les besoins de toutes les cellules?
Le métabolisme relie
- l’Énergie
=>travaux (mécaniques, chimiques, osmotiques, etc)
avec
- **Matière (organique ou inorga) **
=>construction cellulaire
>renouvellement/maintien autopoiese
>croissance en taille
>multiplication
La composition type des biotopes ne correspond pas avec la composition empirique d’E. coli, les cellules doivent alors être comment?
Les cellules doivent donc être
« proactives » pour
récupérer les éléments requis pour leur métabolisme
=> Nutrition (incluant le transport)
Quels sont les types trophiques et types respiratoires majoritaires?
lithoautotrophes & organohétérotrophes
Qu’est-ce qu’un Dred?
et un Aox?
Dred = donneur d’électrons sous forme réduite
Aox = accepteur terminal d’électrons sous forme oxydée
Quels sont les différents types trophiques?
(source d’énergie, source d’électrons, source de matière, accepteur terminal d’électrons quand l’organisme respire)
Source d’énergie:
-lumineuse–>phototrophe
-chimique–>chimiotrophe
Source d’électrons (pouvoirRedOx) Dred
-inorganique–>litotrophe
-organique–>organotrope
Source de matière
-inorganique–>autotrophe–>C-autotrophe (s ou n)
-organique–>hétérotrophe
Accepteur terminal d’é- (Aox)
–>O2 (resp. aérobie)
–>autres (resp anaérobie)
reviser page 22-23: restituer connaissances dans une feuille blanche
Rôle de la lumière
= Le potentiel ______1 du couple donneur est trop ______2 (pas assez ______3). Dans ce cas,
la conversion de l’énergie extérieure en _____4) n’est possible que par phototrophie : les électrons du
photosystème peuvent alors être « ______5) » par l’énergie lumineuse qui réussit à arracher des électrons à
des molécules peu _____6). Ces électrons à « haute énergie » peuvent ensuite réagir avec des ______7) d’électrons qui permettront un _____8) d’énergie sous une forme utilisable par la cellule.
- redox 2. élevé 3. réducteur 4. ATP 5. activés 6. réduites
- accepteurs 8. transfert
L’autotrophie au carbone
La _______a. du CO2 : voie majoritaire = cycle du _______b. (enzymes clés = RuBisCO et ____________c. )
– Il existe 6 cycles naturels,
et au moins ___d. artificiels (inventés par l’être humain).
> Producteurs primaires à la base des _________e. (et des
chaînes alimentaires i.e. relation mangeurs-mangés,
dégradation de la __________f.) avec ou sans lumière
Ex : Cyanobactéries (photosynthétique), __________g.
(chimiosynthétique)
a. fixation b. Calvin c.phosphoribulokinase
d.6. e.écosystèmes
f. nécromasse
g. Nitrosomonas
__________a) = perte d’électrons par un composé présent sous forme réduite, appelé
« _________b) » car il cède ses électrons et provoque donc la ___________c) d’un autre composé :
Dred → Dox + ne-
dans cette équation :
Dred =……………..d)
Dox = ……………e)
a.Oxydation b. réducteur
c. réduction
d. Donneur d’électron sous forme réduite
e.Donneur d’électron
sous forme oxydée
définir respirations
(phosphorylations oxydatives)
- processus biologique
- ne nécessitant pas de
lumière - lors duquel l’oxydation complète (le plus souvent) d’un substrat est couplée à la génération d’ATP via un gradient électrochimique généré suite au transfert membranaire d’électrons d’un donneur (Dred) vers un accepteur terminal d’électrons (Aox)
Photophosphorylations (phototrophies à chaînes de transfert d’électrons) :
processus biologique, nécessitant de la lumière, dans lequel l’oxydation d’un substrat est couplée à la
génération d’ATP via un gradient électrochimique généré par transfert membranaire d’électrons d’un donneur (Dred) vers un accepteur terminal d’électrons (Aox)
Phototrophies à rhodopsine:
translocation de protons par une pompe à protons activée par la lumière (système d’appoint car pas de possibilité de survivre à long terme sans gestion de la balance
redox)
Chimiotrophies par fermentation (aussi appelée “phosphorylation au niveau du substrat”, “substrate level phosphorylation”):
processus biologique chimiotrophe
- ne nécessitant pas de lumière
- n’impliquant
pas de transport d’électrons par membrane couplé à une conversion d’énergie
- qui conduit à une
oxydation incomplète d’un substrat organique
- ** génère de l’ATP** exclusivement par transfert de groupes phosphate en phase soluble
-L’accepteur terminal d’électrons dérivent en général du donneur
Les fermentations sont un _________1. entre des branches dédiées à
la production d’ATP (souvent qualifiées d’________2) et d’autres
(souvent qualifiées de ________3) à la réoxydation du NADH,H+
- compromis
- oxydatives
3.réductrices
Cas de la photophosphorylation: (absent chez les archées)
Ces phototrophies sont définies en fonction du donneur d’électrons
(Dred) comme :
- __________a. (i.e. production d’O2: Dred = H2O → Dox= O2)
Ex : ______b, ______b, Cyanobactéries qui ont toutes 2 _________c. (PSI & PSII).
A noter, la photosynthèse oxygénique est un (le ?)
des processus biologiques de transduction d’énergie des plus complexes avec plus de 100 gènes dirigeant la biosynthèse de
ses composant.
- _____________d.
(Dred = H2 S, Fe2+ , acétate, etc…) - Ex. : bactéries
pourpres et vertes ______ _______e.
(lithoautotrophes), etc… Toutes n’ont que ____f
photosystème. Certaines bactéries sont des
________________g.
(Ex.: Heliobacterium).
La phototrophie anoxygénique se produit généralement dans des
conditions anaérobies
a. oxygénique
b. Plantes, Algues,
c. photosystèmes
d. anoxygénique
e. photosynthétiques sulfureuses
f. un seul
g. photoorganohétérotrophes
Lien entre
- Combustion,
- Biocarburants,
Bioplastiques,
Aliments,
etc.,
- C-autotrophie
- CO2
CO2–>C-autotrophie
–>Biocarburants,
Bioplastiques,
Aliments,
etc.
–>Combustion–>CO2
