MODULE: MICROBIOLOGIE I

MODULE:

MICROBIOLOGIE I

Pr. ZERDANI ILHAM

IMPORT ANCE DE L'ETUDE DES BACTERIES

Activités microbiennes sont fondamentales :

✓ Constitution des premiers écosystèmes et la biosphère cycles biogéochimiques

✓Colonisation de tout les écosystèmes (diversité métabolique)

✓ Activités uniques

✓ Activités essentielles pour toute vie sur terre

::-

.

~ - · ·--- IMRClRIANCE -DE L'ETUDE DES BACTERIES- ~ -"!

✓ Rôles dans les processus pathologiques

✓ Flore commensale: sol , homme, animx et végx (extr. et intr.)

✓ Industrie agroalimentaire: fromage, yogourt, picklets, lben,

✓ Industrie pharmaceutique: Production Antibiotiques

✓ Outil de recherche : biologie moléculaire, genie génétique, recherche medical....

IMPORT ANCE DE L'ETUDE DES BACTERIES

culture pure

Connaître:

-Exigences nutritionnelles

- Mode de croissance et conditions physiques (T" pH .. )

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---- NUTRITION BACTERIENNE - ...

OBJECTIFS DU COURS

► L'étudiant doit être capable de définir et d'exploiter les concepts de base de la nutrition et de la croissance _{~- -···-·}

bactérienne

.. ^· ... ,• ) .•

► L'étudiant doit pouvoir analyser et interpréter un

document présentant le métabolisme énergétique bactérien.

' • J

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'-I . f ^,·<'!_ , l. ; Cf>~-t .-·\-&' - t -t ,,_ • .. , ~ .,, .).J, .. i:( ~J

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.

NUTRITION BACTERIENNE

► De définir à partir d'exemples et/ou schémas, le type trophique

i I ..

► De comprendre les modes d'assimilation des nutriments et leur transport .

r . -·· .. - . . .• • .

LA NUTRITION MICROBIENNE

NUTRITION BACTERIENNE

• INTRODUCTION _{, ,}

• BESOINS ELEMENTAIRES

• Macronutriments

• Micronutriments _,

• BESOINS SPECIFIQUES:

• Facteurs de croissance

• Acides aminés

• Bases puriques et pyrimidiques

• Vitamines

• TRANSPORT DES NUTRIMENTS

, ,

• BESOINS ENERGETIQUES ET TYPES TROPHIQUES _,

• MET A BOLISME ENERGETIQUE

- - - -

. NUTRITION BACTERIENNE - -- -

.. ,

C'est l'analyse des besoins élémentaires, énergétiques et spécifiques nécessaires au fonctionnement et à la croissance de la bactérie, ainsi que des facteurs physicochimiques susceptibles

de les influencer.

NUTRITION BACTERIENNE

la synthèse et le renouvellement

des:

molécules structurales

molécules indispensables aux diverses activités de

la cellule (enzymes, coenzymes ... )

l'approvisionnement en:

énergie

Pouvoir réducteur

Indispensables aux réactions de synthèse

Utilisation directe des nutriments du milieu

Synthèse des molécules utiles à partir des nutriments contenus dans

le milieu

sous forme simple: oses, acides aminés, ions sous forme complexe (polyosides, protéines ... ) :

- Utilisation après dégradation par des enzymes extracellu/aires.

- Pénétration grâce à des porines ou des protéines de transport membranaires puis dégradation par des enzymes intracellulaires.

Nutriment : substance utilisée dans les réactions de biosynthèse et de production d'énergie et donc requise pour la croissance et la re roduction des microor anis mes . ·

NUTRITION BACTERIENNE

[ • BESOINS ÉLÉMENT AIRES ]

• Macronutriments

• Micronutriments

• Sels minéraux

• Oligo-éléments

• BESOINS SPÉCIFIQUES:

• facteurs de croissance

• Acides aminés

• Bases puriques et pyrimidiques

• Vitamines

TRANSPORT DES NUTRIMENTS _{, ,} BESOINS ENERGETIQUES ET TYPES TROPHIQUES

1--- -

NUTRITION BACTERIENNE- -- - - - ...

, ,

BESOINS ELEMENT AIRES

1

Macronutriments

.

MACRONUTRIMENTS OU MACROELEMENTS ,

CARACTERISTIQUES

Ce sont des éléments nécessaires en quantités relativement importantes

.. ^{- - - -} , , ^{- -}

1- MACRONUTRIMENTS OU-MACROELEMENTS--·4

1

NATURE CHIMIQUE

Elément Fom1e dans l'environnement

,.

2, C organîque

'-'

H H₂0

0 H.,O, O~

.

-

N NH, NO •.

- - ~ .

p PO.:.~ (phosphate}

s

so~::-,

K K~

fv1g MgZ-.

Ca caz.,.

Na Na•

Fe Fe³+, fer issu de complexes organiques

, ,

MACRONUTRIMENTS OU MACROELEMENTS

CAUSES DE CES BESOINS

Composition chimique d'une cellule bactérienne

•••. ,,,,.,

, ,u·

--

l

l

Moro:'Yière,s 3%

r,,fo¹écule % Poids

Eau 70

Protéines 15

Po'ysaccharides ^{' )} ..,

lipides 2

AD1·l • _'

.A.RN 5

A<:ides aminés 0,5

Sucres 2

Nucléotides 0.5

Ions inorganiques 1

% Poids sec

60 5 9 3 19

o.s

2 0,5

1

, - -- - - - - - - - - -

, ,

~ - MACRONUTRIMENTS OU MACROELEMENTS ~ CAUSES DE CES BESOINS

Protéines

1

acides nucléiques coenzymes, ATP ...

MACRONUTRIMENTS OU MACROÉLÉMENTS

LES CATIONS

• L'équilibre osmotique de la cellule K+ et Na+ • L'activité de diverses enzymes

• L'activité de certaines enzymes

• La thermorésistance des spores

• L'activité de diverses enzymes (cofacteurs enzymatiques)

· [)iverses autres activités

· L'activité de diverses enzymes (cofacteurs enzymatiques)

· Diverses autres activités (utiles pour la synthèse des protéines transporteuses d'électrons .... )

' - -- - - , ;

~ MACRONUTRIMENTS OU MACROELEMENTS, ^<=

Couverture de ces besoins

• Hydrogène et oxygène :

~ J

disponible

à

; ,

MACRONUTRIMENTS OU MACROELEMENTS

LES BESOINS EN EAU

- - - - - - - - - - - -

I I

1 MACRONUTRIMENTS OU ·MACROELEMENTS- -

Nécessit d' E:~u

MACRONUTRIMENTS OU MACROÉLÉMENTS

Définition de l'Aw

Rapport de la pression partielle en eau d'un milieu et de celle de l'eau pure.

Formule permettant de calculer l'Aw

(. /J _ ' ) palim ent . ~ e . . , . . a.... ~

a

~

~~~ ^e,n ~~ eau

1 - - - ~ -

\

: '2) ~Aw~ 1J ^~

1_ - -- ~ -

. - -- - - -

' , ,

f ·---MACRONUTRIMENTS OU MACROELEMEN+S-.--,

LES BESOINS EN CARBONE

, ,

MACRONUTRIMENTS OU MACROELEMENTS

Source de carbone

Le Carbone est 1 • élément constitutif le plus abondant chez les bactéries

Se développent en milieu inorganique

02 : seule source de carbone

~ ~~

Exigent des composés organiques Pour leur croissance

LES BESOINS EN AZOTE

N

, ,

MACRONUTRIMENTS OU MACROELEMENTS SOURCE D'AZOTE

• NH4+ / NH3

• Nitrites N0_{2 - ,} Nitrates N0_{3 -} si la bactérie possède la nitrate

réductase qui catalyse leur réduction

___ eoNH4+

• Acides aminés

· Parfois urée ou bas.es azotées

-

- -

· bactéries vivant en symbiose avec

· des légumineuses (Rhizobiom)

· Bactéries libres jouant un rôle dans la fertilization des sols. (Azotobacter)

- - - - - - ~

, ,

f -

Azote moléculaire ( N₂₎

- Bactéries vivant en symbiose avec .. des légumineuses (Rhizobiom)

-,.~ ~.

fi(~~

.,JiJ~i,1\1,,

· · 111:L' _/"".~J:' ,V·f't : '

,_"~/.Il~: ,~...:._ . '.û.! ~ ,~ .. à'&.~ "",,.~

Nodules de Rhizobiu.

- Bactéries libres jouant un rôle dans la fertilisation des sols. (Azotobacter)

sur des racines

, ,

MACRONUTRIENTS OU MACROELEMENTS

LES BESOINS EN SOUFRE

Sé)IL / s"--

!i .

,- - - - -- - -- - - - - - - - -- - - .

, ,

t-- ----MACRONUTRIMENTS OU MACROELEMENTS ,

Source de soufre

Pour la synthèse des acides aminés soufrés et de divers coenzymes

, ,

MACRONUTRIENTS OU MACROELEMENTS

LES BESOINS EN PHOSPHORE

• • • •

•

- - - - - - - - -- -

, ,

1 MACRONU"fRIENTS-OU MACROELEMENTS - -_,

Source de phosphore

our la synthèse des nucléotides et de diverses autres molécules phosphoré

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H2f?04- ~ ---

t"é_t ~ Hl? . b~ f2: ,:,-·;~---, __ :.;: :-: ,--_---_

•_ estets~g~g~n-,_ques_de _

::_--~-: p~~së~ ~ ~!~_;- , _ . - _ - -

NUTRITION BAC- tERIENNE

, ,

• BESOINS ELEMENTAIRES

• Macronutriments [ • Micronutriments

• BESOINS SPÉCIFIQUES :

• facteurs de croissance

• Acides aminés

• Bases puriques et pyrimidiques

• Vitamines

TRANSPORT DES NUTRIMENTS _{, ,} BESOINS ENERGETIQUES ET TYPES TROPHIQUES

t -

NUTRITION BACTERIENNE · - - - _,

, ,

BESOINS ELEMENT AIRES · Micronutriments

MICRONUTRIMENTS OU MICROÉLÉMENTS

Caractéristiques

Ce sont des éléments nécessaires en quantités très faibles

- --- - -- -

1 , ,

~ ~

- MICRONUTR- IENTS OU MICROELEMENTS

Nature des éléments concernés Oligoélements: Ce sont des métaux

• Cobalt

• Zinc

• Molybdène

• Cuivre

• Manganèse

• Nickel

• Bore

• Chrome

• Sélénium

• Tungstène

• Vanadium

, ,

MICRONUTRIENTS OU MICROELEMENTS Causes de ces besoins

Souvent nécessaires en tant que cofacteurs enzymatiques

. la_plupart-d~~éoction~~d~-:

synthèse. - ~ _"-·_· --~ ~

- -~ - - ~ .

la mobilité Certains transports

transmembranai res

substances spéc1f1ques (pigments, toxines. vitamines .. )

- -

, ,

1

MICRONUTRIENTS OU MICROELEMENTS ..

'

Couverture de ces besoins

Besoins couverts par les impuretés de l'eau, de la verrerie et des composants

habituels des milieux de culture

NUTRITION BACTERIENNE

, ,

• BESOINS ELEMENT AIRES

• Macronutriments

• Micronutriments

[ • BESOINS SPÉCIFIQUES:

• facteurs de croissance

• Acides aminés

• Bases puriques et pyrimidiques

• Vitamines

TRANSPORT DES NUTRIMENTS

, ,

BESOINS ENERGETIQUES ET TYPES TROPHIQUES

- -- - - ^{- -} - - -

t - - - --- - F~CT-EURS-DE CROISSANCE -- - ~

Définition

FACTEURS DE CROISSANCE

BASES -PURIQUES ET PYR.IAUDIQUES

Nature et caractéristiques

VITAMINES

1

ACIDES

AMINÉS

~~

• Nécessaires pour l'élaboration des protéines cellulaires ;

• Exp: Glu, Ala, Asn

• Composition des acides nucléiques et de l'ATP;

• Exp : adénine pour certains

lactobaci/lus ·

• uracile pour certain~ Streptococcus

• Coenzymes ou précurseurs de coenzymes

• Exp : nicotinamide pour Proteus vulgaris et certaines souches de Staphylococcus aureus

· Exp: thiamine (vit Bl} pour certaines souches de Staphylococcus aureus.

--··-~ """""""""·· ...... - -----.. - ---"

FACTEURS DE CROISSANCE

PRINCIPAUX FACTEURS DE CROISSANCE ·MICROBIENS Facteurs ^de croissance

Bases puriques et pyrimidiques

~- - - ·-- · - :

r _r

;!_\~--;_§[~l.•:

! ,;,d1r1,·,!,

,.'11.i·• i '-~

Guanine Uracile Thymine Ac. glutamique Lysine

Arginine

Tryptophane Tyrosine Thiamine (B1) Riboflavine (62) Ac. pantothénique Biotine (B8) Nicotinamide B6

Fooction

•• f ••

Constituants ^des protéines Lactobadllus ŒdJioosus

TPP (coenzyme) S. œreus, Lactobacillus

f

FMN, FAO (c~es) L. casei, C. Tetani, S. hemalyticus

Coenzyme A Lactobacillus, Proteus, Zymomooos

CoenzymeH Lactobadllus, Strepto, Saccharomy.

NAD

\

j

~

- - - - -- - - - - - -- -

~~

_ _ ______ fACTE. U_RS _ D _ E __ C_RQI..SSA~CE __ ____ ··-·

Sources de facteurs de croissance dans un milieu de culture

EXP: Ajout de NAD + et d'hémine pour la croissance d'Hemophilus parainfluenzae

Addition d'extrait de lewre ou cf' extrait

de viande

Addition de sang : source de NAD+ et

cf hémine

FACTEURS DE CROISSANCE

Sources de facteurs de croissance dans un milieu de culture

Addition par syntrophisme

Le facteur de croissance nécessaire à une souche microbienne peut être secrété dans un milieu par une autre

souche, c'est le phénomène de syntrophisme

~,_'/il f_'~:_,irl:•,,r ': 1!ifrt!:W{[~':rt_[11î IT@~~1.tr0tim1t 0/Hr';'. y ^B~P~~~{-

i}iÜf;rt~)É)t~_frJ~J.2~., .p ~ltK· ii!~~: ~'. -:02µ~~/ ,f~)U'f'iH.füiéJni W^{1 •~-}~1:-_",•.RlJi"· Jj:;_;,

@jt!)'§.jID.@2-.ÜGJmli :.(D_ij ~~ill~r@;j}Qf,.):J;liü@ifr )-Ù,~J~ -el~Jf§ -~p~-~- -

. - - - - - ----

f- . . FACTEURS_.DE. CROISSANCE_ .. ____ -.. ^{~ "1}

Sources de facteurs de croissance dans un milieu de culture

Addition par syntrophisme

FACTEURS DE CROISSANCE

Facteurs de croissance

FJ-

~ t ; . _ , ~ ~ .u-- y\'1

~

Non nécessaires

Prototrophe

Auxotrophe

Nécessaires

~ di ^.__.I.¼\ ~ d -

J ~ p~ )°)C<. ~ ½ , _ ~

-- - - - - - - -

~-•--_,Localisation des nutriments_ parJes ___

bactéci.eL_ -- ~~

Nutriments souvent en faible quantité dans leur environnement.

Les bactéries mobiles sont dotées de tactisme:

♦

Déplacement vers ou à l'opposé de signaux environnementaux

✓Plusieurs types de tactismes:

• Phototactisme : Réponse à lwnière,

Bactéries photosynthétiques

Transport des nutriments

Perméabilité sélective de la membrane cytoplasmique Entrée des nutriments essentiels

Caractère hydrophobe de la bicouche lipidique

. . .

.. . _ ,_ ,. __ . .,._Transport_ des. nutriments. _. . . .. ,, -,

Systèmes de transports les plus utilisés

· Diffusion passive

· Diffusion facilitée

· Transport Actif

• Translocation de groupe

Transport des nutriments

1. FACTEURS RÉGUIANT 1A DIFFUSION SIMPLE 1

!

~~2

.._ tJO mc,lé~ulc: Ur.&~

Pc-tth>: { polaire.: 11011

char,ée" Ethanol

Eau { H20

Gr.,.,..,,.

molécule,: {

pola;,..,,. ••• Gluc:os~

chor9éo::

J:on:;

{

K• Na+

Co••.Mg+•

HC03-, HP04--

w 1-

:l t1

<

lL

z

H V)

::>

lL lL H D

( La concentration e><Uac:ellulai~e l\1 ·1-~ . 't· Il !· . , · d'une suhstance est. :s.upéri.eu.re

· · l ieu ex race ¹¹ au e è sa concentration intracellulaire.

0 0 0 ⁰

0

0

_ Diffusion fa~îlitée ]

0dns la diffusion facilité~, les substances t:ravers:en.t la

·men1brane par 1'int"ern1édiaire d'une protéine de transport ou _pi;-:1!1-niéast:-~. C~e rnécanisn,e ne nécessite pas d'énergie. Le processus est ré\.~ersible si. la con<~entrat:ion interne dépasse la concentration externe.

Transport des nutriments

DIFFUSION

• Gradients de concentration:

Plus concentré---+ moins concentré jusqu'à l'équilibre

• Pas d'Energie

/···· . Transport_des nutriments

Diffus ion passive Diffusion

facilitatée

• Pas de protéines de transport

•Protéines de transport membranaires: Perméases

•

Augmentation de la vitesse de diffusion

• Entrée de Composés liposolubles: exp. Glycérol

par accélération du passage des nutriments ds la cellule

•Changement de conformation de la protéine de transport

•Spécificité: pluparts actives vis-à-vis .__ _ _ __ _ _ _ _ _, classe de substrats : aa, sucres

apparentés ou un seul type de molécule.

Transport des nutriments

Diffusion passive Diffusion facilitatée

► Ne peuvent pas permettre une Croissance équilibrée dans les conditions envir.

Courantes

► [nutriments] inter.= [nutriments] exter . écessité de mécanismes plus efficaces pou

•

concentrer les nutriments dans la cellule

- - - - - - - - - • - - -

f __ . ____ --· . __ .Traosp.Qct.d~s nut.riroe_nt~ _- ___ ·--- ________ ₁

Systèmes de transports les plus utilisés

·Diffus ion passive

• Diffusion facilitée

• Transport Actif

• Translocation de

Transport des nutriments

• Contre gradients de concentration:

Moins concentré-+ Plus concentré

• Consommation d'Energie

l!Jn;pJP~}a l~®i' ~1',(!)!r' ': ~iy;.·n~i"i!~-i.f~ ,ff'~li!!,i/J~J•'" '!!~!Ji•·!J,t2-'i)tfüfü;:iî!vl~0-~.lli' ' :il:3Jin1 Jt.~ilit1~}~ :R~'T!O.:f",.;, ·.~r ll"~l"TT'-Arih:rn;r,:t,i)r' ~'J;,(l;r2 11,~Rili.t:"f~0Gr> :

'

Implication de protéines membranaires de transport spécifiques

Molécules transportées:

aa; sucres; ac organiques; ions inorganiques Source d'Energie

~

A TR. membrane plasmique

~~e,) (force proton motrice)

Source d'Energi

. - - - - " " ' - - - ,

Systémes dépendants de

l'ATP

□ Constitués de protéines de transport hydrophobes assemblées pour former un ~ traversant la membrane plasmique

□ Dépendent de protéines de liaison aux substrats

Chez Gram-: ds espace périplasmique Chez Gram+: attachées à la membrane

Gradient de proton au travers membrane plasmique

(force proton motrice) 3 types de systèmes

de transport

-

-

-

r - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - -- ~ - - - ~ ~ ~ -

~ - ---__ _:rc_an_s ~ot:t _de_s nutriments~--=-=·-=--~---~

Un substrnt est capté par une protéine de fixa'tion qui le: libèrera. en.suitel au niveau du complexe de transport ABC.

La molécule de substrat se déplace au seir, · du système lransporteur sous 1¹influence des c:hongerne,-ns. confünnationnels de la protéine de transport. ..

Co111plex'e de transport ABC

... 2'Z,

Protéine transductrice

d'énergie Q

~ - - - -

~ + ®

Cytoplasme

- - - ~

r

_ 1 Système de transport ABd::

Le transport actif consomme de l'énergie. Dans ce système.

l'énergie provient de l'hydrolyse de l'ATP.

Transport des nutriments

Transport actif

Source d'Energie

..---.k::.----~ . . - - - ~ Systémes dépendants de

l'ATP

Transporteurs type ABC (ATP-Binding Cassette}

□ Constitués de protéines de

·transport hydrophobes assemblées pour former un pore traversant la membrane plasmique

□ Dépendent de protéines de liaison aux substrats

Chez Gram-: ds espace périplasmique Chez Gram+: attachées à la membrane

Gradient de proton au travers membrane plasmique

(force proton motrice)

Uniport

Symport

antiport

- - - -

~---~-- . ____ Transport des nutriments . __ .. ₁

Il)

C 0

+-0

o. L

X :::, C,

'~ ·-

0 Il) Il)

C,

+-L

o. 0

Il)

C C,

t

Transport actif

filieu extracellulaire

@

6

@) @

~ ^~QG!ucose

0

C}ioplasme ~@Glucose .es s~•stèmes uni port

lèplacent les substances lans un seul sen·s,

omme le K+ vers

;cellule.

Les systèmes symport déplacent deux substances differentes dans le méme sens, comme le glucose et le Na+ vers la cellule.

_ Transport associé aux protons

@

©

@ @Q

@

Les systèmes antiport véhiculent deux substances différentes dans des sens opposés,comme H+ vers l'intérieur et Na+ vers l'extérieur de la cellule.

. . . .:.-1 ..... - J _ .__ _____ _ _ • _ _ ,.~r- •·•~-,-..... , .... _ _ .1:_._,. •----·--··--1-... _r-- ^{J ____ _}

Transport des nutriments

Systèmes de transports les plus utilisés

· Diffusion passive

· Diffusion facilitée

i,._. __ __ .~ .. __ , Tra.osp.ort.des._nutriments

Transport actif

• Contre gradients de concentration:

Translocation groupe

Moins concentré-+ Plus concentré

• Consommation d'Energie

'l1.m1!,"ïJ~ i:X~tl~.WJë)tr ;i ~f:iit.Tuîl~ ~ sù>.!11t-i~1;:{i' ~!)Eli" H1iiŒ i~@rrc:,ittr.u1h?

:S:.~lfü'1 .f!.2illfr'D@ :fül!l!l~'G;r2ir im• nA~~fi1îi..Giµ:r;::@tm~·.tt ,,,,ili1;f~,]?iq-;

Transport des nutriments

Translocation de groupe

.. ^{... ,.}

.

.

Nécessite une grande quantité d'énérgie fournie (PEP)

Implication de 4 enzymes au moins pr transport d'un seul sucre

Composé transporté est modifié chimiquement

Molécules transportées: sucres , purines pyrimidines ou ac. gras

- - --- - -

f-____ Transport des_ nutriments _ _ ~

...

Translocation de groupe

Intérieur Composants spécifiques

.___,_,_., ^.

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?

Transport des nutriments

Translocation de groupe

•Pas de modification chimique de la molécule transportée

• Modification chimique de la molécule transportée

Composant essentiel des cytochromes et proteines intervenant dans le transport des éléctrons

Insolubilité de la forme oxydée du fer exp:fe3+

donc ne eut être trans orté directement dans la cellule

. - .

- . ^' -... -~ ^~,::

:.. ' ' ... ·

Transport des nutriments

Molécules de faibles poids moléculaires

- - · - ·

- - · - - - -

. : • • • • 1 •• .· ' , • • ,,._ : " ' · : , •

.. · . . .

Sidérophores

l

Fe ²+ S

îecepteur

Fe³+ / S ~ ~

~~ ,~r i~r

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Comparaison simple entre les systèmes de transport

Items Diffusion Diffusion transport translocation

Passive Facilitée Actif de groupe

Protéines de

Oui Oui Oui

Non transport

Vitesse du

transport Lente Rapide Rapide Rapide

Contre

gradient Non Non Oui Oui

transport

molecules non spécifique spécifique spécifique spécifque

Energie

Pas de besoin Pas de besoin Besoin Besoin

BESOINS ENERGETIQUES

Ses rôles?

NUTRIMENTS

Mouvements cellulaires

Divisions cellulaires

CD

Production de biomasse

moléculaires

Anabolisme : molécules néosynthétisées

Production de metabolites

- -- -

f--- -- · -

BESOINS ENERGETIQUES - - -

Les sources d'énergie

NUTRIMENTS PHOTONS

Energie chimique Energie lumineuse

"\ I

CAPTURE+

TRANSFORMATION

j j

Energie CHIMIQUE

ATP

BESOINS ENERGETIQUES

.,....,;;-~-il ;;',";i 11=-,.-.,,;;, - -"- • Y,ïc -.., ·;r:·,k, - 'è,,.1,.,-(".,AJJJ 1J~J ~.} •.J..Df.9;;. 1.~i i-'1J1J~~ li~ t~

~ - ,--_ - - -

/

Lumière

l

\.

(R⁰ oxydo rédÎction) .

- - -

~ - - - -TYPES-î'ROPHIQUES - - -- ,

Définition

• Le terme type trophique (du verbe grec trophus,

« action de nourrir») spécifie la manière dont un organisme vivant constitue sa propre matière organique.

TYPES TROPHIQUES

Pour synthétiser de la matière organique, un être vivant a besoin:

Source de carbone

les types trophiques

Source d'électrons/

Pouvoir réducteur

. , ^{- - -}

, DIVERSITE DES TYPES TROPHIQUES ~

lumineuse chimique

l l

Phototrophe Chinùotrophe

(D

Source d'électrons

/

Source de carbone

inorganique organique inorganique organique

l l (_

l l

Lithotrophe Organotrophe Autotrophe Hétérotrophe

@ @

d'énergie ^réducteur Type trophique

Lumière Photo-

Photoorganohétérotrophe

Photoorganoautotrophe

Photolithohétérotrophe

Photolithoautotrophe

Chimioorganohétérotrophe

Chimioorganoautotrophe

Chimiolithohétérotropbe

Chimiolithoautotrophe

: PRODUCTION D'ENERGIE SELON LE TYPE

r - - ---·- - . . .. ·- - - - - . -- - . --- - -- --·

TROPHIQUE

NUTRIMENTS PHOTONS

Energie chimique Energie lumineuse

'\ /

CAPTURE+

TRANSFORMATION Organismes

CHIMIOTROPHES

j ¹

Energie CHIMIQUE

ATP, GTP, ...

Organismes PHOTOTROPHES

~ - - - - - - - - - - -- - - - ---

!

• Toute la vie sur la surface terrestre dépend directement ou indirectement des photons solaires

• Importance de l'apparition de systèmes

chimiques capables d'absorber l'énergie lumineuse (molécules photosensibles) et de son transfert et stockage chimique.

---~---- - - · - - ~ -- --- - - ---

f3rn~ ~Jli:~s;: ~{i_r~ik,).. '!Jü.'i_Lllt~

nu-rr:1s

Les différents voies possibles d'un électron après excitation

fct,,'tcx<"it(i(M")

.C) 0

/ ) hv l'h;.~1,.•n <.!l' flunr,~oc:~ '

Les différentes voies possibles d'un électron aprè,- excitatÎon

J'hut~ (hv}

/

1 Ged est la vo!E par l•qv1tlkr

1 ~~n:~!:,1~~~:;::tr~.~~=le

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Tr>lru.f~rt J.'<!"x.:-it. . ..a,

l', t... .ioc~l{-..:.-..11"' vol:,,,inr

• Ce sont des microorganismes qui fabriquent des molécules via la photosynthèse.

• Ils sont classés en fonction de la source de carbone et de

la source d'électron - - -

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Source d'énergie

Lumière Photo-

Source de pouvoir réducteur

donneur d'élcc1rnns

Composé organique

Source de

carbone Type trophique

; l

] Photoorgauoautotrophe

Photolithobétérotrophe

...

PHOTOSYNTHESE

utilisation lumière ( énergie solaire)

comme source d'énergie

-

!~_pho_tosynthèse

~~-·-- - - - - - - - - - - - - :,,_

1

les réactions lumineuses de la photosynthèse ( Ensemble des événements

1 -- - --_- _-_---_- - - ___ -

(photochimiques) qui assurent la conversion de l'énergie;;

lumineuse en fpm ou~h énergie chimique. -

1

Les réactions sombres ou obscures

(indé endentes de la lumière)

Utilisation de l'énergie obtenue par les réactions lumineuses, pour la synthèse

de composés carbonés.

Schéma de la photosynthèse

Phase obscure

Eucaryotes

q,loroplastes

ADP+Pi

ATP

~O : Cyanobactéries H₂S : bact. pourpres et vertes succin a te : A thiorodaceae bact.

powpres non sulfureuses

CREATION

A

••• _•

• •

• •

•

x H+ Pouvoir réducteur

(CHO)n ...-,

-,~)_y

• •

UTILISATION ◄• ■ ■ ■ ■ ■ ,

Proçaryotes

Absence. de chl_oroplastes

•· .... systèmes

es .. · .

internes

Constituée par des complexes spécialisés dans le captage de la lumière (les antennes}, faits de protéines et de pigments, canalisan la lumière vers les centres réactionnels ..

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'U~ité photos)'Othétique

Pour réaliser la photosynthèse, il faut d_es donneurs d'électrons

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Bactéries Pborotrophes

Elles utilisent w substrat oxydable minéral ou or:garùquc, • commt source <f~lectrom_

AD?-Pi ATP

SU"

S .. , / , '' ; : ; , • . , n.:c n,.nei... SH2 ^~1qœ

B. photolithotrophe B.photoorganotropbe

Selon la source de carbone / f>Cu/LCe ~ c.

l·~k

Cyanobacteries

C02 + H20 Lumière + Chlorophylle ( CH2Ü) + 02

Bacteries vertes et pourpre

CQ2 + _2H2S Lumière + bacteriochlorophylle ( CHiO) + _H20 + 2S

* Les Chlorobacteriaceae (ou bactérie verte sulfureuse) ex: Chlorobiumsp.

* Les Thiorhodaceae (ou bactérie pourpre sulfureuse) ex: Thiocystis

Selon la source de carbone

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t'

Bacteries pourpre non sulfureuses

C82 + 2CH3CHOHCH3 Lumière + bacteriochlorophylle CH20 +H20 +

2CH3CQCH3

* Les Athiorhodaceae ( ou bactérie pourpre non-sulfureuse} ex : Rhodospirillum

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Présentes dans la plupart des milieux liquides: lacs, étangs; à des profondeurs différentes selon leur :

comportement vis-à-vis de l'oxygène, besoins en soufre et équipement pigmentaire.

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(a)

ïnkr-otdgücS, Cl<tUolmclt'l"irs

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photvtm1>he anoxygéuique {type bactérie.., pourpre., et '\'l'.rk-s;

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Slll

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11,rη·· .. ···

ADP

fV\ N+

hv hv

ATP

[§]

(b)

i(U Q'

\ ''2 ),

Énergie ADP

""'

ATP

Quelques propriétés générales sur les différentes bactéries photosynthétiques

- - > ··- - -.,,...,,_ , _, - - - - -.. ~ ·-"<" _ _ _ ,_

Bactérie Bactér~ Bactérie

.;,.-.-

non•sulfureuse sulfureuse suffureuse Bactérie Bactérie- pourpre _{pourpre verte} cyanobactérie héliobactérie

~--~---~---

'li"'ft~ ^{~ uu} di· ·^{f\~ 11}·un:, ^{\ îl} H:, mmii:isé

M~

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Œ)de ^{\, l}

Source dr whone CO, ' ou or~anîque V CO, CO, ₍₀₂

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Cyanobacteries

2. LA PHOTOSYNTHESE ANOXYGENIQUE Pourpres non sulfureuses

Pourpres sulfureuses Vertes sulfureuses Héliobacteries

oxydé Lacliltt pyrurali'

3. PHOTOSYNTHESE EN ABSENCE DE CHLOROPHYLLE cas particulier des halobacteries

LA PHOTOSYNTHESE OXYGENIQUE

LA PHOTOSYNTHESE OXVGENIQUE

CYANOBACTERIES

• Uniquement chez les

cyanobactéries

• Apparues~ 2,5 milliards d'années

• Rôle primordiale dans la création d'une atmosphère oxygénée et respiration aérobie

• Réalisent une photosy~t~èse type eucaryote

• 2 systèmes de réactions lumineuses PSI et PSII

• Producteurs primaires dominants dans les milieux aquatiques

~4 :J

• La photosynthèse a lieu dans les membranes de thylacoïdes

Cellule de CynnoBactérie

CYANOBACTERIES

• Présence de chlorophylle a ( présente aussi chez vegx et algues, absorbe préférentiellement la lumière rouge et bleue et transmet la lumière verte.

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'"':'::t~,~-;..

Propul~ioi\:·d'.:'!,11 kfflo,-.

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d'Esupéneub ~

.! ,.s, PSI absorbe À ~ 680

1,0

Hf' lu,,-/><• l1IIl et transf'ere

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;o,.2u· chlorophylle a:

PSII absorbe ^À plus courte et transfère son E P700 à la chlorophylle P680