Physiologie des micro-organismes 1. Besoins
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Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes Chapitre 2 Physiologie des micro-organismes 1. Besoins nutritionnels 1.1. Besoins élémentaires 1.1.1. Source de carbone 1.1.2. Source d’azote 1.1.3. Source de soufre et de phosphore 1.1.4. Source d’énergie 1.2. Besoins en facteurs de croissance 1.3. Interactions nutritionnelles entre populations microbiennes 1.4. Applications à la conception et à l’utilisation des milieux de culture 2. Métabolismes 2.1. Métabolisme énergétique 2.1.1. Rôle de l’ATP 2.1.2. Phototrophes 2.1.3. Chimiolithotrophes 2.1.4. Chimioorganotrophes 2.1.5. Types respiratoires • Respiration aérobie • Respirations anaérobies • Fermentations 2.2. Métabolisme glucidique 2.2.1. La glycolyse (voie d’Embden – Meyerhoff) 2.2.2. Alternatives à la glycolyse • La voie des pentoses phosphates • La voie d’Entner – Doudoroff 2.2.3. La dégradation du pyruvate au cours du cycle de Krebs 2.2.4. Les fermentations e • Fermentation homolactique • Fermentation éthanolique (ou « alcoolique ») • Fermentation « acides mixtes » • Fermentation butanediolique • Fermentations des bactéries anaérobies BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 1 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes 3. Croissance des microorganismes 3.1. Méthodes d’étude de la croissance 3.1.1. Dénombrements • Dénombrement direct (cytométrie) • Dénombrement après culture 3.1.2. Mesure de la biomasse • Méthode gravimétrique • Turbidimétrie 3.1.3. Autres méthodes 3.2. Paramètres de la croissance – représentation graphique 3.3. Courbe de croissance en milieu non renouvelé 3.4. Facteurs influençant la croissance 3.4.1. La température 3.4.2. Le pH 3.4.3. La disponibilité de l'eau (ou "activity of water" : Aw) 3.4.4. Relations des micro-organismes avec le dioxygène : types respiratoires 3.4.5. La nature et la concentration du (ou des) substrat(s) e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 2 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes Besoins élémentaires : sources de carbone, azote, soufre et phosphore Carbone Azote Soufre Phosphore Besoins énergétiques Energie Besoins spécifiques des micro-organismes hétérotrophes : facteurs de croissance Facteurs de croissance e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 3 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes Figure 1 Figure 2 e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 4 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes COMPOSITION DE PLUSIEURS MILIEUX DE CULTURE (en g.L-1) MILIEU UREE-INDOLE CITRATE DE SIMMONS Urée 2,0 g citrate de sodium 1,0 g L-tryptophane 0,3 g bleu de bromothymol 0,08 g éthanol à 0,95 1 ml chlorure de sodium 5,0 g Exemples de milieux rouge de phénol 2,5 mg sulfate de magnésium 0,2 g synthétiques chlorure de sodium 0,5 g hydrogénophosphate de potassium dihydrogénophosphate de potassium 1,0 g 0,1 g dihydrogénophosphate d'ammonium hydrogénophosphate de potassium 1,0 g Exemples de milieux empiriques de base 0,1 g agar 15,0 g TRIPTO-CASEINE SOJA BCP LACTOSE peptone trypsique de caséine 15,0 g Peptone 5,0 g peptone papaïnique de soja 5,0 g Extrait de viande 3,0 g chlorure de sodium 5,0 g Lactose 10,0 g agar 15,0 g Bromocrésol pourpre 0,025 g Agar 11,0 g Exemples de milieux GELOSE COLUMBIA AU SANG GELOSE « CHOCOLAT » mélange spécial de peptones 23,0 g peptone trypsique de caséine 7,5 g Amidon 1,0 g peptone pepsique de viande 7,5 g chlorure de sodium 5,0 g amidon de maïs 1,0 g agar 10,0 g hydrogénophosphate de potassium sang 50 ml 4,0 g empiriques enrichis dihydrogénophosphate de potassium 1,0 g (non sélectifs) chlorure de sodium 5,0 g hémoglobine 10,0 g supplément Polyvitex (vitamines) 1,0 mL agar 15,0 g Exemples de milieux sélectifs BEA (bile esculine azide) DRIGALSKI Peptone 17,0 g Peptone 15,0 g peptone pepsique de viande 3,0 g extrait de viande 3,0 g extrait de levure 5,0 g extrait de levure 3,0 g esculine 1,0 g lactose 15,0 g citrate de sodium 1,0 g désoxycholate de sodium 1,0 g citrate de fer ammoniacal 0,5 g cristal violet 0,005 g bile de boeuf déshydratée 10,0 g bleu de bromothymol 0,080 g azide de sodium 0,25 g thiosulfate de sodium 1,0 g chlorure de sodium 5,0 g agar 11,0 g agar 13,0 g e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 5 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes figure 3 figure 4 Dans une cellule, l’ATP peut être synthétisé : - par phosphorylation au niveau du substrat, dans le cytoplasme ; - par phosphorylation liée à un gradient électrochimique de protons de part et d’autre d’une membrane biologique, par un complexe ATP synthétase. Ce mode de production concerne la photophosphorylation et la phosphorylation oxydative. Comparaison des systèmes photosynthétiques des Eucaryotes et des bactéries : Propriété Pigment Eucaryotes Cyanobactéries Bactéries vertes et pourpres Chlorophylle a Chlorophylle a Bactériochlorophylle Photosystème II Présent Présent Absent Donneur d’électrons H2O H2O H2, H2S... Production d’O2 Oui Oui Non photosynthétique e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 6 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes Figure 5 : photosynthèse chez les Eucaryotes et chez les Cyanobactéries (dans ce cas, les thylakoïdes ne sont pas contenus dans le stroma du chloroplaste, mais directement dans le cytoplasme). Figure 6 Figure 8 : réactions d’oxydoréduction dans les systèmes biologiques e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 7 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes (1) Nitrosation (bactéries nitreuses) NH4+ + 3/2 O2 NO2– + H2O + 2 H+ ∆G0’ = - 352 kJ.mol-1 (2) Nitratation (bactéries nitriques) NO2– + 1/2 O2 NO3– ∆G0’ = - 75 kJ.mol-1 Figure 7 : la nitrification Figure 9 Figure 10 e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 8 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes Figure 11 : comparaison des chaînes respiratoires bactériennes (respiration aérobie) Figure 12 : chaîne respiratoire utilisant l’ion nitrate comme accepteur final des électrons e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 9 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes figure 13 figure 14 Figure 15 : voies de fermentation chez les Enterobacteriaceae e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 10 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes Chez les bactéries, la division se fait par scissiparité : il se forme un septum transversal qui sépare progressivement les deux futures cellules filles, chacune d’entre-elles recevant une copie du chromosome de la cellule mère. La séparation des cellules n’est pas toujours totale, ce qui aboutit, selon le plan de division, à des chaînettes, des « grappes »… Figure 16 Figure 17 Figure 18 e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 11 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes figure 19 Figure 20 Figure 21 e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 12 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes Figure 22 Figures 23A et 23B e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 13 / 14 Chapitre 2 : Physiologie des micro-organismes Figure 24 Figure 25 Figure 26 Figure 27 e BTS BioAC 1 année – Cours de microbiologie Page 14 / 14
