Module 2C cycles biogéochimiques: N, P, S et Fe

Question 1

Où retrouve-t-on l’azote dans l’organique?

Answer 1

Acide nucléique et aminé (adn, arn)

Question 2

Quel est la principal forme de l’azote?

Answer 2

Cycle principalement minéral où l’azote passe d’un état d’oxydation à l’autre, aussi gaz N2

Question 3

Nom de azote gazeux à minéral (NH3)? et quel bacté?

Answer 3

Fixation, plus de 100 espèces différentes de bactéries très diverses,
aérobies ou anaérobies, et présentes dans presque toutes les niches environnementales.

Question 4

Le niveau de fixation dans eau, sol et rhizosphère?

Answer 4

sol=faible
eau=moyenne (cyano)
Rhizosphère=élevée (dans racine des plantes)

Question 5

Qu’est-ce que la nitrogénase? et qu’est-ce qui la limite/influence?

Answer 5

Ce sont les enzymes permettant la fixation de l’azote (N2 à NH3)

FACTEUR INFLUENÇANT FIXATION
1. Inhibition de la nitrogénase par les ions ammonium
2. Inhibition de la nitrogénase et de la transcription des gènes associés par l’oxygène
- Réaction possible en milieu anaérobie ou très pauvre en oxygène
OU
- Réaction possible en présence de mécanismes de protection de la nitrogénase
3. Besoin d’un cofacteur métallique
4. Besoin d’une grande quantité d’énergie

Question 6

Quel mécanisme existe pour protéger les nitrogénases de l’oxygène?

Answer 6

Les bactéries se refugent dans des nodules dans les racines des plantes où l’oxygène ne passe pas, mutualisme.

Question 7

Qu’est-ce que l’assimilation (immobilisation) ?

Quel sont les deux réactions possible?

Answer 7

Processus par lequel l’azote fixé sous forme NH4+ ammonium (le préféré) ou NH3 ammoniaque est assimilé par les cellules et
incorporé dans les molécules organiques.

1. lorsque BEAUCOUP DE N dans enviro
   cétoglutarate + NH4 —— glatamate + H2O
   PAR CONTRE possible dans sens inverse, donc possible de perdre N
2. lorsque PEU DE N dans enviro
   glutamate + NH4 —-(ATP)—- glutamine —— glutamate
   demande de l’ATP (donc de l’énergie) mais n’est pas réversible, la plante ne perdre pas de N ainsi

Question 8

Qu’est-ce que l’ammonification (minéralisation) ?

Intra et extracellulaire signification?

Answer 8

Processus par lequel les ions ammonium présents dans les molécules organiques sont libérés.

intracellulaire avec la même réaction mais inverse de assimilation

extracellulaire lorsque des bactéries sont dégrader des molé organique de la plante contenant de l’azote.

Question 9

Effets dans les sols et COMPOST de ratio C/N élevé, moyen et faible?

Answer 9

Élevé (50C/1N) : N est limitant pour les m.o. = m.o. assimile donc toute l’azote pour dégrader le carbone = peu N dispo pour plante

Moyen : N non limitant pour les m.o. = bonne décomposition du
carbone dans enviro = minéralisation de l’azote dans enviro =
N et C dispo pour les plantes

Faible (5C/1N) : Trop azote, va se libérer dans enviro et cours d’eau = eutrophisation

Question 10

Effet de la sur-utilisation de fertiliseurs azotés ?

Answer 10

Créer eutrophisation dans lacs et mer car N libérer dans enviro et donc cours d’eau. Cause zone morte car la décomposition des algues utilise tout l’oxygène + plante du fond pu d’énergie du soleil qui se rend. Donc hypoxie = mort de tous organismes dépend O2.

Aussi croissance fulgurante des cyanobactéries = risque pour la santé humaine due aux toxines produites.

Question 11

Qu’est-ce que la nitrification?
Pourquoi cela n’accumule pas de nitrate et nitrite dans enviro?

Answer 11

Oxydation de l’ammonium pour produire de l’énergie servant à fixer du CO2. Processus généralement aérobie effectué par des bactéries chimio-autotrophes (bactéries nitrifiantes)

Accumulation NO2-3 peu fréquente dans l’environnement
- Bactéries nitrifiantes sensibles aux stress environnementaux
- Rarement présence d’un grand excès de NH4+
- Nitrates très mobiles car chargés négativement, ils se retrouvent rapidement dans l’eau.

Question 12

Réduction dissimulatrice du nitrates en ammoniums (DNRA) par qui, où, pourquoi et condition?

Answer 12

Chimio-hétérotrophes
Environnements riches en carbone et pauvres en accepteurs d’électrons (rumens, eaux usées stagnantes)
Nitrate utilisé comme accepteur d’électron de la chaine de transport d’électron.
Condition anaérobie ou microaérobie (inhibé par oxygène)

(all make sense)

Question 13

Qu’est-ce que la dénitrifiation? Pourquoi et condition? Dans sol riche ou pauvre en C?

Answer 13

Réduction des nitrates en N2 dans les sols

Nitrate utilisé comme accepteur d’électron dans respiration anaérobique. Permet à la bacté de produire bien plus d’énergie en utilisant du N car pas beaucoup de C disponible, par contre sacrifie N (va vers atmo). ?

Condition anaérobie

+ le sol est pauvre en C = + de dénitrification

(contraire à réduction dissimilatrice du nitrate car se produit avec pauvre C)

Question 14

Qu’est-ce que l’anammox? Son impact sur les océans?

Answer 14

Oxydation de l’ammonium en utilisant du nitrite comme accepteur d’électron. (donne du N2 et H2O)
Sert à fournir de l’énergie et des électrons pour fixer du carbone

Responsable de la perte de beaucoup d’azote fixé dans les océans, 30% à 50%, car se produit à l’interface aérobie – anaérobie dans l’eau.

Question 15

Voir la diapo #18 2C

Answer 15

Screenshot

Question 16

Pourquoi phosphore important au plante? Limitant dans sol? Forme gazeuse?

Answer 16

Car retrouvé dans les acides nucléiques ainsi que dans les molécules ATP, ADP.

Pas en gaz

Oui limitant dans sol

Question 17

Solubilisation du phosphore c’est quoi et comment?

Answer 17

Rend le phosphore inorganique en orthophosphate (soluble et donc les plantes peuvent l’acquérir) par certaines bactéries et mycètes.

-Acidifiant le milieux ( sécrète H+ ou acide_
-Réductions des métaux

Question 18

Minéralisation du phosphore comment?

Answer 18

Certianes bacté sécrètent enzymes qui rend le phosphore organique en orthophosphate (forme soluble).

Question 19

Importance du soufre? Limitant dans enviro?

Answer 19

Certaines a.a., hormones, vitamine et coenzyme.

Non, rarement limitant!

Question 20

Pourquoi les m.o et plantes assimilent le soufre sous forme oxydé (sulfate) même si c’est juste la forme réduite (sulfite) qui va dans molé organique et faire cette transformation coûte de l’ATP?

Answer 20

• Sulfite est toxique pour les cellules bactériennes
• Sulfate est en bien plus grande quantité dans enviro.

Question 21

Minéralisation soufre c’est quoi?

Answer 21

Relâchement du soufre emprisonné dans les molécules organiques en H2S.

Question 22

Réduction du soufre et sulfate par hétérotrophe, pourquoi et condition? Comment est le H2S? Quels bacté?

Answer 22

Utilisent le soufre élémentaire ou le sulfate comme accepteur terminal d’électron lors de la respiration. De SO à H2S est processus important avec grande sécrétion de H2S.

Anaérobique

H2S : toxique , cause de la corrosion , odeur d’œuf pourri

Fait par bacté diverses avec métabolisme versatiles aussi.

Question 23

Différence entre oxydation du soufre par chimio-autotrophes microaérophiles et photo-autotrophes (bactéries pourpres et vertes sulfureuses)?

Answer 23

Les chimio-autotrophe cela leur fournit de l’énergie pour fixer du CO2 et à l’origine des drainages miniers acides (libère acide et métal dans enviro). (pas bon)
On besoins d’oxygène (aérophile).

tandis

Les photo-autotrophes font l’oxydation de manière anaérobique et qui ont besoins de lumière comme énergie.
Donc se produit dans fond de l’eau où hay moins oxygène.
Important dans l’environnement pour enlever les sulfides (S2-), le soufre est utilisé comme donneur d’électron et permet de fixer le carbone . (BOOON)

Question 24

Qu’est ce que la colonne Winogradsky?

Answer 24

Éprouvette avec plusieurs étages de m.o. selon un gradient de O2 en haut et soufre en bas.

Donc les photo-autotrophes (bactéries pourpres et vertes sulfureuses) sont plus dans le fond (+ boue et + soufre et - de O2)

Question 25

Pk fer important? Est-il limitant?

Answer 25

Important au cellule pour ses rôles dans respiration et photosynthèse

Oui mais pas parce qu’il n’est pas présent mais pcq il n’est pas précipité (biodisponible)

Question 26

Quel forme à le fer biodisponible et non biodisponible? Sous quel condition?

Answer 26

Fe0 : métallique
Fe2+ : soluble et biodisponible (anaérobie)
Fe3+ : peuu soluble et peuu biodisponible (aérobie)

Question 27

Qu’est-ce qu’un sidérophore et ses rôles dans environnement? Qu’est-ce qui induit sa biosynthèse?

Answer 27

Les sidérophores sont des molécules qui sont produites et
sécrétées par les microorganismes, et qui se lient le Fe3+ avec une très haute affinité. Ils vont ramener le Fe aux bactéries

La biosynthèse des sidérophores est induite lors de carence de fer dans la cellule.

rôles
-Croissance et développement microbien
- Donc aussi la Virulence
- Solubilisation du fer dans le sol, dans les océans (devenir organique)

Question 28

Comment est la forme structural des sidérophores?

Answer 28

Grande molécule qui va se replier sur elle même pour faire des liens avec ce Fe.

Question 29

Quel sont les deux moments que le fer peut être réduit par les m.o.?

Answer 29

1. Réduction lors de l’assimilation
   Se produit à l’intérieur des cellules suite à l’importation avec les sidérophores. (Fe3 à Fe2)
2. Réduction « respiration du fer » par les chimio-hétérotrophes
   Utilise le fer comme accepteur terminal d’électron lors de la respiration. Processus anaérobie (dans cellules aussi) très important.
   -Contact direct et utilisation d’enzymes membranaires
   -Molécules transportant des électrons

Question 30

Oxydation du fer aérobique? Qui et condition?

Answer 30

Par chimio-autotrophe
pH+ que 5
dans milieu acide contribue drainage des mine (+ abondante)
aussi possible neutre et microaérobique

Se fait seul (sans m.o.) quand neutre et aérobique

Question 31

Oxydation du fer anaérobique? Qui et pourquoi?

Answer 31

Photo-autotrophes et chimio-lithotrophes
Le Fe2+ est utiliser comme donneur électron donc donne Fe3+
Produit énergie et sert fixer CO2.

Question 32

Réduction (respiration du fer) par qui et quoi?

Answer 32

Chimio-hétérotrophes

C’est transformer le Fe2+ en Fe3+ donc moins biodisponible.
Transforme du Corganique en Cinorganique en meme temps.

Question 33

Lorsque l’atmosphère était réductrice, comment les bactéries ont affecter la terre? Quel est un trace de cela?

Answer 33

Les Cyanobactéries ont fait Fixation du CO2 avec lumière comme énergie et libérer des grande quantité de O2 menant éventuellement à la grande oxydation (vers une atmosphère oxydante)!
À cause de ce métabolisme, des strates de fe3+ est retrouver dans les sédiments de cette époque.

(les m.o. d’avant avaientt donc métabolisme inconnu sur certains points et différentes lorsque atmo était réductrice)