Nutrition et croissance microbienne Flashcards
Parmi les macromolécules dont on n’est pas réelle et pourquoi
Les lipides ne sont pas une vraie macromolécule; ils ne sont pas formés des monomères
Qu’est-ce que le métabolisme cellulaire
Pour cultiver des microorganismes en laboratoire, il est nécessaire de leur fournir tous les nutriments dont ils ont besoin. Les besoins en nutriments varient considérablement et la connaissance des principes de la nutrition microbienne est nécessaire pour réussir la culture des microorganismes
Quels sont les composants du métabolisme
Catabolisme + Anabolisme
Quelles sont les réactions cataboliques
Réactions de libération d’énergie (oxydation)
Quelles sont les réactions anaboliques
Energie nécessitant des réactions (réduction)
L’eau est-elle une macromolécule
Non
Comment les protéines sont-elles représentées dans les cellules
Dans toute la cellule (55% du poids sec)
Comment les acides nucléiques sont-ils représentés dans les cellules
ADN dans le nucléoïde; ARN dans le cytoplasme (ARNm, ARNt) et ribosomes (ARNr)
Comment les polysaccharides sont-ils représentés dans les cellules
Paroi cellulaire et certains granules de stockage
Comment les lipides sont-ils représentés dans les cellules
Membrane cytoplasmique, paroi cellulaire, granule de stockage
C’est quoi nutrition
Domaine qui étudie les processus par lesquels les cellules incorporent les monomères ou leur précurseurs indispensables à leur croissance.
Quels sont les macronutriments essentiels
Carbone (C), Hydrogène (H), Oxygène (O), Azote (N), Phosphore (P) et Soufre (S)
Quels sont les macronutriments importants dans le transport membranaire
Potassium (K) et Sodium (Na)
Quels sont les macronutriments qui sont des polymères impliqués dans les parois cellulaires
Calcium (Ca) et Magnésium (Mg)
Quels sont les macronutriments importants dans les fonctions enzymatiques
Magnésium (Mg)
Quel sont les macronutriments qui constitue des cytochromes en des protéines fer-soufre
Fer (Fe)
Pourquoi les macronutriments sont-ils nécessaires
Les macroéléments ou macronutriments sont nécessaires aux microorganismes en quantités relativement importantes (d’où le nom de « macro »)
Comment les autotrophes obtiennent leur carbone
Les organismes autotrophes tirent leur C directement du CO2.
Pourquoi l’azote est-il important dans un environnement naturel
En milieu naturel : l’azote disponible dans la nature sous forme organique et inorganique. Azote assimilable = sous forme ammoniac. (NH3) nitrate (NO3-) ou d’azote gazeux (N2). Presque tous les procaryotes peuvent utiliser l’ammoniac NH3 comme source unique d’azote mais aussi le nitrate et un peu de N2
Pourquoi le phosphore est-il important dans un environnement naturel
Phosphore sous forme organique et inorganique : source de phosphate (PO4 3-) : acides nucléiques et phospholipides
Pourquoi le soufre est-il important dans un environnement naturel
Soufre sous forme inorganique de sulfate (SO4 2-) : composition de certains acides aminés
Quels sont les micronutriments nécessaires
Cobalt (Co), Nickel (Ni), Molybdène (Mo), Cuivre (Cu), Manganèse (Mn) et Zinc (Zn)
Pourquoi les micronurtients sont-ils importants
Les oligo-éléments ou micronutriments sont nécessaires à l’état de traces (« micro ») pour la plupart des cellules et sont souvent fournis de manière adéquate dans l’eau utilisée pour préparer le milieu ou dans les composants du milieu ordinaire.
Quel est le rôle du cobalt
Atome central de la vitamine B12
Quel est le rôle du nickel
Composant des hydrogénases bactériennes
Quel est le rôle du molybdène
Composant des nitrogénases bactériennes
Quel est le rôle du cuivre
Composant de certains cytochromes bactériens
Quel est le rôle du manganèse
Composant de la superoxyde dismutase
Quel est le rôle du zinc
Impliqué dans le fonctionnement des ARN/ADN polymérases
C’est quoi l’hydrogénases
Une enzyme qui catalyse la réduction d’une substance particulière par l’hydrogène.
C’est quoi la nitrogénase?
La nitrogénase est une enzyme qui fixe l’azote atmosphérique en ammoniac.
Quels sont certains facteurs de croissance des vitamines
Composants des enzymes, co-enzymes et transporteurs d’électrons
Quels sont certains facteurs de croissance des acides aminés
Synthèse protéique
Quels sont certains facteurs de croissance des purines et de la pyrimidine
Synthèse des acides nucléiques
Qu’est-ce qu’un prototrophe
Un microorganisme qui a les mêmes besoins nutritionnels que l’organisme parent. Un organisme ou une cellule capable de synthétiser tous ses métabolites à partir de matières inorganiques, ne nécessitant aucun nutriment organique.
Qu’est-ce qu’un auxotrophes
Un organisme mutant (en particulier une bactérie ou un champignon) qui nécessite un nutriment supplémentaire particulier que la souche normale n’a pas.
Où les prototrophes peuvent-ils se développer
Prototrophes poussent sur milieu minimum en synthétisant les facteurs de croissance nécessaires
Les auxotrophes sont-ils capables de croître dans le même environnement que les prototrophes
Auxotrophes n’ont pas la capacité à synthétiser un nutriment essentiel et doit l’avoir à sa disposition dans le milieu pour pouvoir pousser
Que sont les autotrophes
Un organisme capable de former des substances organiques nutritionnelles à partir de simples substances inorganiques telles que le dioxyde de carbone.
Quels sont les chimiolithotrophes
Les chimiolithotrophes peuvent se développer avec le carbonate comme seule source de carbone et sont les prototrophes ultimes.
C’est quoi un bouillon nutritif
Un exemple du milieu à usage général le plus largement utilisé.
Qu’est-ce qu’une source d’acides aminés
Peptones ou hydrolysats de protéines qui fournissent des acides aminés pour la croissance
Qu’est-ce qu’une source de vitamines
Les extraits aqueux, généralement de bœuf ou de levure, apportent des vitamines
Comment Fe2 + est-il utilisé
Est utilise dans les milieux de culture car il est plus soluble que Fe3+.
Comment Fe3 + est-il utilisé
Est plus abondant dans l’environnement (système aérobie).
Quelles sont les boîtes de Pétri Agar
Base de la technique de culture pure.
C’est quoi l’agar
Provenant d’algue rouge est un polysaccharide utilisé pour solidifier les milieux.
Que nous permet l’agar
Ils permettent à une seule cellule de se développer et de former une colonie visible à la surface de la plaque
Est-ce que toutes les bactéries cultivées sur des plaques d’agar
Toutes les bactéries ne se développent pas sur des plaques d’agar: seulement 0,001% peuvent être cultivées de cette façon
Quels sont les milieus définis
Tous les composants sont connus. Seuls les prototrophes vont y pousser
Quels sont les milieux complexes
Composition inconnu (ex. milieu agar). Les auxotrophes et les prototrophes peuvent y pousser. Comprend des substances non définies et peut contenir des vitamines, des acides aminés ou d’autres facteurs de croissance
Que sont les milieux sélectifs
Favorise la croissance de microorganismes particuliers tous en inhibant la croissance des autres. Milieu minimum sélectifs pour les prototrophes. Tous les milieux sont sélectifs, il n’y a aucun milieu universel qui ferait pousser tous les microorganismes
Quels sont les milieux différentiels
Utilise pour différencier et identifier certains types de microbes sur la base de leur croissance et de leur apparence (ex : différences de couleur)
Comment pouvons-nous obtenir une culture pure en plus des milieux gélosés
Les cultures pures peuvent être obtenues par stries avec une boucle d’inoculation. La strie constante de l’inoculum sur la surface de la plaque est un effet d’essuyage
Comment fonctionne la boucle d’inoculation
Les microorganismes sont retirés de la boucle de fil et déposés sur la gélose, jusqu’à ce que la boucle n’en contienne que peu ou pas. A la fin du processus d’essuyage, des cellules individuelles seront déposées sur la gélose, et celles-ci se développeront et se multiplieront pour devenir une colonie visible.
À quoi distinguez-vous la croissance dans un milieu différentiel
Utilise des substrats qui changent de couleur quand certains produits sont formés. Colorant d’indicateur de pH. Réaction avec des substances chimiques (oxydation du fer créé un précipité noir). Bandelettes de tests et des kits peuvent être utilises pour tester plusieurs activités en même temps. Les milieux différentiels distinguent les différentes bactéries en fonction de leurs réactions biochimiques
En microbiologie, qu’est-ce que la croissance des bactéries
En microbiologie la croissance bactérienne est une augmentation du nombre des bactéries.
Dans les courbes de croissance bactérienne, comment la croissance est-elle définie
Pour les courbes de croissance bactérienne, la croissance est définie comme une augmentation du nombre de cellules au fil de temps
Comment se reproduisent les cellules procaryotes
Les cellules procaryotes se reproduisent par fission binaire.
Quelles sont les étapes de la reproduction procaryote
- Allongement cellulaire
- Formation du septum
- Achèvement du septum; formation de murs; séparation cellulaire
Que se passe-t-il lors de la reproduction procaryote
Réplication de l’ADN. Ségrégation des chromosomes. Fission binaire ou scissiparité
Quand la division ne se produira-t-elle pas pendant la reproduction procaryote
La division ne lieu pas si l’ADN ne réplique pas
C’est quoi temps de génération
Temps pour UNE bactérie de passer par la fission binaire et donner DEUX cellules filles : temps de doublement
Pourquoi la réplication des bactéries chromosomiques prend-elle si longtemps
La réplication du chromosome bactérien prend beaucoup plus de temps que la division cellulaire, ainsi plusieurs cycles de réplication chromosomique doivent être lancés en même temps
Ce quoi qui permet aux bactéries de doubler plus rapidement
Préparation de la réplication est une option est très intéressant; permet la bactérie de double rapidement et fait la réplication au même temps
Quelles sont les protéines Fts impliquées dans la fission binaire
FtsZ, FtsA, FtsI et FtsK
Quel est le rôle de FtsZ
FtsZ delimite le plan de la division cellulaire en formant un anneau d’ancrage de la cellule qui va se diviser. Attire les autres protéines (telles que Fts et ZipA) qui composeront le divisome et participeront à la division cellulaire. Fournit de l’énergie pour la polymérisation et la dépolymérisation de Fts (ceci permet a FtsZ de délimiter le plan de division)
Quel est le rôle de FtsA
FtsA stabilise et maintient FtsZ au niveau de la membrane cytoplasmique. Fournit l’énergie, en hydrolysant l’ATP, pour l’assemblage des protéines dans le divisome
Quel est le rôle de FtsI
FtsI intervient dans la biosynthèse du peptidoglycane
Quel est le rôle de FtsK
FtsK intervient dans la séparation des chromosomes après réplication
Expliquez brièvement comment se faire la synthèse du peptidoglycane lors de la division cellulaire
La synthèse de la paroi nouvelle se fait AVANT que la fission binaire ne démarre. La synthèse de la nouvelle paroi est additionnée à la paroi de la cellule qui va se diviser sans perte de l’intégrité cellulaire
Quelles sont les étapes de la synthèse des peptidoglycanes
- Rupture contrôle de la couch préexistante de peptidoglycane par les autolysines (enzymes qui brise la couche de peptidoglycane de manière spontanée) ET insertion des précurseurs du nouveau peptidoglycane
- Transport des précurseurs (NAM et NAG) du peptidoglycane au travers de la membrane cytoplasmique jusqu’au périplasme (zone de croissance) par le bactoprénol (une molécule hydrophobe transporteuse de lipides)
- Dans le périplasme, le bactoprénol réagit avec des enzymes qui additionnent les précurseurs de la paroi au point de croissance et catalysent la formation des liaisons glycosiques (beta 1-4)
- Transpeptidation qui consiste à la formation des liaisons peptidiques entre les NAM adjacents
Qu’est-ce qu’une échelle semi-logarithmique?
Représentation logarithmique et arithmétique des données
Pourquoi la croissance exponentielle aboutit-elle à un nombre de cellules si important en un temps si court?
Chaque cellule se divise pour former deux cellules qui vont a leur tour se diviser pour produire plus de cellule, et ainsi de suite, et ce pendant une période plus ou moins longue en fonction des ressources du milieu
Quelle est la différence entre un taux de croissance spécifique et le temps de génération?
Le temps de génération est le temps nécessaire pour que la population cellulaire double. Le taux de croissance spécifique est la vitesse de doublement en un temps donné, ou changement du nombre de cellule par unité de temp ou accroissement de la population bactérienne par unité de temps
Qu’est-ce que la fission binaire
Le processus contrôle par plusieurs protéines appelées « Fts » et d’autres protéines, connues collectivement sous le nom de divisome.
Que sont les protéines Fts
Fts signifie filamenteux sensible à la température, qui décrit le phénotype des sources mutées incapables de créer des protéines Fts. Ces mutants ne peuvent pas former l’anneau protéique, les bactéries ont donc tendance à se développer en longs filaments sans se diviser.
Qu’est-ce que la protéine MinE
La protéine MinE oscille très rapidement d’une extrémité à l’autre de la cellule et définit le point médian de la cellule. Sans MinE et son oscillation rapide, l’anneau FtsZ ne se formerait pas au centre de la cellule.
Qu’est-ce que la croissance microbienne
La croissance microbienne est définie comme une augmentation du NOMBRE de cellules dans une population. Le nombre de cellules dans une culture bactérienne en croissance peut rapidement devenir très important
Que se passe-t-il lorsqu’un organisme se développe dans un récipient fermé
Pour plusieurs raisons, un organisme se développant dans un récipient fermé (tel qu’un tube ou un ballon, une culture par lots), ne peut pas croitre de façon exponentielle indéfiniment. La courbe de croissance typique de la population est obtenue.
Quel est la courbe de croissance
La courbe de croissance décrit généralement un système ferme, c’est-à-dire une culture par lots, qui est représentée par le logarithme du nombre de cellules en fonction du temps d’incubation, car la division cellulaire est exponentielle.
Quelles sont les phases du cycle de croissance
Décrit l’ensemble du cycle de croissance et comprend les phases de décalage, exponentielle, stationnaire et mortelle
Est-ce que la variable de temps de doublement parmi les microorganismes
Les temps de doublement ou de génération (temps requis pour une division cellulaire) varient considérablement (de 10 minutes a plusieurs jours) avec l’espèce de microorganismes et les conditions environnementales.
C’est quoi le Phase de Latence
Quand le milieu de culture est ensemencé, les cellules ne se mettent pas tout de suite à se diviser
Decrire N0
Représente la densité cellulaire au moment où la phase de croissance exponentielle débute
Pouvons-nous faire des prédictions mathématiques pour la phase de latence
Pas de prédiction ou de caractérisation mathématique pour la durée de cette phase de latence
Quel est l’impact de l’âge de la culture sur la phase de latence
Les cultures plus âgées ont des phases de latence plus longues. Ensemencement avec des cellules en phase de croissance exponentielle n’ont pas de phase de latence dans une nouvelle culture
Quel est l’impact du milieu de croissance sur la phase de latence
Les cellules transférées d’un milieu complexe riche à un milieu défini ont besoin de synthétiser de nouvelles enzymes
Comment les changements environnementaux impactent la phase de latence
Synthèse de novo d’enzymes pour que les cellules s’acclimatent aux changements de pH ou d’aération
Quel est l’impact du milieu de croissance sur la phase de latence
Les cultures transférées d’un media riche vers un media plus pauvre présenteront toujours une phase de latence, mais pas nécessairement l’inverse. Les cellules initialement cultivées sur des milieux définis ou elles doivent synthétiser des vitamines, des acides aminés, etc. à partir de N, P et S inorganique passent facilement à un milieu complexe plus riche contenant tous les ingrédients préfabriqués et disponibles. Lorsqu’il est cultivé sur un milieu riche puis décalé vers un milieu défini, la période de latence représente la synthèse des enzymes nécessaires pour rendre les vitamines et les acides aminés précédemment disponibles dans le milieu.
Quelle est la phase de croissance exponentielle
Au cours de cette phase, la population cellulaire double à intervalles réguliers pendant une période brève ou prolongée en fonction des ressources disponibles et d’autres facteurs. Les cellules en phase exponentielle sont généralement dans leur état le plus sain et sont donc plus souhaitables pour les études de leurs enzymes ou d’autres composants cellulaires
Ce qui peut affecter le taux pendant la phase de croissance exponentielle
Les taux varient considérables et sont influencés par les conditions environnementaux ainsi que par les caractéristiques génétiques de l’organisme lui-même
C’est quoi N
Densité cellulaire à l’instant t
C’est quoi g
Temps de génération ou temps de doublement
Quand a lieu la phase stationnaire
Après la phase de croissance exponentielle
Quelle est la phase stationnaire
Cellules restent en vie mais ne se divisent plus. Induction de l’expression des gènes pour la survie et la maintenance. Les cellules deviennent souvent plus petites, le nombre de leurs ribosomes diminue. La sporulation est plus courante dans les vielles cultures de Gram + lorsqu’elles approchent cette phase
Qu’est-ce que la croissance cryptique
Pas d’augmentation du nombre de cellules car le taux de mortalité = taux de croissance. La culture continue donc à pousser mais on ne peut pas le voir puisque le nombre de cellule reste constant
Quelles sont les explications de la phase stationnaire
Limite posée par le substrat dans les milieux minimaux et définis. Limite posée par l’O2 dans les milieux complexes à cause du taux élevé de respiration et la faible solubilité de l’O2. Toxines (déchets métaboliques)
Comment le substrat affecte-t-il la phase stationnaire
Les substrats ne sont généralement pas limités dans les milieux riches et complexe
Comment l’oxygène affecte-t-il la phase stationnaire
100000 fois moins soluble dans les liquides dans l’air. Sur les milieux solides (plats d’agar), les cellules peuvent pousser les unes au-dessus des autres car la diffusion de l’O2 à travers la colonie n’est pas limitée. La phase stationnaire n’y est donc pas due à une densité trop importante
Quelle est la phase de déclin
Diminution du nombre de cellules est très variable et ne peut pas être décrite par une relation mathématique. Peut-être linéaire ou exponentielle mais n’est jamais l’inverse de la phase de croissance exponentielle. Parfois accompagnée par la lyse de cellules
Quel est le phénomène de viabilité / non cultivable
Cellules vivantes peuvent être observées au microscope (coloration différentielle). Cependant, le nombre de colonies viables après transfert sur de l’agar peut être plus faible
Quel est le taux de mortalité
Le taux de mortalité peut être exponentiel ou linéaire, mais n’est pas mathématiquement prévisible.
Que se passe-t-il lors de la mort des procaryotes
Certains procaryotes ont une « mort cellulaire programmée », qui est le contrôle génétique de la lyse cellulaire pour fournir des nutriments aux cellules survivantes. Les cellules peuvent également être présentes à un stade dormant et incapables de croitre et de se diviser, l’état viable, mais non cultivable (VBNC)
Comment le taux de mort des cellules est-il lié à la croissance des cellules
Généralement, le taux de cellules mortelle est beaucoup plus lent que le taux de croissance exponentielle et les cellules viables peuvent rester dans une culture pendant des mois, voire des années.
Quelle est la coloration différentielle
Nous pouvons visualiser les cellules mortes par rapport aux cellules vivantes en utilisant une « coloration vivante / morte »
Quelles couleurs sont utilisées pour la coloration différentielle
Toutes les cellules se coloreront en vert, mais le colorant rouge ne peut pénétrer que dans les cellules dont les membranes sont fragilisées. Ainsi, les globules verts sont considérés comme « vivants » tandis que les globules rouges comme « morts ».
Comment mesurons-nous la croissance des microbioles?
Dénombrement direct. Dénombrement de colonies après culture. Turbidimétrie. Autres méthodes indirectes qui sont: Consommation d’O2, production de CO2, ATPase, activité métabolique
C’est quoi dénombrement direct
Méthode la plus rapide et très précise mais la moins fiable : Habituellement besoin de colorer les cellules, les cellules mortes sont comptées
Le dénombrement direct fait-il une distinction entre les cellules vivantes et mortes
Les méthodes de comptage direct ne font pas la distinction entre les cellules vivantes et mortes, et peuvent être accomplies par observation microscopique directe sur des lames spécialement gravées
Quand est-il facile et difficile de faire un dénombrement direct
Cette méthode est facile avec les levures et les eucaryotes, mais plutôt difficile avec les bactéries non colorées en raison de leur petite taille. Cependant, cette méthode est très précise
Ce qui est nécessaire pour le dénombrement direct
Besoin d’une suspension cellulaire d’une densité suffisante pour la précision et pour visualiser suffisamment de cellules et les cellules mobiles doivent être tuées ou immobilisées avant le comptage.
Comment se produit le dénombrement direct dans les échantillons liquides
Pour les échantillons liquides, on utilise des chambres de comptage constituées d’une grille avec des carrés de zone connue gravés sur la surface d’une lame de verre. Lorsque la lamelle est placée sur la chambre, chaque carre de la grille à un volume mesure avec précision
Comment compter en utilisant l’énumération directe
Le nombre par unité de surface de la grille peut être compté au microscope, donnant une mesure du nombre de cellules par petit volume de chambre.
Quels sont les deux types de dénombrement des colonies après la culture
Méthode de la plaque d’écartement et méthode de la plaque de coulée
Qu’est-ce que la méthode de la plaque d’écartement
- L’échantillon est pipeté sur une plaque d’agar
- L’échantillon est réparti uniformément sur la surface
- Regardez les résultats de la plaque étalée montre les colonies de surface
Quelle est la méthode de la plaque de coulée
- L’échantillon est pipeté dans une plaque stérile
- Le milieu stérile est ajouté et bien mélangé avec l’inoculum
- Les résultats de la plaque de coulée sont généralement des colonies de surface et des colonies souterraines.
Quel est le problème du dénombrement des colonies après la culture
Tous les milieux sont sélectifs, ne fonctionne donc que si on sait déjà comment cultiver la bactérie
Qu’est-ce qu’une cellule viable
Une cellule viable est une cellule qui peut se diviser et former une progéniture
Quelle est l’hypothèse de dénombrement des colonies après culture
L’hypothèse faite dans un comptage viable est que chaque cellule viable va croître et se diviser pour donner une colonie, et par conséquent, le nombre de colonies est le reflet du nombre de cellules.
Que se passe-t-il lorsque les cellules se regroupent
Les cellules peuvent parfois être groupés, de sorte que les colonies ne sont pas toujours représentatives de cellules parentales uniques. Les numérations cellulaires viables impliquent l’étalement d’échantillons dilués sur des milieux de croissance appropriés et le suivi de la formation de colonies.
Qu’est-ce que le dénombrement des colonies après la culture compte pour les cellules
Cette méthode ne compte que les cellules actives sur le plan de la reproduction.
Quelles unités sont les résultats du dénombrement des colonies après culture indiqué dans
Comme il n’est pas possible de garantir que chaque colonie est issue d’une seule cellule, les résultats sont généralement exprimés en unités formant colonie (CFU).
De quoi dépend le nombre de cellules lors du dénombrement des colonies après la culture
Le nombre de colonies obtenues dépend de la taille de l’inoculum et de la viabilité mais aussi du milieu de culture et des conditions d’incubation.
À quelle fréquence des anomalies se produisent-elles dans le dénombrement des colonies?
Le dénombrement des bactéries dans les échantillons naturels généralement bien plus élevés (~1000 x) que ceux des dénombrements de colonies après culture
Quelles sont les causes possibles des anomalies qui surviennent dans le dénombrement des colonies
Les bactéries peuvent avoir besoin d’autres bactéries pour vivre : syntrophie. Les bactéries sont presque mortes (peu probable). Les bactéries sont viables mais non-cultivables. Les bactéries sont cultivables mais on ne leur fournit pas ce dont elles ont besoin
C’est quoi syntrophie
La syntrophie est le phénomène impliquant une espèce vivant des produits d’une autre espèce.
Ce qui se passe à cause de la turbidité
Plus de cellules → Plus de lumière déviée → Moins de lumière détectée
C’est quoi la détermination turbidimétrique
La méthode la plus courante et la plus simple pour compter les cellules microbiennes consiste à mesurer la turbidité de la culture sur une spectrophotomètre. La densité optique est déterminée et corrélée avec le nombre réel de cellules
Quelle est la méthode de turbidité basée sur
La méthode est basée sur un spectrophotomètre qui mesure l’incidence de la lumière non diffusée. Une suspension trouble aura beaucoup de lumière diffusée en raison des cellules en suspension, tandis qu’une suspension transparente aura 100% de lumière non diffusée.
Comment le niveau de lumière est-il corrélé à la densité cellulaire
Le niveau de lumière diffusée est proportionnel à la densité cellulaire. Cette méthode doit d’abord être calibrée par rapport à la culture d’intérêt avant de pouvoir être utilisée pour déterminer la densité cellulaire
Quel est le taux de dilution égal à
Taux de dilution = vitesse du flux = taux de croissance
Comment fonctionne le chémostat
Densité de la population contrôlée en limitant les nutriments dans le réservoir. Taux de croissance contrôlé par le débit. Le chémostat diffère de la croissance par lots car les cellules sont toujours en phase de croissance exponentielle
À quoi sert le récipient du chémostat
Le récipient de chémostat reçoit une entrée constante de milieu stérile frais et a un écoulement constant. Le taux d’entrée = taux de dilution (sortie) = taux de croissance.
Que fait le nutriment limité dans le chémostat
La concentration d’un nutriment limitant contrôle le taux de croissance et le rendement à de faibles concentrations, mais seulement le rendement de croissance à des concentrations élevées.
Que se passe-t-il lorsque le nutriment n’est plus limitant dans un chémostat
Un fois que le nutriment ne limite plus le métabolisme, le temps de doublement est constant. C’est la même raison pour laquelle la croissance exponentielle peut être modélisée mathématique car g ne changera pas lorsque les nutriments ne sont pas limitatifs.
Comment fonctionne le chémostat avec l’état d’équilibre
La densité cellulaire est maintenue à travers une large gamme de taux de dilution. Taux de dilution trop bas cause la famine des bactéries. Taux de dilution trop élevée enlève plus de cellules que la division cellulaire n’en produit. Permet un contrôle indépendant du taux de dilution du rendement de croissance
Comment le taux de dilution est-il déterminé
Le taux de dilution est déterminé à partir du débit et du volume du récipient de culture
Que se passe-t-il quand le taux de dilution est élevé
Qu’à des taux de dilution élevés, la croissance ne peut équilibrer la dilution et la population disparaît. Des taux de dilution plus élevés entraînent un « lessivage », car les cellules ne peuvent pas croître assez rapidement pour suivre l’écoulement.
Que se passe-t-il lorsque les taux de dilution sont inférieurs
Des taux de dilution inferieurs provoquent des effets de famine et entraînent une diminution de la densité cellulaire
Quelles sont les conditions d’équilibre lors de la dilution
Les conditions d’équilibre (concentration de biomasse constante) sont maintenues entre 20 et 80% du temps de doublement maximal.
C’es quoi culture en “batch”
Relation entre la concentration en nutriments, le taux de croissance et le rendement de croissance dans une culture par lots (système fermé)
Qu’arrive-t-il aux cultures en “batch” avec de faibles concentrations de nutriments
A des faibles concentrations de nutriments, le taux de croissance et le rendement de croissance sont affectés.
Quelles sont les applications du chémostat
Production industrielle, Traitement des eaux usées et Croissance continue et récolte des cellules
Comment fonctionne le chémostat dans la production industrielle
Ajustement à des taux de croissance rapides ou plus lents sans changer la densité cellulaire pour maximiser le rendement en produit voulu
Comment fonctionne le chémostat dans le traitement des eaux usées
Système maximise en diminuant le taux de sécrétion
Comment le chémostat fonctionne-t-il avec une croissance et une récolte continues de cellules
Microorganismes qui poussent dans un chémostat sont considérés comme étant dans un état constant de croissance exponentielle. Important pour contrôler la phase de croissance dans des études physiologiques
Où poussent les extrêmophiles
Les extrêmophiles poussent dans des conditions difficiles qui tueraient la plupart des autres organismes
Les extrêmophiles sont-ils plus susceptibles d’être des procaryotes ou des eucaryotes
Dans la plupart des cas (mais pas tous), les extrêmophiles sont des procaryotes
Pourquoi la plupart des micoorgaismes se développent dans des environnements modérés
Parce que les microorganismes sont fortement affectés par l’état chimique et physique de leur environnement (température, pH, disponibilité en eau et oxygène), nous pensions qu’ils ne poussaient que dans des conditions modérées.
Comment définit-on les conditions extrêmes?
Au-delà des conditions qui sont normalement rencontrées par l’espèce humaine. Pour les extrêmophiles, les conditions extrêmes sont normales. Absence de stress dans ces conditions. Pour eux, les conditions « normales » sont extrêmes
Quelle température peut être considérée comme le bon milieu de vie
-36 degrés Celsius (étangs sales de l’Antarctique) à 113 degrés Celsius (sources hydrothermales)
Quel pH peut être considéré comme le bon milieu de vie
0 à 11,5
Quels effets osmotiques peuvent être considérés comme les bons milieux de vie
Eau pure à plus de 30% de NaCl
Quels niveaux d’oxygène peuvent être considérés comme les bons environnements de vie
Présence ou absence
Quels niveaux de pression peuvent être considérés comme les bons milieux de vie
Pression élevée (mers profondes) : barophiles
Quels niveaux de rayonnement peuvent être considérés comme les bons milieux de vie
3 à 6 Mrads (Méga rads). Une dose de 10 krads (Kilo rads) est mortelle pour l’espèce humaine
Qu’est-ce que la gélification membranaire
Les processus de transport sont si lents que la croissance ne peut se produire
Qu’est-ce que la dénaturation des protéines
Effondrement de la membrane cytoplasmique; lyse thermique
Que peut-il se passer à des températures élevées
Perturbation de la membrane. Dénaturation d’enzymes. Dénaturation de l’ADN
Que peut-il se passer aux températures glaciales
Membranes deviennent plus visqueuses. Pas de séparation entre les domaines phospholipides et protéiques; la structure est homogénéisée
Que deviennent les réactions enzymatiques à des températures plus élevées
Le taux de réactions enzymatiques augmente et la croissance devient plus rapide, cependant, à des températures élevées, les microorganismes sont endommagés par la rupture de la membrane, la dénaturation enzymatique et la dénaturation de l’ADN.
Qu’advient-il des réactions enzymatiques à des températures plus basses
A basse température, la congélation entraine la transition de la membrane vers un gel, ce qui ne permet pas la séparation de phases des domaines phospholipides et protéiques.
Quelle est la température de croissance optimale pour un microorganisme typique
La température de croissance optimale est généralement très proche de la température de croissance maximale. Une plage de croissance de 40 degrés Celsius est typique pour tout microorganisme
Quels sont les quatre groupes de microorganismes en fonction de leur température
Psychrophile typique (température optimale basse). Mésophile typique (température optimale moyenne). Thermophile typique (température optimale élevée). Hyperthermophile (température optimale très élevée)
C’est quoi psychrophiles
Optimaux de température de croissance en-dessous de 15 degrés Celsius
C’est quoi psychrotolérant
Peut pousser à 0 degrés Celsius, mais ont un optimum mésophile entre 20-40 degrés Celsius
Que se passe-t-il lorsqu’il y a une grande quantité d’acides gras insaturés dans des environnements froids
Diminution de la température de fusion de la membrane. Permet aux perméases et aux protéines de transport membranaire de fonctionner à des basses températures
Les bactéries cultivées à des températures plus basses ont-elles une quantité plus ou moins élevée d’acides gras insaturés
Les bactéries cultivées à basse température ont des quantités plus élevées d’acides gras insaturés dans leurs lipides que lorsqu’elles sont cultivées dans des conditions mésophiles. Ces lipides provoquent une diminution du point de fusion, ce qui permet à la perméase et au transport associe à la membrane de fonctionner à basse température.
Les environnements froids sont-ils diversifiés?
Ces environnements froids soutiennent une vie microbienne diversifiée, tout comme les glaciers où le réseau de canaux d’eau liquide qui traversent et sous le glacier regorge de microorganismes. Même dans les matières solidement congelées, il reste de petites poches d’eau liquide où les solutés se sont concentrés et les microorganismes peuvent se métaboliser et se développer lentement.
C’est quoi thermophiles
Optimaux de température de croissance au-dessus de 45 degrés Celsius
C’est quoi hyperthermophiles
Optimaux de température de croissance de 80 degrés Celsius ou plus
Que se passe-t-il lorsqu’il y a une grande quantité d’acides gras saturés dans des environnements chauds
Augmente la température de fusion pour augmenter la stabilité
Comment les bactéries thermophiles sont-elles caractérisées
Les bactéries thermophiles sont caractérisées par une composition beaucoup plus grande de lipides saturés pour permettre une température de fusion plus élevée et d’enzymes lipoprotéiques
C’est quoi neutrophiles
Optimaux entre pH 6 et 8
C’est quoi acidophiles
Optimaux en-dessous d’un pH 5,5. Consommation efficace des H+ dans le cytoplasme
C’est quoi alcalophiles
pH optimaux de croissance supérieures à 8,5 : surtout des bactéries aérobies. Pompent les H+ dans la cellule par un antiport Na+/H+
C’est quoi osmolarité
L’eau est le facteur contrôlant la croissance des microorganismes le plus important. Les matrices solides adsorbent l’eau et peut prévenir sa disponibilité pour la croissance cellulaire
Quelle est l’activité de l’eau
Activité de l’eau : aw = P/Po. Mesure quantitative de l’eau disponible dans une matrice solide
Quel est P dans l’activité de l’eau
Pression de la vapeur de l’eau dans une matrice solide
Quel est Po dans l’activité de l’eau
Pression de la vapeur de l’eau pure (saturante)
Comment l’activité de l’eau est-elle liée à la pression osmotique?
L’activité de l’eau est inversement liée à la pression osmotique et peut avoir un effet profond sur la croissance cellulaire. C’est un aspect très important de la conservation des aliments.
Qu’arrive-t-il aux micro-organismes qui poussent dans un habitat à faible activité aquatique?
Maintiennent généralement une concentration interne élevée de solutés compatibles afin de retenir l’eau. Les bactéries produisent des acides aminés, les champignons produisent des sucres et des alcools dans le cytoplasme pour atteindre une force ionique compatible avec l’environnement extérieur
Quelles sont les catégories d’osmophiles
Halophiles, Halophiles extrêmes, Halotolérants, Osmophiles et Xérophiles
C’est quoi les halophiles
Besoin de NaCl pour pousser; Vibrio fischeri (bactéries) (faible : 1-6% NaCl ou moyenne 6-15% NaCl). Les halophiles ont besoin de salinité et d’environnement de faible activité de l’eau (pression osmotique élevée et salinité élevée) pour se développer
C’est quoi les halophiles extrêmes
Besoin de 15-30% NaCl; Halobacterium salinarum (Archée). Les halophiles extrêmes ont besoin de 15 à 30% de NaCl pour se développe
C’est quoi les halotolérants
Tolèrent une diminution de aw mais poussent mieux en absence de NaCl (ou d’autres solutés); Staphylococcus aureus. Les organismes halotolérants peuvent se développer avec une certaine réduction de aw, mais se développer mieux dans les environnements à forte activité de l’eau
C’est quoi les osmophiles
Capables de croître dans des environnements riches en sucres; levures et Mycètes. Les osmophiles sont des levures et des champignons eucaryotes qui poussent dans des environnements riches en sucre
C’est quoi les xérophiles
Capables de croitre dans des environnements très secs : Xeromyces bisporus (mycète)
C’est quoi les osmoprotecteurs
Produits dans le cytoplasme pour maintenir l’aw dans le cytoplasme a une valeur inférieure à l’extérieur. Composés très polaires (très solubles dans l’eau). Non toxiques pour la cellule
Quelles sont les catégories de bactéries aérobies
Obligatoires, Facultatifs et Microaérophile
Quelles sont les bactéries aérobies obligatoires
Besoin d’O2 pour la croissance. Les aérobies obligatoires dépendent de l’O2 atmosphérique pour leur croissance.
Que sont les bactéries aérobies facultatifs
Poussent en présence d’O2 mais peuvent aussi pousser en utilisant des accepteurs d’électrons inorganiques (ex. nitrate) et/ou par fermentation. Les aérobies facultatifs peuvent se développer par respiration anaérobie et/ou fermentation. Les aérobies facultatifs sont capables de se développer en présence ou en l’absence d’oxygène, une croissance près de la surface
Que sont les microaérophiles
Poussent à des niveaux d’O2 inferieurs au niveau atmosphérique. Les microaérophiles se développent avec de l’O2 à des concentrations inférieures aux niveaux atmosphériques. Les microaérophiles se développent loin de la zone la plus oxique
Quelles sont les catégories des bactéries anaérobies
Obligatoire et Aérotolérants
Quelles sont les bactéries anaérobies obligatoires
Poussent seulement en absence d’O2 par respiration anaérobie ou fermentation; tués par l’O2 (ex. méthanogènes). Les anaérobies obligatoires ne se développent que par respiration anaérobie ou fermentation
Quelles sont les bactéries aérotolérantes
Poussent par fermentation en présence d’O2 mais ne peuvent pas l’utiliser. Les anaérobies aérotolérants se développent uniquement par fermentation, mais peuvent le faire en présence d’O2. Des anaérobies aérotolérants se développent dans tout le tube. Cependant, la croissance n’est pas meilleure près de la surface car ces organismes ne peuvent que fermenter
Quelle est la réaction de la catalase
H2O2 + H2O2 = 2H2O + O2
Quelle est la réaction à la peroxydase
H2O2 + NADH + H(+) = 2H2O + NAD(+)
Qu’est-ce que la superoxyde dismutase / catalase en réaction d’association
4O2(-) + 4H(+) = 2H2O + 3O2
Quelle est la réaction de la superoxyde réductase
O2(-) + 2H(+) + cyt c reduit = H2O2 + cty c oxyde
Quelles sont les peroxydases
Les peroxydases sont des protéines contenant de la porphyrine, bien que certaines flavoprotéines puissent également consommer des espèces oxygénées toxiques
Quelles sont les superoxyde dismutases
Le superoxyde dismutases sont des protéines contenant des métaux, les métaux étant le cuivre et le zinc, le manganèse ou le fer
Quelle sont les superoxyde réductases
La superoxyde réductase ne produit pas d’O2; présent dans les archées obligatoirement anaérobies
Que produit la respiration aérobie
La respiration aérobie produit des dérivés toxiques de l’O2; ex. Radicaux superoxyde
Que possèdent tous les organismes qui utilisent de l’oxygène
Tous les organismes utilisant l’O2 possèdent la catalase et la superoxyde dismutase (SOD)
Que possèdent les aérotolérants et les microaérophiles
Les bactéries aérotolérants et microaérophiles possèdent la SOD mais pas la catalase
Que possèdent les bactéries anaérobies
Les bactéries anaérobies ne possèdent ni la catalase ni la SOD. Certaines Archées ont une superoxyde réductase et une peroxydase
C’est quoi la test à la catalase
Méthode pour tester une culture microbienne pour la présence de catalase
Comment fonctionne le test de la catalase
Une lourde boucle de cellules provenant d’une culture d’agar a été mélangée sur une lame avec une goutte de peroxyde d’hydrogène à 30%. L’apparition immédiate de bulles indique la présence de catalase. Les bulles sont de l’O2 produit par la reaction : H2O2 + H2O2 = 2H2O + O2
C’est quoi oligotrophique
L’environnement est complexe, constamment changeant et a souvent de faibles concentrations en nutriments
Que doivent faire les microbes
Les microbes doivent s’adapter à des gradients de nutriments et des facteurs environnementaux qui se chevauchent
C’est quoi le loi du minimum de Leibig
La biomasse totale d’un organisme est déterminée par le nutriment à la plus basse concentration (facteur limitant). C’est comme la façon dont nous contrôlons la croissance microbienne dans les chimiostats - nous ajustons la concentration d’un nutriment limitant pour contrôler le temps de doublement de l’organisme
C’est quoi le loi de la tolérance de Shelford
Au-dessus/en-dessous de certaines limites environnementales (températures, pH, sels,) un microorganisme ne pourra pas croitre quelque soit l’approvisionnement en nutriments
