Microbio - Physiologie bactérienne Flashcards
croissance microbienne
= multiplication des cellules
PAS leur taille
Culture microbienne
faire croitre des microbes in vitro dans des conditions physico-chimiques déterminées
Bactéries phototrophes
leur source d’énergie = la lumière
Bactéries chimiotrophes
source d’énergie = composés chimiques/
ce que les bactéries ont besoin pour survivre (2)
- source d’énergie
- nutriments
Bactéries autotrophes
Bactéries hétérotrophes
autotrophes:
source de carbone (nutriments) = CO2
hétérotrophes:
source de carbone = composés organiques complexes (sucre)
Sources d’électrons des bactéries (2)
- inorganiques
(NH3, H2S, etc) - organiques
(sucres, b. organotropes)
Métabolisme humain
vs
métabolisme bactéries
Le métabolisme bactérien est 10-100 fois plus rapide que celui de l’humain, certaines peuvent se diviser en 20 minutes dans les meilleures conditions, leurs substrats nutritifs sont variés (ex. pétrole) et certaines peuvent vivre en l’absence d’oxygène ou dans des conditions environnementales extrêmes.
Milieu de culture
préparation nutritive à la croissance microbienne
bouillons de culture
milieu de culture liquide
Inoculum
échantillon microbien inoculé dans un milieu de culture
critères milieu de croissance idéal (2)
- éléments nutritifs
(nutriments + facteur croissance) - conditions de croissance idéales
(pH, temp., oxygène)
Milieu synthétique
- c’est quoi
- sert à quoi
milieu avec une composition chimique strictement connue et contrôlée
peuvent être préparés pour étudier les exigences nutritionnelles de certains microbes et le rôle de certaines molécules
Milieu complexe
- c’est quoi
- sert à quoi
contenu indéfini
favoriser la croissance de tout microbe potentiellement présent
Géloses
bouillon de culture auquel on a ajouté un agent gélifiant
ex: gélifiant = agar
agar
= L’agar est un extrait d’algue gélifiant, solide jusqu’à 45 C;
comment transférer une bactérie d’un milieu liquide à une gélose?
au moyen d’un fil à boucle
comment obtenir des concentrations bactériennes diverses sur les plques?
utiliser la méthodes des stries (ou méthode d’épuisement)
CFU
= unité formant colonie
unité
= petit amas de cell attachées ensemble, ca start les colonies
Apparence morphologique des colonies est propre à ….
l’espèce
donc est différente d’une espèce à l’autre
Qu’est-ce qui apparait si un bouillon de culture contient un mélange de bactéries?
une culture mixte
constituée de colonies d’apparences diverses
Culture pure
une seul espèce microbienne dans la boite de Pétri
Types de milieux de culture complexes (3)
- enrichies
- sélectifs
- différentiels
Milieux enrichis
- ajout de produits (sang, sérum, levures, etc)
- sert à favoriser les microbes qui ont une croissance lente et difficile
- ex: gélose sang, gélose chocolat
Milieux sélectifs
- sert à inhiber la croissance de bactéries indésirables + stimuler celle des microbes recherchés
-inhibiteur ajouté:
antibio, sel , colorant, composé chimique
- ex: Gélose au mannitol et au sel (Chapman)
Gélose de Chapman
= milieu sélectif
- Sert à isoler le Staphylocoque
- Inhibe les bactéries ne tolérant pas le sel
- Différencie celles fermentant ou non le mannitol
(avec production d’acide modifiant le pH donc la couleur)
Milieu différentiel
- sert à distinguer des espèces apparentées (ou des souches apparentées)
- ex: gélose sang
Gélose sang
= milieu différentiel
- distinguer différentes souches de streptocoques selon qu’elles sécrètent ou non de l’HÉMOLYSINE
- apparition de zones d’inhibition sur la plaque
- différenciation: alpha, bêta, non-hémo
Un milieu de culture peut-il être de plusieurs types?
oui
Expliquer en quoi ces géloses sont de plusieurs types:
- Gélose Chapman
- Gélose MacConkey
- Gélose éosin-bleu de métyl
—-la gélose Chapman:
est sélective grâce au sel mais elle est aussi différentielle car elle permet de vérifier la fermentation du mannitol en produits acides (le rouge phénol tourne au jaune lors de la diminution du pH), discriminant ainsi entre diverses souches apparentées.
—La gélose MacConkey inhibe les Gram+ par l’addition de sels biliaires et de crystal violet (aspect sélectif) mais différencie aussi entre les coliformes Gram- selon leur capacité (ou pas) de fermenter le lactose. (power pt 10)
— Même chose pour la gélose éosine- bleu de méthylène
5 utilisée pour favoriser et identifier les membres de la famille des Enterobacteriacea
Utilité des milieux de transports
- si spécimen peut pas être ensemencé directement
- sert à limiter la croissance mais garder en vie en conservant dessiccation, pH et oxygène
Conditions physiques de croissance (3)
- température
- oxygène
- pH
3 classifications d’espèces selon la température + description de chaque
- —Psychrophiles
- De 10 à 25 C
- optimal: 15
- sensibles à la chaleur
- —-Mésophiles
- De 20 à 50 C
- le type le + abondant
- svt organismes de la flore humaine (croissent optimalement à 37)
- —-Thermophiles
- De 50 à 100 C
- températures élevées
3 modes respiratoires des bactéries possibles
- aérobie
- anaérobie
- fermentation
Conséquence d’avoir un métabolisme en présence d’oxygène
génère des radicaux oxygénés toxiques
ion superoxyde er peroxyde d’hydrogène
Comment les bactéries réagissent à la formation de radicaux oxygénés toxiques?
La majorité des bactéries peuvent éliminer ces radicaux du fait qu’elles possèdent des enzymes de détoxification telles que la superoxyde dismutase (contre O2-) et la catalase (contre H2O2).
mais certains bactéries en ont pas, et donc la présence d’O2 leur est toxique (peuvent pas croitre)
Classifications des bactéries selon leur utilisation/tolérance à l’oxygène (5)
- aérobie strict
- anaérobie facultatif
- anaérobie strict
- aérotolérant
- microaérophile
Aérobies stricts
obligatoirement besoin d’O2
Anaérobies facultatifs
- peuvent croitre en absence ou en présence d’oxygène
- croissance optimale:
avec O2 - possèdent des enzymes ed détoxification des radicaux
Anaérobies stricts
- incapable d’utiliser/tolérer l’O2
- svt ont métabolisme fermentaire
- ont pas d’enzymes de détoxification
- présents dans sol et intestin
Comment sont cultivés et transportés, en laboratoire, les anaérobies stricts?
En laboratoire, ils doivent être cultivés en incubateur exempt d’oxygène, dit ‘chambre anaérobie’ et être transportés dans des jarres anaérobies contenant un composé éliminant l’oxygène
Aérotolérants
- croissance anaérobie seulement
- possèdent au moins une enzyme de détoxification donc croissance pas inhibée en présence d’O2
Microaérophiles
- croissance aérobie seulement mais à faible concentration
- se développe juste si concentration en O2 est inférieure à celle de l’air
Comment identifier à quelle classe de tolérance/utilisation d’O2 appartient une bactérie en regardant sa culture?
- Les aérobies stricts:
croîtront en surface seulement - Les anaérobies stricts: croîtront au fond uniquement
- Les anaérobies facultatifs: se répartiront uniformément dans le tube,
- Les microaérophiles:
se tiendront légèrement sous la surface à proximité de l’air
pH optimal pour la croissance de la majorité des bactéries
entre 6,5 et 7,5
**très peu de bactéries se développent en milieu acide donc bien pour conserver des aliments
trois types de bactéries en fonction de leur pH optimal de croissance
- Acidophiles (pH < 5.5),
- Neutrophiles (pH 5 à 8)
- Alcalophiles (pH > 8.5).
facteur de croissance - définition
un métabolite essentiel à la croissance d’un microorganisme, lequel est pourtant incapable d’en faire la biosynthèse (donc vient d’une source extérieure)
5 caractéristiques des facteurs de croissance
- Métabolite essentiel dont le microbe ne sait pas faire la synthèse;
- Doit être apporté par les aliments;
- Peut intervenir à tous les stades du métabolisme;
- Est une petite molécule (acide aminé, base nucléique,
- Relatif à un microbe donné pour un milieu spécifique.
2 façons de mesurer la croissance bactérienne
- dénombrement sur gélose
- Courbe de croissance
Dénombrement sur gélose
- méthode la plus courante
- consiste à dénombrer les colonies après une croissance sur gélose
- exprimé en CFU
-Fonctionnement:
1- faire des dilutions en série
(sinon nb de bactéries trop grand)
2- Calcul simple pour calculer la concentraion ou nb de bactéries
**voir diapo 7
Courbe de croissance
= on ensemence et on prélève des échantillons à différents temps
en x: temps
en y: nb de bactéries
Phases de la courbe de croissance (6)
A: phase de latence
- période entre ensemencement et début de la multiplication
- délai nécessaire à la synthèse d’enzymes
B: phase d’accélération
- bactéries commencent à se diviser à vitesse croissante
C: phase exponentielle
- vitesse de croissance optimale
- temps de division minimal
- phase courte en milieu fermé
D: phase de ralentissement
- vitesse de repro pu maximale mais efficace
- éléments nutritifs commencent à manquer
E: phase stationnaire
- équilibre entre nb de bactéries formées et bactéries qui meurent
- milieu de + en + toxique
F: phase de décroissance
- nb de cell viables décroit de façon exponentielle
- libération des endotoxines au déces
- mort
Dans quelle phase les bactéries ayant la capacité de sporuler commencent à le faire? Pourquoi?
phase stationnaire
Le milieu devient de plus en plus toxique pour les cellules viables, en sorte que celles qui ont la capacité de sporuler le font pour se protéger.
Métabolisme
Catabolisme
Anabolisme
MÉTABOLISME
= l’ensemble des transformations des composés biochimiques de la cellule
CATABOLISME
=représente les réactions de dégradation qui assurent la production d’énergie
ANABOLISME
=biosynthèse qui requiert de l’énergie étant appelée anabolisme
Rx métaboliques fondamentales
procaryotes vs eucaryotes
similaires plus diversifiées chez les procaryotes en ce qui a trait aux substrats utilisables comme nutriments (ex. pétrole), aux sources d’énergie, à la capacité de fonctionner en absence d’oxygène, etc.
Où ont lieu les mécanismes de respiration chez les procaryotes?
Rappel: dans mitochondries pour les cell eucaryotes
ces mécanismes opèrent le long des membranes cytoplasmiques chez les procaryotes (bactéries) qui ne possèdent pas de mitochondries.
Grandes étapes du métabolisme respiratoire chez les Aérobies
Résumé:
Le bris des liens chimiques lorsque le glucose est
dégradé en CO 2 fournit de l’énergie qui sera stockée dans l’ATP.
1) Glycolyse
(glucose en pyruvate)
2) Cycle de Krebs
(pyruvate en intermédiaires carbonés en CO2)
Pendant ce temps:
- Les protons H+ et les électrons sont captés par l’oxygène pour former de l’eau H2O
(chaine respiratoire)
- ATP est aussi formé
Glycolyse
- produit:
pyruvate, un peu d’ATP, NADH
Voie svt utilisée en plus de la voie de la glycolyse
voie des pentoses-phosphates
Cycle de Krebs
- brûle le sucre en le dégradant jusqu’en CO2
- seul produit entrant dans le cycle: acétyl-CoA
- formation:
CO2, ATP, NADH, FADH2
2 types de réactions dans le cycle de Krebs
décarboxylation:
perte graduelle de CO2 par les intermédiaires successifs du catabolisme du pyruvate
oxydoréduction:
perte d’électrons qui se font capturer par des transporteurs qui deviennent réduits (NADH, FADH)
Chaine de transport des électrons
- NADH et FADH deviennent oxydés en cédant leurs électrons dans une cascade de cytochromes.
- passage dans cytochromes produit de l’énergie ++
- Pendant ce temps, les protons H+ cédés par le NADH/FADH vont se fixer à l’oxygène en attendant l’arrivée des électrons, pour finalement former H2O
L’ensemble du processus de respiration est considéré commme …?
Puisque la respiration est en fait une longue série de réactions d’oxydoréduction (redox), on peut considérer l’ensemble du processus comme étant un déplacement d’électrons ayant comme point de départ une molécule de glucose riche en énergie et comme point d’arrivée des molécules qui sont relativement pauvres en énergie.
À la fin de la respiration aérobie, quelles sont les molécules obtenues?
CO2
H2O
3 classes de transports moléculaires dans la chaine de transport des électrons
- flavines (FAD)
- cytochromes
- ubiquinones (coenzyme Q)
3 types de phosphorylation
- Phosphorylation normale:
l’ATP est produite par l’adjonction d’un groupement phosphate PO4 à une molécule d’ADP, avec accumulation d’énergie dans ce lien moléculaire - Phosphorylation oxy:
transfert a lieu dans la chaine de transport - Phosphorylation au niveau du substrat:l’ATP serait formée lors du transfert direct d’un groupement PO4 d’un composé organique phosphorylé à un autre
Accepteur finale d’électrons en repsiration aérobie
oxygène
Donneurs d’électrons les + importants
H+
donc l’oxydation est svt accompagnée d’une déshydrogénation
Respiration anaérobie
- utilisation de composés inorganiques simples comme accepteurs finaux
- une partie du cycle de Krebs et de la chaine d’électrons fonctionnent en anaérobiose
- production d’ATP tjrs inférieure à la production de celle des respiration aérobique
- processus essentiel aux cycles de l’azote et du soufre dans la nature
- ATTENTION: c’est un processus différent de la fermentation
Quelques accepteurs finaux inorganiques utilisés en repsiration anaérobie
(+les bactéries qui l’utilisent)
- ion nitrate (NO3-)
(Pseudomas et Bacillus) - ion sulfate (SO4)
(desulfovibrio) - ion carbonate (CO3)
Quelle qté d’ATP est produite par les bactéries anaérobies facultatives?
- Si O2 présent: beaucoup
- Si absence O2: pas bcp
Métabolisme et vitesse
aérobie vs anaérobie
aérobie:
croissance + rapide
métabolisme + élevée
production de + d’ATP
Fermentation
- se produit en absence d’oxygène
- PAS de cycle de Krebs et chaine de transport
- production d’ATP très faible
- production de produits de fermentation relâchés spécifiques à la cellule
Fermentation - Fonctionnement
1) Glycolyse
2) Dérivation du pyruvate en produits intermédiaires excrétés (produits de fermentation)
3) Accepteur final:
pyruvate lui-même ou un dérivé organique intermédiaire qui subit une réduction par la réception d’électrons (et de H+) provenant du NADH obtenu lors de la glycolyse
Exemple de Produits finaux de fermentation
éthanol
acide lactique
De quoi dépend le produit final de la fermentation?
- nature du microorganismes
- substrat
- enzymes présentes
- activité des enzymes
Avantage clinique de la fermentation
L’analyse chimique du produit final est donc utile lorsqu’on veut identifier le microorganisme qui en est la cause. Cette propriété est mise à profit dans les tests diagnostiques (d’identification biochimique en laboratoire) sur les spécimens cliniques.
Fermentation
- alcoolique
- homolactique
- hétérolactique
(produits, fait par qui, utilisée pour quels produist)
ALCOOLIQUE
- alcool éthylique
- fait par levures comme boulanger
- vin, bière, pain
HOMOLACTIQUE
- acide lactique
- fait par streptococcus, lactobacillus, bacillus
- fromages, yogourts
HÉTÉROLACTIQUE
- produits parallèles à acide lactique
- fait par lactobacillus
- kéfir
Fermentation
- propionique
- acides amixtes
- acétonobutylique
- butyrique
PROPIONIQUE
- acide propionoqie
- fait par Propionibacterium
- fromages à pâte cuite
ACIDES MIXTES
- plusieurs acides + glycérol, éthanol, etc
- fait par entérobactéries
ACÉTONOBUTYLIQUE
- acétone et butanol
- fait par Clostridium, Proteus, Aeromonas, Serratia, Bacillus subtilis, Bacillus cereus
BUTYRIQUE
- acide butyrique
- fait par clostridium butyricum et C. perfringens
Produits alimentaires nécessitant de la fermentation
- alcools
- fromages/produits laitiers
- Pain
- Choucroute
- Marinades
- Sauce soja
Pourquoi la microbiologie industrielle a-t-elle été élaborée?
pour créer des antibiotiques lors de la 2nd Guerre Mondiale
Biotechnologie
méthodes de fabrication d’organismes modifiés à l’aide de la technologie de l’ADN recombinant, ainsi que les produits obtenus par ces méthodes
Fermentation industrielle
culture de grandes quantités de microorganismes ou d’autres cellules isolées en vue de produire une substance d’intérêt commercial
2 produits industriels fabriqués à partir de fermentation qui ont des usages cliniques
- insuline
- hormone de croissance humaine
Bioréacteurs
= cuves utilisées pour la fermentation industrielle
Principaux facteurs qui sont pris en compte lors de la conception des cuves de bioréacteurs (3)
- aération
- pH
- température
Type de bioréacteurs les + communs
appareil à brassage continu
Fonctionnement des bioréacteurs
L’air entre dans le bioréacteur par un diffuseur situé au fond et une roue à aubes planes assure l’agitation continue de la suspension microbienne
2 types de production pouvant être faite à l’aide de bioréacteurs
- production par lots
- production à écoulement continu
Production par lots
le produit est récupéré après la fermentation
Production é écoulement continu
les enzymes immobilisées ou les cellules en croissance dans un milieu sont perpétuellement alimentées en substrat et on retire en continu le milieu épuisé de même que le produit recherché
2 types de métabolites obtenus dans la fermentation industrielle
MÉTABOLITES PRIMAIRES:
- se forment essentiellement au moment où les cellules se divisent, pendant la phase de croissance logarithmique
- la courbe de production et la courbe de la population cellulaire sont presque parallèles, avec un léger écart
MÉTABOLITE SECONDAIRE
- se forme dans la phase stationnaire JAMAIS avant la fin de la croissance logarithmique
Produits pharmaceutiques de la microbiologie industrielle
- éthanol/acide lactique
- produits chimiques
(acétone) - acide acétique
- acides aminés
(édulcorant, renforceur de goût) - acide citrique
- enzymes
(amylases, protéase) - vitamines
- gomme xanthane
(crème glacée, cosmétiques) - antiobiotiques
(péniciline) - vaccins
- hormones
(insule, contraceptifs oraux)
