Microbio - Physiologie bactérienne Flashcards
1
Q
croissance microbienne
A
= multiplication des cellules
PAS leur taille
2
Q
Culture microbienne
A
faire croitre des microbes in vitro dans des conditions physico-chimiques déterminées
3
Q
Bactéries phototrophes
A
leur source d’énergie = la lumière
4
Q
Bactéries chimiotrophes
A
source d’énergie = composés chimiques/
5
Q
ce que les bactéries ont besoin pour survivre (2)
A
- source d’énergie
- nutriments
6
Q
Bactéries autotrophes
Bactéries hétérotrophes
A
autotrophes:
source de carbone (nutriments) = CO2
hétérotrophes:
source de carbone = composés organiques complexes (sucre)
7
Q
Sources d’électrons des bactéries (2)
A
- inorganiques
(NH3, H2S, etc) - organiques
(sucres, b. organotropes)
8
Q
Métabolisme humain
vs
métabolisme bactéries
A
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.
9
Q
Milieu de culture
A
préparation nutritive à la croissance microbienne
10
Q
bouillons de culture
A
milieu de culture liquide
11
Q
Inoculum
A
échantillon microbien inoculé dans un milieu de culture
12
Q
critères milieu de croissance idéal (2)
A
- éléments nutritifs
(nutriments + facteur croissance) - conditions de croissance idéales
(pH, temp., oxygène)
13
Q
Milieu synthétique
- c’est quoi
- sert à quoi
A
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
14
Q
Milieu complexe
- c’est quoi
- sert à quoi
A
contenu indéfini
favoriser la croissance de tout microbe potentiellement présent
15
Q
Géloses
A
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;
16
Q
comment transférer une bactérie d’un milieu liquide à une gélose?
A
au moyen d’un fil à boucle
17
Q
comment obtenir des concentrations bactériennes diverses sur les plques?
A
utiliser la méthodes des stries (ou méthode d’épuisement)
18
Q
CFU
A
= unité formant colonie
unité
= petit amas de cell attachées ensemble, ca start les colonies
19
Q
Apparence morphologique des colonies est propre à ….
A
l’espèce
donc est différente d’une espèce à l’autre
20
Q
Qu’est-ce qui apparait si un bouillon de culture contient un mélange de bactéries?
A
une culture mixte
constituée de colonies d’apparences diverses
21
Q
Culture pure
A
une seul espèce microbienne dans la boite de Pétri
22
Q
Types de milieux de culture complexes (3)
A
- enrichies
- sélectifs
- différentiels
23
Q
Milieux enrichis
A
- ajout de produits (sang, sérum, levures, etc)
- sert à favoriser les microbes qui ont une croissance lente et difficile
- ex: gélose sang, gélose chocolat
24
Q
Milieux sélectifs
A
- 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)
25
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)
26
Milieu différentiel
- sert à distinguer des espèces apparentées (ou des souches apparentées)
- ex: gélose sang
27
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
28
Un milieu de culture peut-il être de plusieurs types?
oui
29
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
30
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
31
Conditions physiques de croissance (3)
- température
- oxygène
- pH
32
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
33
3 modes respiratoires des bactéries possibles
- aérobie
- anaérobie
- fermentation
34
Conséquence d'avoir un métabolisme en présence d'oxygène
génère des radicaux oxygénés toxiques
| ion superoxyde er peroxyde d'hydrogène
35
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)
36
Classifications des bactéries selon leur utilisation/tolérance à l'oxygène (5)
- aérobie strict
- anaérobie facultatif
- anaérobie strict
- aérotolérant
- microaérophile
37
Aérobies stricts
obligatoirement besoin d'O2
38
Anaérobies facultatifs
- peuvent croitre en absence ou en présence d'oxygène
- croissance optimale:
avec O2
- possèdent des enzymes ed détoxification des radicaux
39
Anaérobies stricts
- incapable d'utiliser/tolérer l'O2
- svt ont métabolisme fermentaire
- ont pas d'enzymes de détoxification
- présents dans sol et intestin
40
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
41
Aérotolérants
- croissance anaérobie seulement
| - possèdent au moins une enzyme de détoxification donc croissance pas inhibée en présence d'O2
42
Microaérophiles
- croissance aérobie seulement mais à faible concentration
| - se développe juste si concentration en O2 est inférieure à celle de l'air
43
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
44
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
45
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).
46
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)
47
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.
48
2 façons de mesurer la croissance bactérienne
- dénombrement sur gélose
| - Courbe de croissance
49
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
50
Courbe de croissance
= on ensemence et on prélève des échantillons à différents temps
en x: temps
en y: nb de bactéries
51
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
52
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.
53
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
54
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.
55
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.
56
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
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Glycolyse
- produit:
| pyruvate, un peu d'ATP, NADH
58
Voie svt utilisée en plus de la voie de la glycolyse
voie des pentoses-phosphates
59
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
60
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)
61
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
62
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.
63
À la fin de la respiration aérobie, quelles sont les molécules obtenues?
CO2
| H2O
64
3 classes de transports moléculaires dans la chaine de transport des électrons
- flavines (FAD)
- cytochromes
- ubiquinones (coenzyme Q)
65
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
66
Accepteur finale d'électrons en repsiration aérobie
oxygène
67
Donneurs d'électrons les + importants
H+
donc l'oxydation est svt accompagnée d'une déshydrogénation
68
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
69
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)
70
Quelle qté d'ATP est produite par les bactéries anaérobies facultatives?
- Si O2 présent: beaucoup
| - Si absence O2: pas bcp
71
Métabolisme et vitesse
| aérobie vs anaérobie
aérobie:
croissance + rapide
métabolisme + élevée
production de + d'ATP
72
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
73
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
74
Exemple de Produits finaux de fermentation
éthanol
| acide lactique
75
De quoi dépend le produit final de la fermentation?
- nature du microorganismes
- substrat
- enzymes présentes
- activité des enzymes
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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.
77
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
78
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
79
Produits alimentaires nécessitant de la fermentation
- alcools
- fromages/produits laitiers
- Pain
- Choucroute
- Marinades
- Sauce soja
80
Pourquoi la microbiologie industrielle a-t-elle été élaborée?
pour créer des antibiotiques lors de la 2nd Guerre Mondiale
81
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
82
Fermentation industrielle
culture de grandes quantités de microorganismes ou d’autres cellules isolées en vue de produire une substance d’intérêt commercial
83
2 produits industriels fabriqués à partir de fermentation qui ont des usages cliniques
- insuline
| - hormone de croissance humaine
84
Bioréacteurs
= cuves utilisées pour la fermentation industrielle
85
Principaux facteurs qui sont pris en compte lors de la conception des cuves de bioréacteurs (3)
- aération
- pH
- température
86
Type de bioréacteurs les + communs
appareil à brassage continu
87
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
88
2 types de production pouvant être faite à l'aide de bioréacteurs
- production par lots
| - production à écoulement continu
89
Production par lots
le produit est récupéré après la fermentation
90
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
91
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
92
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)
