COURS 04 Flashcards
Décrivez les microorganismes extrêmophiles.
- Ont besoin de chaleur pour se développer, vivre et se multiplier.
- Ont besoin de conditions de pression, de chaleur, d’acidité hors normes pour les être humains
Est-ce que les micro-organismes extrêmotolérants ont besoin des mêmes conditions pour vivre?
Non, mais ils les supportent.
Décrivez les acidophiles.
- Croissance à pH plus petit que 4 (optimal à 3)
- Poly-extrémophiles
- Milieux acides artificiels : effluents mineurs
- Milieux acides naturels : sources volcaniques
Nommez les mécanismes d’adaptation aux pH faibles.
- Pouvoir tampon du cytoplasme
- Contrôle du flux de protons
- Réparation des dommages
Qu’est-ce que le pouvoir tampon du cytoplasme?
- Un éventail de molécules tampon contenant des acides aminés basiques capables de séquestrer les protons
- Pompes à influx et efflux
- Les bactéries acidophiles ne possèdent cependant pas un pouvoir tampon plus important que les neutrophiles.
Décrivez le contrôle du flux de protons.
- Pores membranaires ont une taille réduite
- Il y a création d’un potentiel de Donnan : les micro-organismes augmentent l’influx de K+
- Dégradation des acides organiques
- Pompes à protons et transporteurs secondaires
Comment fonctionne la dégradation des acides organiques?
- Fonctionnent comme des agents découplants car ils sont capables de libérer un H+ qui va lier les électrons –> TOXIQUES
Décrivez la réparation des dommages.
- Un nombre important de systèmes de réparation de l’ADN et des protéines
- De nombreuses répétitions de systèmes de réparation de l’ADN dans le génome
- Expression élevée de chaperonnes
Qu’est-ce que permettent les chaperonnes?
De réparer la structure secondaire des protéines en milieu acide (11% du protéame)
Est-ce que le caractère acidophile peut être transmit par transfert horizontal de gènes?
1) Nombreux plasmides et éléments mobiles ainsi que des mécanismes d’absorption et de transfert d’ADN ou de CRISPR
2) Certains gènes liées à la survie en milieu externe sont situés sur des éléments génétique mobiles
Que se passe-t-il avec les protéines sécrétées au niveau de la surface?
- Plus de résidus chargés négativement
- Moins de résidus chargés positivement
Que se passe-t-il avec les protéines sécrétées au niveau du site catalytique?
- Pas de modifications.
Décrivez les acidophiles (ou basophiles).
- Poussent à un pH > 9.
- Dans tous les groupes de micro-organismes
- Challenge pour maintenir la force proton-motrice
De quelle manière les acidophiles maintient la force proton-motrice?
- Régénération de l’ATP lors de la respiration
- Transporteur membranaires utilisant les protons
- Source d’énergie pour les flagelles
Quels sont les mécanismes d’adaptation aux pH élevés?
- Présence de système antiport Na+/H+
- Présence de TUP dans la paroi co-polymère acide
- Protéases alcalines adaptées
Nommez les températures moyennes des différents types de bactéries.
- Bactéries mésophiles : entre 20 et 40 degrés
- Bactéries psychrophiles : au-dessus de 20 degrés
- Bactéries thermophiles : température élevées. Au-dessus de 45 degrés.
Quels sont les 2 types de thermophiles?
- Primitives
- Adaptatives
Décrivez le métabolisme du phylum Aquificae.
- Source d’énergie : oxydation de l’hydrogène
- Généralement aérobies stricts et microaérophiles puisque la solubilité de l’oxygène est très faible à haute température
- Autotrophes
Décrivez la morphologie du phylum Aquificae.
- Bâtonnets de 2 à 8um
- Peuvent être filamenteux
- Gram NÉGATIFS
- Apparition possible de granules de sulfures en présence de sulfides
Décrivez le métabolisme du phylum Thermotogae.
- Hétérotrophes
- Anaérobies fermentatifs : utilisent les protons et les sulfures comme accepteur final d’électrons
Décrivez la morphologie du phylum Thermotogae.
- Bâtonnets de 2 à 8um
- Gram NÉGATIFS
- Présence d’une toge
Nommez les différents mécanismes d’adaptation aux températures élevées des thermophiles.
- Augmentation de la rigidité membranaire (acides gras ramifiés, saturés, à chaine longue)
- Mécanismes de protection de l’ADN
- Petites molécules fabriquées sur demande
- Enzymes actives à haute température
Décrivez les thermophiles primitives.
- Dérivent d’un ancêtre THERMOPHILE
- N’ont jamais été adaptées aux températures supérieures à 50 degrés.
Décrivez les thermophiles adaptatives.
- Dérivent d’un ancêtre MÉSOPHILE
- Se sont réadaptées aux températures élevées
Décrivez les mécanismes de protection de l’ADN.
- N’ont pas un GC% plus élevé que les mésophiles
- ADN plus stable et résistant à la dénaturation : force ionique plus élevée
- Super-enroulement POSITIF de l’ADN (habituellement négatif)
- Histone et protéines Histone-like permettent de stabiliser l’ADN
Quelles sont les différences entre les enzymes de thermophiles et celles de mésophiles?
- Hautement similaire : séquence homologue à 40-80%, structure 3D 100% superposables, mécanisme catalytique identique.
- Enzymes thermophiles clonées chez des mésophiles demeurent thermophiles
- Renforcement de la structure
Vrai ou faux?
Certaines souches de thermophiles peuvent pousser à 120 degrés.
Vrai.
–> Au-delà de cette température, les acides aminés deviennent racémiques conduisant à la dénaturation irréversible des protéines
Donnez les caractéristiques des thermotolérantes et thermorésistantes.
- Résistent à un chauffage de 72 degrés pendant 15 secondes ou à 63 degrés pendant 30mins.
- Certaines résistent à 88 degrés pendant 20 secondes.
- Thermorésistante : ne sont PAS détruites par la pasteurisation.
- ## Certaines bactéries forment des spores dont la résistance à la chaleur est supérieure à 100 degrés.
Décrivez les psychrophiles et psychrotrophes.
- Psychrophiles : incapables de survire au-delà de 20 degrés.
- Psychrotrophes : mésophiles capables de survivre dans le froid mais pas nécessairement de se multiplier
- 85% de la biosphère est constamment à des températures inférieures à 5 degrés.
- Certains micro-org vivent dans des environnement avoisinants les -20 degrés
Nommez les différents mécanismes d’adaptation aux basses températures.
- Tréhalose et expolysacchaides
- Membrane
- Synthèse et activité protéique
- Activité enzymatique
Décrivez le mécanisme de tréhalose et expopolysaccharides.
- Tréhalose est un dimère de glucose qui a un effet gagnant.
- Les EPS
Que font les EPS des psychrophiles?
- Modifient l’environnement physico-chimiques des cellules bactériennes.
- Participent à l’adhésion cellulaire aux surfaces et à la rétention d’eau
- Favorisent la séquestration et la concentration des nutriments
- Protègent les enzymes extracellulaires contre la dénaturation due au froid
- Ensemble, le tréhalose et les EPS ont un effet cryoprotecteur
Décrivez le mécanisme d’adaptation aux basses températures des psychrophiles au niveau de la membrane.
- Diminution de la fluidité –> réduction des propriétés membranaires
- Insertion de contraintes stériques au niveau des chaines d’acyl gras
- Surexpression des composants membranaires
Décrivez la synthèse et activité protéique des psychrophiles.
- Interaction entre les brins d’ADN renforcées et risque d’apparition de structures secondaires d’ARN défavorables augmentée.
- Protéines de liaison aux acides nucléiques.
- Protéines d’acclimatation au froid.
- Protéines antigel
Décrivez l’activité enzymatique des psychrophiles.
- L’adaptation aux milieux froids semble résulter d’un manque de pression sélective pour les protéines stables, en conjonction avec une forte sélection pour les enzymes hautement actives.
- Synthèse d’enzymes actives à froid mais extrêmement sensibles à la chaleur
Décrivez les barophiles.
- Croissance optimale à une pression supérieure à 100kPa.
- Retrouvés dans les fonds marions ou la pression est supérieure à 38 Mpa.
- Généralement PSYCHROPHILES : elles poussent dans les fonds marins ou la température est froide (2-4 degrés).
- Certaines sont MÉSOPHILES.
- Barophiles strictes : ne peuvent PAS pousser à la pression atmosphérique.
Quelle est la basophile la plus décrite?
Pyrococcus yayanossi.
–> Résiste à 150Mpa en laboratoire
Nommez les mécanismes d’adaptation aux fortes pressions atmosphériques.
- Modification de la composition membranaire : riche en acides gras mono et polyinsaturés.
- Modification de la composition en acides aminés des protéines : moins d’acides aminés proline et glycine dont les chaines latérales sont très flexibles.
- L’expression des protéines chaperonnes : facilite le maintient de la structure des protéines.
Décrivez les halophiles.
- Majorité sont des Archae.
- Certaines espèces peuvent pousser à des concentrations en NaCl proches de la saturation
- Archae halophiles ne survivent pas en dessous de 10 à 15% de NaClé
- Dans les eaux salées de zones arides ou semi-arides
- Morphologies très variées
De quelle manière les bactéries et les Archaea halophiles sont différentes?
- Habitats différents.
- Évolutin dynamique.
Ou sont retrouvées les bactéries halophiles?
- Environnements à faible salinité avec la possibilité d’un ajustement rapide lors de changements dans la concentration en sel.
Ou sont trouvées les Archaea halophiles?
À des salinités plus élevées
–> Exigent des concentrations élevées en sel pour maintenir leur structure.
Que se passe-t-il lorsque la salinité augmente et quand elle baisse?
- Salinité augmente : proportion d’Archae augmente.
-Salinité baisse : proportion de bactéries augmente
Décrivez les bactéries utilisatrices de métaux.
- Nombreuses thermophiles et acidophiles sont retrouvées dans des sources contenant beaucoup de métaux.
- Participent activement aux cycles biogéochimiques des métaux
- Présence d’activités bactériennes aérobie et anaérobie
Vrai ou faux?
Certaines thermophiles et acidophiles trouvées dans les sources sulfureuses sont impliquées dans le cycle du soufre.
Vrai
Décrivez les bactéries sulfureuses.
- Vertes et pourpres
- Photosynthétiques anaérobies qui ont besoin de sulfide (S2-) pour pousser.
Quelles bactéries sulfureuses peuvent accumuler du soufre dans des vacuoles?
Bactéries POURPRES.
Décrivez Thiomargarita namibiensis.
- La plus grosse bactérie jamais découverte
- Capable d’associer le cycle du soufre et celui de l’azote
Nommez les différentes applications des extrémophiles.
- Lixiviation
- Production d’enzymes
- Production de solutés
- Industrie agroalimentaire (yogourt et boissons probiotiques)
- Production de biocarburant
- Industrie information
Qu’est-ce que la lixiviation?
- Technique d’extraction de métaux d’intérêts économiques d’une roche
- Utilise des micro-organismes capables de convertit les métaux de la forme solide à la forme soluble qui pourront ensuite être extraits.
- Plupart sont ACIDOPHILES, MÉSOPHILES OU THERMOPHILES.
- 2 méthodes : statique et dynamique
Décrivez la production d’enzymes.
- Polymérase : PCR. Stable à haute température et est produite par Thermus aquaticus.
- Xylanases : industrie de la boulangerie et dans l’industrie du papier.
- Nucléase H : production commerciale de l’agent exhausteur de goût.
Est-ce que les bactéries extrêmophiles peuvent se développer et altérer des aliments?
Oui.
- Listeria monoytogenes est PSYCHROPHILE (charcuteries, produits laitiers et produits de la mer).
- Staphylococcus aureus est HALOPHILE (charcuteries, possons).
