Métabolisme bactérien
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MICROBIOLOGIE GENERALE CHAPITRE IV : METABOLISME BACTERIEN Il implique un grand nombre de réactions biochimiques complexes, communes pour la plupart aux procaryotes et eucaryotes. La particularité du métabolisme de la bactérie est la capacité d’utiliser toutes les sources de carbones, de recycler les déchets, et d’utiliser des substances inorganiques. Elles joueront un rôle dans la bioremédiation, la biodétérioration, et les biotechnologies. I – LE CATABOLISME C’est la première partie du métabolisme. Il est exergonique et touche les réactions de classe I (utilisation de l’énergie de la cassure des liaisons des atomes). Majeure partie de l’énergie issue du pouvoir réducteur : + + Nutriment(red) + NAD Nutriment(ox) + NADH + H Cela servira ensuite via la chaine de transfert d’électrons à faire de l’ATP via phosphorylation qui peut avoir lieu : - Au niveau du substrat : C-C-C-P + ADP C-C-C + ATP Par exemple pour les cas suivants : o PEP + ADP Pyruvate + ATP o 1,3-Bisphosphoglycérate + ADP 3Phosphoglycérate + ATP - Dans la membrane plasmique (phosphorylation oxydative) : c’est une chimioosmose - Dans les thylakoïdes (photophosphorylation) : c’est le cas des cellules photosynthétiques. La force protomotrice fait également partie du catabolisme. En fonction de celui-ci on peut avoir plusieurs types trophiques différents : o Phototrophe : son besoin énergétique est la lumière. o Chimiotrophe : son besoin énergétique est un composé chimique • Chimiolithotrophe : le substrat est minéral – donneur d’électrons inorganique tel le Soufre réduit. • Chimioorganotrophe : le substrat est organique – le donneur est donc un composé du style glucose. Ceci est indépendant du type auxotrophe/prototrophe ou autotrophe/hétérotrophe. A – LE CATABOLISME GLUCIDIQUE On a deux chemins principaux pour cataboliser le glucose : fermentation et respiration. Respiration cellulaire aérobie On produit de l’énergie par oxydation de molécules : glycolyse, avec ou sans dioxygène. Glycolyse (glucose donnant deux pyruvates) [2 ATP + 2 NADH] 2 pyruvates 2 Acétyl CoA [2 NADH] 2 A. CoA 2 CO2 [6 NADH + 2 FADH2 + 2 GTP] (Krebs) Soit un total de 4 xTP formés. Le NADH transfère ensuite ses électrons vers une flavoprotéine, des ubiquinones, puis des complexes cytochromes variant avec + l’espèce et la nature de l’aération. Il y a réoxydation du NADH (1 donnant 3 ATP car expulsion de 6 H ) et du FADH2 (1 donne 4 + H donc deux ATP) ce qui rajoute 36 ATP supplémentaire pour un total de 38 ATP. Respiration cellulaire anaérobie Par Krys3000 (Groupe « The Trust » - http://www.cours-en-ligne.tk/) Page 1 Même chose mais l’accepteur final n’est pas l’O2. Bilan : - Glycolyse : 2 ATP + 2 NADH (6 ATP) - 2 Pyr -> 2 A. CoA : 2 NADH (6 ATP) - Krebs : aucun GTP formé. - - + - Beaucoup moins efficace. Exemple des bactéries nitrifiantes (NO3 + 2e + 2H NO2 + H2O) Fermentation Ici ce sont des molécules organiques qui servent de donneur et d’accepteur. Il existe les fermentations lactiques, et les fermentations alcooliques. Bilan : - Glycolyse : Glucose 2 Lactate par exemple, 2 ATP - Phosphorylation oxydative : 2 ATP Bilan total de 4 ATP. Pas beaucoup du tout. B – CATABOLISME DES LIPIDES ET DES PROTEINES Ils sont également vitaux. Comme ils ne passent pas la membrane, les lipides doivent être hydrolysés en : o Acides gras qui deviennent Acétyl CoA par β-Oxydation Cycle de Krebs o Glycérol transformé en DHAP/3PG, puis en acide pyruvique pour devenir Acétyl CoA et aller au cycle de Krebs. Les protéines elles, ne passent pas la membrane plasmique et nécessitent l’excrétion par le microorganisme de peptidases et protéases donnant des acides aminés ou des dipeptides lesquels sont dégradés via désamination, décarboxylation ou déshydrogénation. C – TESTS BIOCHIMIQUES ET IDENTIFICATION BACTERIENNE On peut détecter les enzymes du métabolisme en mettant un indicateur, un sucre, et un Acide Aminé ou protéine. Quand c’est jaune, présence de glucose, c’est acide. Si c’est violet, présence d’acide aminé, donc d’un produit alcalin. Lorsqu’on doit étudier les germes qui peuvent éventuellement avoir contaminés un produit, on a recours à des galeries API pour comparer les productions d’enzymes. D – LES CHIMIOLITHOTROPHES Eux utilisent comme donneur d’électron un composé inorganique et le plus souvent sont hétérotrophes. Ils nécessitent d’énormes quantités : Alcaligenes Nitrosomonas Nitrobacter Thiobacillus dentrificans Thiobacillus ferroxidans Donneur H2 + NH4 NO2 S°, H2S 2+ Fe , S°, H2S Accepteur O2 O2 O2 NO3 O2 Produit H2O NO2 NO3 2SO4 3+ Fe , H2SO4 Nitrification des sols E – LES BACTÉRIES PHOTOSYNTHÉTIQUES 6 CO2 + 12 H2O + ε C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O Les bactéries photosynthétiques ont recours à la photophosphorylation avec la chlorophylle A (végétaux et cyanobactéries) ou de la bactériochlorophylle, qui absorbe à des longueurs d’ondes plus grandes que la A. Il existe les photoautotrophes et les photohétérotrophes. o Photoautotrophes • Cyanobactéries : réduction de CO2 par l’H2O produisant de l’O2 (photosynthèse oxygénique). Par Krys3000 (Groupe « The Trust » - http://www.cours-en-ligne.tk/) Page 2 Bactéries vertes sulfureuses (sulforéductrices) et pourpre sulfureuses qui font une photosynthèse anoxygénique avec le S, H2, H2S pour réduire le CO2. La différence entre les deux réside en le type et la localisation de la bactériochlorophylle (pourpre : invagination de la membrane plasmique, verte : chlorosomes), l’endroit de stockage du soufre, et la séquence de l’ARN 16S. o Photohétérotrophes : la source d’énergie est la lumière, celle de carbone est un composé organique (alcool, acide gras, composé organique etc.…). Ce sont les bactéries vertes et pourpres non-sulfureuses. • F – ROLE DES BACTERIES EN BIO GEOCHIMIE II – L’ANABOLISME Biosynthèse des lipides, sucres, Acides Aminés, purines, pyrimidines, etc.… voir le cours d’ABM. Par Krys3000 (Groupe « The Trust » - http://www.cours-en-ligne.tk/) Page 3
