Séance 1.120
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Chimie Générale Activité type 1 Analyser Vénissieux TTE Biologie Séance 1.120 J. Kiffer Révision 0 08/07/08 Objectifs : S’initier aux différentes familles de micros-organismes présents dans les eaux et les boues. Distinguer les bactéries des protozoaires. I Recyclage des matières organiques dans l’écosystème. Matières organiques issues de différents déchets : Excréments – végétaux cadavres Dégradé par la flore de décomposition En substances organiques simples : glucides – lipides protides Ex : streptococcus, lactobacillus, protozoaires … Dégradés par la flore de minéralisation Ex : pseudomonas nitrosomas nitrobacter … En substances minérales simples : sulfates – nitrates – phosphates … Substances nutritives pour le monde animal Vont être « absorbés » par les plantes ( racines) Synthèse de substances organiques ( végétaux, fruits, légumes) 769757836 Grâce à la photosynthèse (présence de CO2, substances minérales, eau et lumière) Page 1 sur 6 L’auto-épuration dans la nature : La flore des rivières est composée de protozoaires, de bactéries, d’algues, de champignons et de virus. Les bactéries débarrassent l’eau des matières organiques en solution. Elles sont la nourriture des protozoaires qui eux mêmes sont dévorés par de petits poissons… Les bactéries se nourrissent de la matière organique en utilisant le dioxygène de l’air dissous dans l’eau. Ainsi, la matière polluante disparaît. L’eau s’épure elle-même, c’est l’auto-épuration. II Les micros-organismes 2.1 la cellule Les organismes vivants contiennent des organes constitués de tissus faits de la juxtaposition de cellules. La cellule possède un cytoplasme et un noyau limités l’un et l’autre par une membrane cytoplasmique ou nucléaire. Des différences morphologiques importantes existent entre les cellules des règnes végétal et animal mais la place des bactéries restait mal précisée jusqu’à Haeckel qui, en 1866, proposa la création d’un troisième règne : celui des PROSTITES. 2.2 Les prostites Le règne des prostites est scindé en deux groupes : Les prostites supérieurs : algues, champignons, protozoaires, possèdent, comme les plantes et les animaux, une organisation cellulaire complexe caractérisée principalement par l’existance d’un noyau : ce sont les cellules EUCARYOTES. Les protistes inférieurs : constitués par les bactéries, sont formés d’une cellule unique dépourvue de noyau : ce sont les cellules PROCARYOTES. III Classification et ultrastructure des bactéries 3.1 Les critères de classification des bactéries Les bactéries se différencient les unes des autres par leur forme , leur taille , leur mode de regroupement et la composition chimique de leur paroi ( gram). La taille et la forme des bactéries. La taille moyenne d’une bactérie est comprise entre 1 à 10 μm (environ 10 fois plus grande que le virus et 1000 fois plus petite que le protozoaire). Il existe trois principales formes de bactéries. La forme sphérique des coques (cocci), la forme en bâtonnet des bacilles et la forme en spirale des spiralées. Les spiralées comprennent des vibrions en forme de virgule, des spirilles et des spirochètes. 769757836 Page 2 sur 6 Le mode de regroupement des bactéries Lorsque les bactéries se divisent pour se reproduire, elles s’organisent et s’assemblent suivant des groupes typiques. Les coques se regroupent de différentes manières : Les diplocoques sont groupées par deux. Les streptocoques sont en forme de chaînettes et les staphylocoques sont en forme de grappes. Les bacilles groupés par deux sont des diplobacilles les streptobacilles sont en forme de chaînette. 3.2 L’ultrastructure d’une cellule bactérienne L’ultrastructure est l’ensemble des éléments qui composent la cellule. Les éléments permanents sont présents chez toutes les bactéries tandis que d’autres appelés éléments non permanents n’existent que chez certaines espèces bactériennes. Les éléments permanents La paroi constitue la structure la plus externe, c’est l’enveloppe semi-rigide qui détermine la forme de la bactérie. Elle la protège et participe au pouvoir pathogène de la bactérie. La membrane cytoplasmique entoure le cytoplasme.Elle règle les échanges avec le milieu extérieur.Elle absorbe les nutriments et élimine les déchets. Elle participe grâce à de nombreuses enzymes au métabolisme et à la respiration cellulaire. Le cytoplasme composé d’un gel protéique, contient les organites cellulaires dont les ribosomes qui assurent la synthèse des protéines. L’élément nucléaire est constitué d’un seul chromosome (long filament d’ADN). 769757836 Page 3 sur 6 Les éléments non-permanents La capsule est une structure externe autour de la paroi. C’est un facteur de virulence. En effet c’est un élément majeur du pouvoir pathogène de la bactérie. Les flagelles sont de longs filaments flexibles, ils permettent à la bactérie de se déplacer et participent au pouvoir pathogène de la bactérie. Les pilis sont également des structures filamenteuses. On distingue les pilis communs qui permettent aux bactériesd’hadhérer à la surface et de s’accrocher les unes aux autres ; et les pilis sexuels qui permettent les échanges de matériel génétique entre bactéries. Les plasmides sont de petits éléments circulaires constitués d’ADN, ils permettent de résister à certains antibiotiques. IV Nutrition des bactéries Les bactéries ont besoin de substances nutritives et d’énergie pour vivre et se multiplier. 4.1 Les besoins nutritionnels des bactéries Les bactéries doivent trouver dans leur milieu de vie les substance indispensables pour fabriquer leurs propres constituants. Les besoins élémentaires. Les bactéries ont des besoins de base appelés besoins élémentaires. Elles ont besoin d’eau (atomes d’hydrogène et d’oxygène), d’éléments minéraux (soufre, phosphore,calcium…) Les besoins en carbone. Le carbone est l’un des éléments le plus abondant de la bactérie. En fonction de leurs sources en carbone, les bactéries sont classées en deux groupes. 769757836 Page 4 sur 6 Les bactéries autotrophes sont capables grâce à leurs enzymes de fabriquer tous leurs composants organiques à partir de CO2 de l’air. Les bactéries hétérotrophes ne peuvent synthétiser leurs composants carbonés qu’à partir de substances organiques (sucres, acides aminés, …) Les besoins en azote. L’azote entre dans la composition des protéines. Il existe trois sources d’azote : L’azote atmosphérique (N2), l’azote des protéines de substances nutritives et l’azote du sol (nitrites et nitrates). Les facteurs de croissances. Un facteur de croissance est un constituent de la bactérie que celle-ci est incapable de synthétiser. La bactérie doit absolument trouver ce nutriment spécifique dans son milieu. Il s’agit souvent de vitamines. Le facteur de croissance diffère selon les espèces bactériennes mais il est indispensable à faible dose. 4.2 Les autres besoins de la bactérie. Les sources d’énergie Les bactéries sont classées en deux catégories : phototrophes et chimiotrophes. Les besoins en oxygène Il existe trois classes de bactéries en fonction de leur rapports avec le dioxygène. Les bactéries aérobies strictes vivent obligatoirement en présence de O2 de l’air. Leur production d’énergie s’effectue selon un processus cellulaire appelé la respiration. Les bactéries aérobies strictes se développent à la surface de tous les milieux et représentent la majore partie des bactéries (ex : Pseudomonas en dénitrification). Les bactéries anaérobie strictes ne se développent qu’en absence de O2 de l’air. Le dioxygène libre est le p^lus souvent toxique pour ces bactéries qui vivent dans les tissus humain ou animaux ou bien dans les profondeurs de l’eau ou de la terre. La totalité de l’énergie est produite par un processus de fermentation . Parmi les bactéries anaérobies, on peut citer les Clostridium. Les bactéries aéro-anaérobie se développent en présence ou en absence d’air. L’énergie est obtenue par le processus de la fermentation ou de la respiration. Certaines bactéries pathogènes, les entérobactéries ( Escherichia coli, Salmonella ), les streptocoques et les staphylocoques sont des bactéries aéro-anaérobie. 4.3 Les facteurs influençant la croissance bactérienne Pour faciliter la croissance, le milieu doit présenter des paramètres physiques et chimiques adaptés aux carractéristiques des bactéries présntes. Lorsque les paramètres sont défavorables, la croissance bactérienne est ralentie ou arrêtée. Les bactéries peuvent alors mourir ou (pour certaines) sporuler. 769757836 Page 5 sur 6 La température La plupart des bactéries se multiplient à des températures comprises entre 10°C et 50°C. Les températures élevées tuent la plupart bes bactéries, les températures basses ralentissent ou arrêtent la croissance bactérienne. Cependant, chaque espèce bactérienne se développe spécifiquement dans une zone de température donnée. Il existe pour chaque espèce une température à laquelle sa croissance est maximale, appelée température optimale de croissance. Le pH Les bactéries maintiennent leur pH interne constant mais le pH du milieu facilite ou ralentit la croissance bactérienne. Les bactéries neutrophiles se développent à des pH voisins de la neutralité (6,5 à 7,5) C’est le cas de la plupart des bactéries (ex : Escherichia coli). Les bactéries acidophiles se développent à des pH < 6,5 (ex : Lactobacillus). Les bactéries basophiles se développent à des pH > 7,5 (ex : Vibrio). Les pH très acides et très basiques inactivent la croissance bactérienne. La teneur en eau Les bactéries ont besoin d’eau pour se développer. L’absence d’eau ou la concentration élevée en sucre ou en sel limitent le développement microbien. Cette propriété a permis de mettre en œuvre des techniques de conservation des aliments comme le confisage , la lyophilisation ou la conservation dans le sel. La concentration en nutriments La concentration en nutriment joue un rôle essentiel dans la< croissance bactérienne. Pour se constituer, les bactéries ont besoin d’un apport en azote et phosphore (constituants de l’ADN). Lb9 Théorie L'épuration biologique aérobie est fragile car les bactéries aérobies sont sensibles… Au froid Aux détritus Aux huiles Au pH Au manque d’oxygène Aux effluents septiques Aux produits toxiques ©MCBG - 2003 769757836 Page 6 sur 6
