rappels sur l`organisation du vivant 1. les - UTC
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RAPPELS SUR L’ORGANISATION DU VIVANT 1. LES MICROORGANISMES DANS LE MONDE VIVANT 2. L’ENERGIE 3. LE MÉTABOLISME MICROBIEN 4. LES MICROORGANISMES DANS L’ENVIRONNEMENT RAPPELS SUR L’ORGANISATION DU VIVANT 1. LES MICROORGANISMES DANS LE MONDE VIVANT 2. L’ÉNERGIE DES MICROORGANISMES 1. La composition élémentaire d’une bactérie 2. La production d’énergie 3. Les types respiratoires 1- LA COMPOSITION ELEMENTAIRE D’UNE BACTÉRIE ELEME N T CARBONE OXYGENE AZOTE HYDROGENE PHOSPHORE SOUFRE POTASSIUM MAGNESIUM CALCIUM FER % de MS FONCTION 50 Constituant majeur 20 Constituant cellulaire, accepteur 14 Acides aminés, acides nucléiques, enzymes 8 Molécules organiques 3 A. nucléiques, phospholipides, ATP 1 Protéines, coenzymes 1 Cofacteur 0,5 Cofacteur 0,5 Cofacteur, endospore 0,2 Cytochromes, cofacteur Et des éléments traces : Mn, Co, Zn, Cu, Mo RAPPELS SUR L’ORGANISATION DU VIVANT 1. LES MICROORGANISMES DANS LE MONDE VIVANT 2. L’ÉNERGIE DES MICROORGANISMES 1. La composition élémentaire d’une bactérie 2. La production d’énergie 3. Les types respiratoires + couple haut + tendance à perdre e=> couples réducteurs sont électronégatifs e- + différence de E0’ est importante entre donneur et accepteur + l’énergie libérée est importante ΔE0 = E0 accept – E0 ΔG0 = -nFΔE0 Meilleur oxydant = Le plus électropositif donneur 2- LA PRODUCTION D’ENERGIE 2- LA PRODUCTION D’ENERGIE PHOSPHORYLATION AU NIVEAU DU SUBSTRAT Pyruvate kinase 2- LA PRODUCTION D’ENERGIE FORCE PROTON-MOTRICE NADH donneur d’e- O2 Accepteur d’e- 2- LA PRODUCTION D’ENERGIE LES MOLÉCULES ÉNERGÉTIQUES Transporteur d’énergie libre l’ATP Transporteurs du pouvoir réducteur NADH, NADPH, FADH2 RAPPELS SUR L’ORGANISATION DU VIVANT 1. LES MICROORGANISMES DANS LE MONDE VIVANT 2. L’ÉNERGIE DES MICROORGANISMES 1. La composition élémentaire d’une bactérie 2. La production d’énergie 3. Les types respiratoires 3- LES TYPES METABOLIQUES Diversité métabolique des microorganismes AUTOTROPHES PHOTO LITHO ENERGIE DONNEUR D’e- h CHIMIO LITHO Oxydoréductions Substances minérales oxydables HETEROTROPHES PHOTO ORGANO CHIMIO ORGANO h Oxydoréductions Substances organiques oxydables 3- LES TYPES METABOLIQUES 4- LES TYPES RESPIRATOIRES Accepteur final d’électrons Type respiratoire O2 RESPIRATION : Chaîne de transport d’électrons avec flux de protons vers l’extérieur de la membrane Composés organiques Composés minéraux FERMENTATION : Chaîne de transport dans le cytoplasme RESPIRATION ANAÉROBIE : Chaîne de transport d’électrons avec flux de protons vers l’extérieur de la membrane 4- LES TYPES RESPIRATOIRES Aérobie stricte Anaérobie stricte Microaérophile Anaérobie facultative 4- LES TYPES RESPIRATOIRES LA RESPIRATION : O2 ACCEPTEUR FINAL Mécanisme le plus énergétique 4- LES TYPES RESPIRATOIRES Culture de bactéries aérobies dans une station d’épuration par boues activées 4- LES TYPES RESPIRATOIRES LA RESPIRATION ANAEROBIE DES NITRATES NO3- accepteur d’e- 4- LES TYPES RESPIRATOIRES LA RESPIRATION ANAEROBIE DES SULFATES Accepteurs d'électrons : Sulfates Donneurs d'e- : H2 mais aussi acides organiques, alcools et acides gras Chaîne de transport d'e- membranaire avec cytochromes Desulfovibrio desulfuricans Cultures en conditions anaérobies 4- LES TYPES RESPIRATOIRES LES FERMENTATIONS Accepteur dérivé du substrat (pyruvate…) Pas de potentiel membranaire Pas de couplage avec le gradient de protons : pas de connexion électrique Pas de phosphorylation oxydative 2 ATP / Glucose… Coenzymes : NAD et NADP RAPPELS SUR L’ORGANISATION DU VIVANT 1. 2. LES MICROORGANISMES DANS LE MONDE VIVANT L’ENERGIE 3. LE MÉTABOLISME MICROBIEN 1. 2. 3. 4. Schéma général Catabolisme glucidique Anabolisme Métabolisme azoté 1- LE SCHEMA GENERAL CHIMIOTROPHES PHOTOTROPHES RAPPELS SUR L’ORGANISATION DU VIVANT 1. 2. LES MICROORGANISMES DANS LE MONDE VIVANT L’ENERGIE 3. LE MÉTABOLISME MICROBIEN 1. 2. 3. 4. Schéma général Catabolisme glucidique Anabolisme Métabolisme azoté 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE Les sources de carbone 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE D’ABORD, LA GLYCOLYSE 2 ATP consommés 2 molécules en C3 1 H+ et 1 e- arrachés pour 1 C3 2 ATP pour 1 Glucose 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE LE DEVENIR DU PYRUVATE 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE EN ANAEROBIOSE : LA FERMENTATION ALCOOLIQUE … Alcool déshydrogénase 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE L’exemple de Sacharomyces cerevisiae: Fermentation alcoolique + Respiration AEROBIOSE: respiration CO2 + H2O et Nb Cellules sur substrat non fermentescible (éthanol, glycérol, lactate) synthétise glucose et autres sucres (gluconéogénèse) ANAEROBIOSE: fermentation peu d’énergie et peu de cellules Accumulation d’intermédiaires (pyruvate), recyclage de NADH et NADPH et production d’éthanol glucose consommé, puis éthanol (diauxie) Métabolisme énergétique dépend du milieu : répression catabolique ou effet Glucose 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE … ET LA FERMENTATION LACTIQUE Lactate déshydrogénase 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE … ET DIFFERENTES VOIES DE FERMENTATIONS Bactéries lactiques Entérobactéries non fécales Entérobactéries fécales Bactéries propioniques Anaérobies strictes 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE EN AEROBIOSE : LE CYCLE DE KREBS Dégradation sucres, Oxydé par la lipides, A.A. pyruvate Acétate déshydrogénase Bilan : 12 ATP / Acétate Phosphorylation oxydative sur chaîne respiratoire 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE Mais…. Alternatives à la glycolyse GLUCONATE-6P A. lactique Acétate 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE LA FERMENTATION HETEROLACTIQUE… Voie des Pentoses-P Glycolyse (Ribose-5P, Ribulose-5P, Xylulose-5P) Acétyl-P + ADP + ATP Acétate 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE … OU LA VOIE D’ENTNER-DOUDOROFF Début de la voie des Pentoses-P Glycolyse 2- LE CATABOLISME GLUCIDIQUE D’autres sources de carbone: Lipides Alcanes lipases Glycérol A. gras Libération de chaleur Glycéraldéhyde 3P β oxydation Acétyl CoA Butyryl-CoA (C4) Couplage réoxydation FADH2 Production H2O2 RAPPELS SUR L’ORGANISATION DU VIVANT 1. 2. LES MICROORGANISMES DANS LE MONDE VIVANT L’ENERGIE 3. LE MÉTABOLISME MICROBIEN 1. 2. 3. 4. Schéma général Catabolisme glucidique Anabolisme Métabolisme azoté 3- L’ANABOLISME Gluconéogénèse A partir de C2 ou C3 Synthèse de sucres pour biosynthèses Pyruvate kinase non réversible: PEP Carboxykinase Oxaloacétate + ATP PEP + CO2 + ADP P fructokinase non réversible: Fructo biphosphatase Fructose 1,6P + H2O Fructose 6P + Pi C6 par Glycolyse « inversée » Glucose 6P C5 par voie des Pentoses P 9 précurseurs pour les biosynthèses RAPPELS SUR L’ORGANISATION DU VIVANT 1. 2. LES MICROORGANISMES DANS LE MONDE VIVANT L’ENERGIE 3. LE MÉTABOLISME MICROBIEN 1. 2. 3. 4. Schéma général Catabolisme glucidique Anabolisme Métabolisme azoté 4- LE METABOLISME AZOTE UNE SOURCE D’AZOTE? LA FIXATION DE L’AZOTE DE L’AIR N2 + 8e- + 8H+ + 16ATP nitrogénase 2NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi 4- LE METABOLISME AZOTE L’ASSIMILATION DE COMPOSES INORGANIQUES : NH4+ Glutamate déshydrogénase 4- LE METABOLISME AZOTE L’ASSIMILATION DE NO3Nitrate réductase Nitrite réductase ASSIMILATION 4- LE METABOLISME AZOTE RELATIONS AVEC LE CYCLE DE KREBS
