La nutrition bactérienne¶
Introduction¶
La bactérie est constituée à 96% de macro molécules (protéines, polysaccharides, lipides et acides nucléiques) et 3% de monomères. Apport C,H,O,N,S et P sous forme de nutriments.
Anabolisme :
I. Les macro nutriments sources de C, N, P, S : substrats intervenant dans la constitution des molécules structurales et fonctionnelles¶
1. Substrats carbonés¶
Sources C sert souvent également source de H et de O.
Constituants cellulaires contenant du carbone : glucides constitutifs du peptidoglycane (NAM : N-Acétyl-Muramique et NAG : N-Acétyl-Glucosamine) mais également des acides gras, acides organiques, protéines.
Nature de la source de carbone :
- organique : hétérotrophe pour le carbone
- inorganique : autotrophe pour le carbone
La plupart des bactéries chimiolithotrophes et bactéries photosynthétiques utilisent le CO2 comme seule source de carbone pour synthétiser leur molécules carbonées organiques (incorporation du carbone : cycle de Calvin). Certains micro organismes chimiolithotrophes sont mixotrophes (sources de carbone organique ou minérale).
Besoins en facteur de croissance : quelques bactéries sont incapables de synthétiser des molécules indispensables à leur croissance à partir de sources C, H, O, P, N et S : déficientes en une voie métabolique de biosynthèse. Apport nécessaire dans un milieu de culture de ces molécules qui sont les facteurs de croissance, (bases, azotées puriques ou pyrimidique, vitamines, coenzymes, acides gras).
2. Sources d'azote¶
La source d'azote est minérale pour les bactérie. On les nomme autotrophe pour l'azote. L'azote sous forme inorganique ne peut entrer dans le métabolisme que sous la forme NH3/NH4+. Ces molécules sont ensuite transformé en N organique (acide aminé...). Seulement les bactéries fixatrices en azote peuvent faire ça.
Parmi les bactéries fixatrices d'azote, on a :
- les bactéries libres : capable de faire ça
- les bactéries symbiotiques : doivent être en symbiose avec les végétales
- symbiose avec les légumineuse
- symbiose avec les non légumineuses, elles ne peuvent pas faire ça sans symbiose car très coûtant en énergie via la nitrogénase. Cette enzyme est inactive en présence d'oxygène. La symbiose se fait en présence d'une molécule qui va piéger l'oxygène dans les nodosité racinaire.
3. Source de phosphore¶
Le phosphore est apporté sous forme de phosphate inorganique grâce à des porines phosphates
4. Source de souffre¶
Le phosphore est apporté sous forme de sulfate.
II. Rôle des micronutriments¶
indispensables à la vie des micro organismes mais en faible quantité : oligoéléments. Apportés sous forme de traces dans les produits chimiques ou l'eau qui servent à la préparation des milieux de culture.
III. Les types trophiques¶
photosynthèse oxygénique : H2O -> production d'O2
photosynthèse anoxygénique : H2S -> pas de production d'O2
Phototropie sans photosynthèse : archées
Métabolisme énergétique¶
Métabolisme énergétique (respiration, fermentation, photosynthèse) basé sur des processus oxydo-réduction entre couples donneurs d'électron (bas potentiel redox) et accepteurs d'electron (haut potentiel redox).
Phosphorylation au niveau du substrat : synthèse d'ATP couplée à l'oxydation d'un substrat organique
Phosphorylation oxydative (respiration et photosynthèse) : au cours du transfert des électrons, ceux-ci perdent de l'énergie qui est récupérée pour former l'ATP au niveau des ATP synthases
Somme des transporteurs d'électrons : chaîne respiratoire
Les respirations chez les micro organismes¶
Donne d'électron (source d'énergie) : organique (chimio-organotrophes) ou minérale (chimiolithotrophes)
Diversité d'accepteur d'électrons chez les procaryotes O2 (aérobie)
Synthèse de l'énergie lors de la respiration aérobie principalement formée lors du transfert des électrons le long de la chaîne respiratoire (membrane cytoplasmique) vers l'accepteur final d'électrons : O2
Chimiolithotrophes : oxydation de composées minéraux pour produire de l'énergie en transférant les électrons vers l'O2. Le donneur d'électron est l'ammonium qui est oxydé en nitrite, l'accepteur d'électron est l'oxygène. -> nitrosome
Deuxième étape : nitrite devient nitrate et l'oxygène est l'accepteur d'électron -> nitro
Respiration anaérobie : l'oxygène n'est plus accepteur d'électron, réduction dissimilatrice des accepteurs terminaux d'électrons
La dénitrification se fait des les endroits où on est en anoxie en zone humide (zone tampon avec zone d'épuration où on a un risque d'eutrophisation, il faut donc éliminer les concentrations d'ammonium dans l'eau, NH4+ va être transformée en N2 car les nitrates sert d'accepteur d'électrons qu'on obtient en milieu aérobie par la dénitrification)
La respiration anaérobie se fait après la respiration aérobie. Car elle ne fonctionne pas si on a des nitrates.
Respiration sulfate : les sulfates, accepteurs d'électrons, vont produire des sulfures
Chimio - organothrophe en condition anaérobie : la fermentation. Molécule organique qui sert d'accepteur d'électron provient de l'oxydation partielle du donneur d'électron), pas d'accepteur d'électrons
Oxydation partielle du donneur d'électron : produits (acides organiques, alcools) caractérisant la fermentation. Pour pouvoir transféré à des enzymes qui s'oxydent à nouveau en cédant les électrons à l'un des composés organiques (accepteur final d'électron).