EXTRÊMOPHILES ET ACIDOPHILES Flashcards
Caractéristiques possibles d’un environnement extrême
- Froid
- Chaud
- Sec
- Acide, alcalin, salé
- Pressurisé
- Toxique
Qu’est-ce qu’un extrêmophile? Quelle est la différence
Microorganisme ayant une croissance optimale en conditions extrêmes. Les extrêmotrophes tolèrent ces conditions extrêmes
Décrire un exemple de froid extrême sur Terre
- Vallée de McMurdo en Antarctique: froid et sec extrêmes. Température moyenne de -27,6 C (air) et de -26,1 C (sol)
- Record en Antarctique = -89,2 C
Décrire un exemple de chaleur extrême sur Terre
- Sources géothermiques (ex: Yellowstone): eau jusqu’à 100 C, découverte de la polymérase thermostable
- Cheminées hydrothermales
Décrire un exemple d’acidité extrême sur Terre
- Drainage minier acide
- Sources hydrothermales de Yellowstone
Décrire un exemple de sécheresse et rayonnement extrêmes sur Terre
-Déserts (ex: Atacama): peu de précipitations et évapotranspiration extrême
Décrire un exemple d’absence d’énergie solaire sur Terre
-Sources hydrothermales marines
Décrire un exemple de pression extrême sur Terre
-Fosse des Mariannes: 110 MPa (1100 atm!)
Décrire un exemple de salinité extrême sur Terre
Lacs hypersalins: mer Morte (env. 30%), lac Vanda (env. 35%)
Quelle est l’identité des extrêmophiles?
- Microorganismes presque toujours unicellulaires
- Souvent des Archées, mais il existe bactéries et autres
- Polyextrêmophilie est très fréquente
Décrire les Archées
- Deux groupes principaux: Crenarchaeota et Euryarchaeota
- Très semblables aux bactéries en termes de taille ou de forme sous la lentille d’un microscope
- Différences principales: génétique et biochimique
- Pas de pathogène connu
- Transcription et traduction semblables aux eucaryotes
- Transfert horizontal avec Archées, bactéries et eucaryotes
Décrire les différences entre Archées et bactéries
-Archées -> pas de couche de peptidoglycanes sur la paroi, possède souvent une couche-S, faite de glycoprotéines (Gram + ou - selon l’épaisseur et la composition); parfois pseudomuréine
-Archées -> Archaellum à la place du flagelle; ressemble à un pilus de type IV
-Archées -> phospholipides différents (liens éther), ramifiés, monocouche
-
Qui sont les acidophiles?
- Optimal de croissance des acidophiles extrêmes: pH < 3,0
- Bactéries, archées et algues eucaryotes
- thermoacidophiles: archées
Quelles sont les contraintes pour les acidophiles?
-concentration en H+ extrême; il faut éviter l’afflux massif d’ions H+ dans la cellule (acidification du cytoplasme, protonation de protéines, gradients de H+ de l’ATP synthase, mouvement du flagelle)
Quelles sont les adaptations physiologiques des Archées?
- Potentiel membranaire inversé (actif): pompage d’ions K+ vers l’intérieur, potentiel membranaire positif ->inhibition de l’entrée d’ions H+
- Imperméabilité de la membrane plasmique (passif)
- Pompes à protons (actif): expulsent les H+ du cytoplasme hors de la cellule pour prévenir l’augmentation du pH intracellulaire
- Transporteurs secondaires: antiport ou symport; utilisation de la force proto-motrice à des fins métaboliques
- Pouvoir tampon du cytoplasme: acides aminés basiques et acide phosphorique
- Augmentation du nombre de chaperonnes pour la réparation des protéines et enzymes de réparation des acides nucléiques
- Dégradation rapide des acides organiques qui diffusent dans la cellule
Autres: enzymes extracellulaires ou périplasmiques optimales à pH acide; molécules de fer structurales; résistance aux métaux (pompes à efflux, séquestration, conversion, biofilms, production de SO4, inhibition de l’entrée des cations)
Décrire une application des acidophiles
- Biolixiviation: utilisation de microorganismes comme catalyseurs pour l’extraction de métaux
- Peu coûteux et permet l’extraction de minerai pauvre
- Les bactéries utilisées sont chimiolithoautotrophes; elles tirent leur énergie de l’oxydation de substances minérales et le carbone de leurs composantes cellulaires dans le CO2 de l’atmosphère
Décrire la biolixiviation directe
- Attaque des composés oxydables
- Transfert des électrons du Cu, Fe ou S à l’oxygène pour former de l’eau (augmentation de la solubilité -> percolation)
Décrire la biolixiviation indirecte
Les bactéries n’attaquent pas directement le minerai pour obtenir des électrons. Elles produisent plutôt du Fe3+ à partir du Fe2+ (plus soluble). Le Fe3+ est un oxydant puissant qui réagira avec les métaux lourds pour les oxyder et les rendre plus solubles. Cette réaction a lieu en absence de bactéries, mais à un rythme extrêmement plus lent (présence d’Acidithiobacillus ferrooxidans augmente la vitesse d’un million de fois).
Décrire la biolixiviation industrielle
On empile de grandes quantités de minerai considéré stérile. On pulvérise ensuite de l’eau acidifiée avec de l’acide sulfurique au sommet -> pH favorable et apport d’oxygène. L’eau s’écoule et s’enrichit en métaux, puis est récoltée dans des bassins.
Comment se fait l’extraction du cuivre après avoir recueilli le percolat?
Réaction d’oxydoréduction provoquant sa précipitation ou extraction de solvant pour le faire passer à la phase organique. La solution sans cuivre peut ensuite être repulvérisée sur la pile
Quels facteurs peuvent nuire à l’efficacité des bactéries lixiviantes?
- Concentration élevée en métaux toxiques
- Manque d’oxygène
- Augmentation des températures
- Granulométrie du minerai (surface de contact)
On peut faire la biolixiviation en bioréacteur (archées thermoacidophiles)
Quelles sont les applications industrielles des acidophiles?
- Surtout utiles car également thermophiles
- Production d’éthanol à partir de mais (cellulases à haute température et en conditions acides pourraient aider à hydrolyser la lignocellulose)
- Intérêt agroalimentaire
