Poly Cours3 - master bgstu bordeaux i

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Microbiologie
EVI 783
f.garabetian[email protected]
EPOC - UMR 5805
Station Marine d’Arcachon
2 rue Pr Jolyet
33120 Arcachon
Secrétariat : 05 56 22 39 12
III. Diversité des métabolismes bactériens
Métabolisme : l’ensemble des réactions (bio)chimiques catalysées
par des enzymes qui permettent (i) la récupération d’énergie pour le
fonctionnement cellulaire [≈ Catabolisme, réactions de dégradation
d’un substrat] (ii) l’élaboration et le maintien des différents
constituants de la cellule [≈ Anabolisme, réactions de biosynthèse].
III.1. Métabolisme oxydatif
Oxydation d’un composé organique ou minéral qui fait office
de donneur d’électrons
du Glucose au Pyruvate
Bilan Carboné
Bilan Energétique
Glycolyse
« Classique »
Embden - Meyerhoff
C6 → 2 C3
2 ATP
2 NADH,H+
puis du Pyruvate à…
Voie des Pentoses P
Métabolisme des pentoses
3 C6 → 3 C5 + 3 CO2
2 ATP
9 NADPH,H+
Voie du KDPG
Alternative à Glycolyse
Entner - Doudoroff
C6 → 2 C3
1 ATP
2 NAD(P)H,H+
Après le pyruvate? Une représentation simplifiée
Glucose
C6
2 Lactate
2 C3
Glucose
C6
2 NAD+
2 ADP
2 ATP
2 Ethanol
2 C2
2 NAD+
2 ADP
2 [NADH+H+]
2 [NADH+H+]
2 ATP
2 Pyruvate
2 C3
2 Pyruvate
2 C3
2 Acetaldéhyde
2 C2
Fermentation Lactique
2 CO2
2C
Fermentation Alcoolique
Glucose
C6
NADP+
NAD+
FAD
2 ADP
Glycolyse
32 ADP
2 ATP
6 H2 O
2 Pyruvate
2 C3
Chaîne Respiratoire ou ETSR
6 O2
2 ADP
Cycle de Krebs
2 ATP
6 CO2
6C
NADH, H+
NADPH, H+
FADH2
32
ATP
Respiration Aérobie
Après le pyruvate? Principe des respirations anaérobies
-
Potentiel rédox du couple
+
< 32 ADP
H2S
Fe(III)
Mn(II)
SO4
Fe(II)
MnO2
N2
H2 O
NO3
O2
Chaîne Respiratoire ou ETSR
< 32 ATP
-
Rendement énergétique
2 ATP <
+
≤ 36 ATP
Les milieux naturels, systèmes d’organisation de la diversité
métabolique….
Matières Organiques
exogènes
CO2
air
eau
aérobiose
photosynthèse
algues;plantes
[ PO
Me
4
Respiration aérobie
méthanotrophie
précipitation
N2
anaérobiose
Respiration nitrates
SH2
Respiration sulfates
Fermentation
+ respiration CO2
CH4
[HAcetate
]
2 ; CO2 méthanogenèse
Cycle du carbone dans les eaux
www.aces.edu
III.2. Métabolisme photosynthétique
Conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique
III.2. Métabolisme photosynthétique
Bactériorhodopsine
Chlorophylle
Photosynthèses chlorophylliennes
NAD+
NAD+
oxygénique
Accepteur
intermédiaire 1
Accepteur
intermédiaire 1
NADH+H+
Bactéries vertes
P
ET
S
él
ec
tr
on
Bactéries pourpres
2 e-, 2 H+
ATP
d’
ADP
Accepteur
intermédiaire 2
Tr
an
sp
or
t
2 e-, 2 H+
Transport d’électron ETSP
NADH+H+
AT
P
2 e-, 2 H+
Chlorophylle
1
Chlorophylle
1
S0
hV
> 700 nm
H2S
hV
> 700 nm
anoxygénique
Chlorophylle
2
½ O2
Chloroplastes,
Cyanobactéries
hV
< 700 nm
H2O
« Photo pompe » à H+
processus énergétique anoxygénique utilisant la lumière… et sans chlorophylle
Bactériorhodopsine
λex = 550 – 600 nm
Halobacterium halobium
Pelagibacter ubique (SAR 11)
III.3. Autotrophie
Synthèse de matière organique à partir de matière minérale
III.3. Autotrophie
Cycle de Calvin
Voie de la CODH
Ribulose BiPhosphate Carboxylase (RuBisCo)
CO2
C1
CO2
C1
CO2
C1
3 H2
H2
CODH
FH4
H2O
Ribulose Bi-P
C5
2 P-Glycerate
2 C3
Phase de
fixation du
CO2
H2O
CH3OH
C1
[CODH]-CO
C1
Acétyl CoA
C2
3 ATP
2 [NADPH,H+]
ATP
3 ADP
2 NADP+
ADP
Chloroplastes,
Cyanobactéries,
Bactéries nitrifiantes (chimio autotrophe)
Synthèses
cellulaires
CH3-COOH
C2
Bactéries acétogènes: Clostridium
thermoaceticum, C. thermoautotrophicum,
Acetobacterium woodi, Desulfovibrio barsi
III.4 Cas particulier de la méthylotrophie
Utilisation de molécules en C1: CH4, CH3OH, CH2O
III.4 Cas particulier de la méthylotrophie
• Type I: « voie de la Serine »
Methylosinus, Methylobacterium
Glycine (H2N-CH2-COOH) + Formiate (CH2O)
Sérine (H2N-CHCH2OH-COOH)
• Type II: « voie du RuMP »
Methylomonas, Methylococus, Methylophilus
Ribulose-5P (CH2OH-CO-(CHOH)2-CH2OP) + Formiate (CH2O)
Isomère du Fructose-6P (CH2OH-CHOH-CO-(CHOH)2-CH2OP)
III.5 Classification fonctionnelle
• Selon substrat carboné :
- minéral (CO2) :
- organique (Glucose, ...) :
autotrophie
hétérotrophie
• Selon métabolisme énergétique :
- photosynthétique :
- oxydatif:
phototrophie
chimiotrophie
• Selon mise en jeu (ou non) d’oxygène:
- mise en jeu d’O2:
aérobie et/ou oxygénique
- pas d’O2:
anaérobie et/ou anoxygénique
ADP
B
A-H2
B-H2
A
ATP
• Selon Source d’Énergie ou Donneur d’électron (A-H2) :
- minérale (H2, H2S, NH4+, Fe++) : Chimio-lithotrophie
- organique (Glucose, ...) :
Chimio-organotrophie
• Selon Accepteur Final d’électron (B) :
- O2 :
- C-Organique :
- NO3-, SO4--, CO2 :
Respiration Aérobie
Fermentation
Respiration Anaérobie
III.6 Systèmes membranaires
chaînes de transfert d’électrons couplées à des métabolismes autotrophes
Photosynthèse
oxygénique
Nitrification
Nitrsomonas
III.6 Systèmes membranaires
chaînes de transfert d’électrons couplées à des métabolismes hétérotrophes
Pseudomonas stutzeri (= Bacterium denitrificans de Barry et Stutzer, 1895)
Dénitrification
Respiration aérobie
III.6 Systèmes membranaires
Methylococcus capsulatus
Chlorobium tepidum
Brocardia annamoxidans
candidatus
www.genomenewsnetwork.org
Nitrosomonas europae
ATCC 19718
Prochlorococcus
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