grande variete de tailles, formes
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Microbiologie BIOL 3253 La cellule procaryote: structures et fonctions Vue d’ensemble de la structure de la cellule procaryote Grande variété de tailles, formes, et arrangements ou aggrégations cellulaires. Structure cellulaire plus simple que chez les cellules eucaryotes. Possède des structures uniques qui ne sont pas observées chez les eucaryotes. Taille, forme, et arrangement Coques: sphères diplocoques: paires de coques Streptocoques: chaînes de coques Staphylocoques: organisation en grapes Tétrades: 4 coques en un groupe carré Genre Sarcina: aglomérat cubique de 8 coques Exemple de streptocoques Taille, forme, et arrangement Bâtonnets ou bacilles Coccobacilles: courts bâtonnets Vibrions: bâtonnets incurvés (virgules) Taille, forme, et arrangement Mycélium: réseau de long filaments multinucléés ramifiés Taille, forme, et arrangement Spirilles: hélices rigides Spirochètes: hélices flexibles Pléomorphes: organismes qui changent de forme Taille, forme, et arrangement La taille des bactéries varie habituellement d’un diamètre de 0.3 μm (plus petites) à 50 μm (plus grandes). Organization de la cellule procaryote Nucléoïde Couche S Flagelle Ribosome Inclusions Membrane plasmique Capsule Paroi Les membranes des cellules procaryotes La membrane plasmique entoure le cytoplasme et représente le point principal de contact avec le monde extérieur. Certains procaryotes possèdent aussi un système de membranes internes. La membrane plasmique est composée de lipides et de protéines. Les lipides forment habituellement une double couche. Les protéines sont enfouies dans la membrane. Structure organisée, asymétrique, flexible et dynamique. La structure de la membrane plasmique Modèle de la membrane en mosaïque fluide La membrane des archéobactéries Habituellement composée principalement ou uniquement de lipides. La plupart possèdent une seule couche de lipides contrairement aux membranes bactériennes qui en possèdent plutôt deux. Le cytoplasme Espace délimité par la membrane plasmique et le nucléoïde. Constitué à 70% d’eau et remplit de ribosomes et d’inclusions. Les bactéries n’ont pas de vrai cytosquellette mais un système de protéines cytoplasmiques analogue à un cytosquellette. La membrane plasmique et tout ce qu’elle contient est appelé le protoplaste. Les inclusions Granules de matière organique et inorganique emmagasinées pour un usage future. Exemples: glycogène, poly-β-hydroxybutyrate (PHB), granules de cyanophycine, carboxysomes, granules de phosphate, magnétosomes, vacuoles gazeuses. Certains organismes (les cyanobactéries par exemple) contiennent une vacuole gazeuse, qui leur permettent de flotter à différentes profondeurs d’un milieu liquide. Les ribosomes Structures complexes composées de protéines et d’ARN. Sites de la synthèse protéique. Les ribosomes présents dans le cytoplasme synthétisent les protéines intracellulaires, tandis que les ribosomes liés à la membrane plasmique fabriquent les protéines qui sont exportées. Plus petits que les ribosomes eucaryotes Ribosomes procaryotes 70S Ribosomes eucaryotes 80S S = Unité de Svedberg (coefficient de sédimentation) Le nucléoïde Région de forme irrégulière habituellement composé de 60% d’ADN, 30% d’ARN et 10% de protéines. Contient le chromosome (une molécule circulaire unique d’ADN double-brin). Habituellement 1 par cellule. N’est pas lié à une membrane. Nucléoïdes inhabituels Certains procaryotes ont > 1 chromosome. Certains procaryotes ont des chromosomes composés d’ADN linéaire double-brin. Certains genres ont un nucléoïde délimité par une membrane. Les plasmides Molécules circulaires d’ADN double brin de petite taille. Existent et se répliquent de manière indépendante du chromosome. Ils sont transmis à la descendance et peuvent parfois s’intégrer au chromosome. Ne sont pas nécessaires au développement et à la reproduction. Peuvent porter des gènes conférant un avantage sélectif (i.e., résistance à un antibiotique). La paroi de la cellule procaryote Structure rigide située à l’extérieur de la membrane plasmique. Fournit la structure caractéristique à la cellule. Protège contre des chocs osmotiques. Peut contribuer à la pathogénicité. Peut protéger contre des substances toxiques. La paroi et les groupes bactériens Paroi d’une cellule Gram-positive Paroi d’une cellule Gram-négative Paroi cellulaire Peptidoglycane Membrane plasmique Paroi cellulaire Membrane externe Peptidoglycane Membrane plasmique Espace périplasmique L’espace périplasmique Espace entre la membrane plasmique et la paroi cellulaire (bactérie Gram-positive) ou entre la membrane plasmique et la membrane externe (bactérie Gramnégative). La structure du peptidoglycane Composante des bactéries Gram-positives et Gram-négatives. Polymère formé de deux sous-unités: N-acétylglucosamine Acide N-acétylmuramique …et de plusieurs acides aminés différents. La paroi des bactéries Gram-positives Composée principalement de peptidoglycane. Contient également de grandes quantités d’acides teichoïques. La paroi des bactéries Gram-négatives Composée d’une mince couche de peptidoglycane entourée par une membrane externe. La membrane externe est composée de lipides, lipoprotéines et lipopolysaccharides (LPS). Pas d’acide teichoïque. La paroi des archéobactéries Ne comporte pas de peptidoglycane. Peut être composée de protéines, glycoprotéines, ou de polysaccharides. La paroi cellulaire et la protection osmotique Osmose Mouvement d’eau sélectif à travers des membranes perméables de solutions diluées (haute concentration en eau) vers des solutions plus concentrées (faible concentration en eau). L’environnement microbien est souvent hypotonique: [soluté]extérieur de la cellule < [soluté]intérieur de la cellule Lyse Se produit quand des cellules sont dans une solution hypotonique. Le mouvement de l’eau se dirige vers l’intérieur de la cellule bactérienne et la cellule va gonfler, être physiquement désorganisée puis détruite. La paroi cellulaire protège contre la lyse. Les cellules n’ont pas de protection contre la plasmolyse Plasmolyse Se produit quand des cellules sont dans une solution hypertonique: [soluté]extérieur de la cellule > [soluté]intérieur de la cellule L’eau se déplace à l’extérieur de la cellule, le cytoplasme rétrécit et se détache de la paroi cellulaire. Les composants externes à la paroi cellulaire Capsules, couches mucoïdes et les couches S Structures localisées à l’extérieur de la paroi cellulaire: Capsule Habituellement composée de polysaccharides. Structure organisée qui ne peut facilement être enlevée de la cellule. Couche mucoïde Ressemble à la capsule mais n’est pas aussi organisée, est composée d’une substance diffuse, et peut être aisément enlevée. Capsules, couches mucoïdes et les couches S Glycocalyx Réseau de polysaccharides recouvrant la surface des bactéries et d’autres cellules voisines. Un glycocalyx peut donc comprendre à la fois les capsules et les couches mucoïdes. Couche S Couche régulièrement structurée de protéines et de glycoprotéines. Fréquente chez les archéobactéries, où elle représente souvent la seule structure à l’extérieur de la membrane plasmique. Les pili et les fimbriae Fimbriae (singulier, fimbria) Courts appendices protéiques fins et plus minces que les flagelles, qui ne sont pas impliqués dans le mouvement. Jusqu’à 1000 fimbriae / cellule Permettent d’adhérer à des surfaces. Pili sexuels (singulier, pilus) Similaires aux fimbriae mais plus épais et moins nombreux (1-10 pili / cellule). Déterminés génétiquement par des facteurs sexuels et sont nécessaires à l’appariement des bactéries. Les flagelles et la Mobilité Flagelles La plupart des bactéries mobiles se déplacent grâce à des flagelles, appendices locomoteurs qui s’étendent à l’extérieur de la membrane plasmique et de la paroi cellulaire. L’organisation des flagelles Monotriche – Un seul flagelle. Flagelle polaire – Un seul flagelle situé à une extrémité. Amphitriche – Un flagelle à chaque extrémité. Lophotriche – Touffe de flagelles à l’une ou aux deux extrémités. Péritriche – Flagelles distribués sur toute la surface de la bactéries. L’ultrastructure flagellaire 3 parties: 1) Filament 2) Corps basal 3) Crochet La mobilité flagellaire Les flagelles fonctionnent comme les hélices de bateaux. En général, une rotation dans le sens opposé à celui des aiguilles d’une montre engendre un déplacement avant. En général, une rotation dans le sens des aiguilles d’une montre engendre une culbute. Autres types de mobilité Certaines bactéries, comme les spirochètes par exemple, se déplacent par des mouvements de flexion et de rotation produits par un filament axial particulier. D’autres bactéries se déplacent par mobilité par glissement. Ainsi, les bactéries glissent sur une surface solide, et ce, sans qu’aucune structure visible de mobilité n’ait été identifiée. Chimiotactisme Mouvement orienté vers des substances attractives ou en sens opposé si il s’agit de substances répulsives. Des concentrations faibles de substances attractives ou répulsives sont détectées par des chimiorécepteurs protéiques situés dans l’espace périplasmique ou dans la membrane plasmique. Le mouvement dirigé chez les bactéries Dans un environnement constant, les bactéries se déplacent de façon aléatoire. Si les conditions s’améliorent, les culbutes sont réduites et la cellule privilégiera cette direction. Culbute Course L’endospore bactérienne Formée par certaines bactéries Grampositives. Dormance Résistante aux conditions sévères de l’environnement: Chaleur Radiations ultraviolettes Désinfectants chimiques Dessiccation a) Spore centrale b) Spore subterminale c) Spore terminale d) Spore terminale avec sporange gonflé La formation de l’endospore
