CYANOBACTÉRIES Flashcards
Décrire les cyanobactéries
- Bactéries Gram-
- adaptées à plusieurs types d’environnement (parfois extrêmes)
- rôle clé dans l’accumulation d’oxygène dans l’atmosphère
- omniprésente dans les milieux océaniques oligotrophes (90% prod. primaire)
- souvent fixatrices de N2
À quand remontent les plus vieilles traces de cyanobactéries?
3.5 milliards d’années (fossile stromatolithes)
Décrire la pigmentation chez les cyanobactéries
- phycobilines et phycocyanines (captent les photons) organisées en phycobilisomes
- Chlorophylle (centre réactionnel du photosystème II)
- caroténoïdes
-Les pigments sont dans des replis des la membrane plasmique ressemblant aux thylacoïdes des chloroplastes
Décrire les structures des cyanobactéries
- pas de noyau, mais un nucléoïde
- pas d’organelles avec membrane
- granules de polyphosphates ou autres inclusions formées de glycogène
- vacuoles gazeuses de nature protéique
- carboxysome: microcompartiment du Cycle de Calvin
- paroi de peptidoglycane
- mucilage (parfois)
Décrire la taille et la forme des cyanobactéries
- taille variable selon unicellulaire ou colonial (de minuscules à visible à l’oeil nu)
- morphologie variable: ronde, ovale, fusiforme, bâtonnet
- coloniales adoptent un assemblage filamenteux majoritairement
- les filamenteuses forment des trichomes (cellules du trichome connectées par des pores)
- trichomes s’assemblent pour donner des colonies globulaires ou des tapis cyanobactériens visibles à l’oeil nu
Décrire la division chez les cyanobactéries
- principalement fission binaire
- libération d’une bactérie de la colonie
- production d’exocytes, nanocytes et baeocytes
Décrire la différentiation chez les cyanobactéries et les types de cellule en découlant
- Cellules du trichome sont celles qui peuvent se différencier en…
- Hétérocystes: fixation d’azote (nitrogénase); pas de photosynthèse; position variable
- Akinète: forme de protection; paroi résistante et épaisse; conditions difficiles; dormance
Décrire la ramification des cyanobactéries coloniales
- Cellule-mère modifie son axe naturel de division: division perpendiculaire à l’axe d’élongation du trichome principal
- Vrai embranchement = reste connecté au trichome principal
- Faux embrachement = connecté seulement par mucilage
Décrire les structures permettant la flottabilité des cyanobactéries
- Vacuoles de gaz (vésicules gazeuses; protéiques)
- déplacement par glissement des Oscillatoria
Décrire la fixation d’azote chez les cyanobactéries
-Enzyme nitrogénase prend le N2 et le transforme en NH3 (consommation ATP)
N2 + 8 H+ + 8 e- + 16 ATP → 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 p
Pourquoi faut-il protéger la nitrogénase et quelles sont les stratégies pour la protéger?
-La nitrogénase est endommagée irréversiblement par l’O2 (raison de la différentiation en hétérocystes)
Stratégies
- enveloppe de glycolipides protège les hétérocystes
- dégradation du photosystème II (pas de photolyse de l’eau)
- microplasmodesmata permettent les échanges entre cellules
- découplage possible de la photosynthèse et fixation d’azote (jour/nuit)
- fixation d’azote peut se faire en conditions micro- ou anaérobie
Quels indices la présence de cyanobactéries coloniales peuvent donner quant à l’état du milieu aquatique?
Cela indique un milieu riche en nutriments (eutrophe)
Quels genres de symbioses peuvent accomplir certaines cyanobactéries?
Symbioses basées sur l’échange d’azote fixé contre des molécules carbonées
Quels sont les 5 grands groupes de cyanobactéries? Par quels facteurs sont-ils divisés
- Chroococcales
- Pleurocapsales
- Oscillatoriales
- Nostocales
- Stigonematales
divisés selon leur morphologie, la présence ou l’absence de cellules spécialisées et le type de ramification
Caractéristiques générales des Chroococcales (Groupe I)
- Cellule unique
- mince couche de mucilage
- fission binaire ou bourgeonnement
- possibilité de former des films
- planctoniques, mais peuvent éclore massivement à la surface
- pas de spécialisation sauf un sous-groupe (Prochlorococcus, Synechococcus, etc.)
Caractéristiques du genre Prochlorococcus (Chroococcales)?
- petite taille
- genre le plus représenté des cyanobactéries océaniques
- capte efficacement le bleu (augmente la compétitivité)
- 13 à 48% de la production d’O2
- pas de phycobilisomes
- diversité génétique importante
Caractéristiques générales des Pleurocapsales (Groupe II)
*pas dans PPT
- fission multiple: baeocytes
- unicellulaires ou agrégats pluricellulaires (par fissions binaires peu ordonnées)
Caractéristiques du genre Pleurocapsa (Pleurocapsales)
- eau douce, salée et sources thermales (et plus)
- calcification (stromatolithes)
Caractéristiques générales des Oscillatoriales (Groupe III)
- Filamenteuses; souvent forme d’hélice ou de spirale
- Non différenciées
- agrégats planctoniques ou benthiques; parfois tapis sur boues ou roches
Caractéristiques du genre Arthrospira (Oscillatoriales)
- trichomes spiralés
- cultivées pour alimentation
- riches en protéines, acides gras, vitamines et minéraux
- pas de fixation d’azote
- spiruline
Caractéristiques générales des Nostocales (Groupe IV)
- planctoniques ou benthiques
- hétérocystes et akinètes
- pas de ramification ou fausse ramification
- associations latérales entre filaments ou rayons reliés en un point central
Caractéristiques du genre Anabaena (Nostocales)
- filaments droits, incurvés ou spriralés
- parfois mucilage
- cellules arrondies ou en forme de barils
- hétérocystes sphériques et akinètes ronds ou cylindriques
- en carence d’azote, 1 cellule sur 10 se différencie en hétérocyste
- efflorescences algales
- organisme modèle pour la différentiation des cellules végétatives, la fixation d’azote et les symbioses
Caractéristiques du genre Nostoc (Nostocales)
- très semblables à Anabaena
- entourées d’un mucilage ferme et épais; couleur paille ou brunâtre des colonies
- assemblage des trichomes en tapis ou sphérique
- akinètes entre deux hétérocystes dans les parties plus âgées de la colonie
- fixation d’azote pour la culture du riz
- parfois productrices de toxines
Caractéristiques générales des Stigonematales (Groupe V)
- Ressemblent aux Nostocales, mais avec de vrais embranchements à la ramification des trichomes
- cyanobactéries les plus complexes
- majoritairement benthiques et attachées sur des substrats des habitats lentiques ou près des habitats lotiques
Décrire le phénomène d’efflorescence algale
- Éclosion massive dans un court laps de temps de cyanobactéries
- Température de 15-25 degrés C
- rares en milieux lotiques
- épaisse couche de cyanobactéries se forme à la surface de l’eau (nuit aux autres algues, au zooplancton et au poisson)
L’efflorescence algale est-elle un phénomène naturel
oui; cependant elles peuvent être accélérées de manière anthropogéniqueq
Comment les cyanobactéries supplantent-elles les autres microalgues?
- Division rapide (pas le temps de compétitionner)
- Flottaison régulable
- Tolérance à de faibles intensités lumineuses
- Croissance dans des ratios N/P faibles
- Résistance au zooplancton (mucilage)
- tolérance à un pH alcalin (consommation rapide de CO2)
- Associations symbiotiques (bactéries aérobies au niveau des hétérocystes pour conserver un environnement réducteur)
Quels facteurs externes encouragent les efflorescences algales?
- présence d’akinètes
- Apport de nutriments organiques et/ou inorganiques
- Disponibilité de l’azote, mais surtout du phosphore
- Luminosité et températures adéquates
- pH convenable (alcalin); ions Mg2+ et Ca2+ présents
Qu’est-ce qui peut limiter les efflorescences algales?
D’autres microorganismes (ex: champignons, phages ,protozoaires, poissons) qui mènent à la mort d’une partie de la population
Pour quelle raison les efflorescences algales sont-elles vues d’un bon œil à certains endroits?
Certaines cyanobactéries sont consommées par les populations à ces endroits
Nommer des dommages/effets nuisibles possibles des efflorescences algales
- Traitement des eaux usées: blocage de filtres
- Odeur et goût désagréable à l’eau potable, mais également quantité d’ammonium appréciable
- toxines pouvant tuer les animaux; anoxie possiblement mortelle de la colonne d’eau
- limitation des activités nautiques
Nommer des applications biotechnologiques des cyanobactéries
- alimentation humaine
- alimentation animale
- biocarburant
- symbiose agricole
En quoi les cyanobactéries peuvent contribuer à l’alimentation humaine?
Arthrospira notamment fait déjà partie de l’alimentation humaine; excellente valeur nutritive
En quoi les cyanobactéries peuvent contribuer à l’alimentation animale?
Il est possible de nourrir le bétail avec des cyanobactéries de culture; moins de pression sur les terres agricoles
En quoi les cyanobactéries peuvent contribuer aux biocarburants?
- contenu en lipides et sucres de certaines espèces atteint 70% de leur masse sèche
- bon moyen de fixer le carbone atmosphérique en sucres
- les sucres peuvent être fermentés en éthanol et les lipides transestérifiés en biodiesel ou kérosène
En quoi les cyanobactéries peuvent contribuer à la symbiose agricole?
-les grandes rizières (75% du riz mondial) contiennent beaucoup de cyanobactéries fixatrices d’azote
