La nutrition des microorganismes et la fourniture d’énergie

Résumé du document

Il s'agit d'un cours complet de grande qualité en biologie ayant pour objet d'étude la nutrition des microorganismes et la fourniture d'énergie.
Ce document à vocation pédagogique, clair, exhaustif et très bien structuré s'avèrera fort utile pour de nombreux(ses) étudiant(e)s en biologie, diététique, nutrition, science de la vie et de la Terre (SVT), chimie… et bien entendu pour tout(e) autre intéressé(e).


Voici le plan :

I). La composition globale
II). Les macronutriments
1. Le phosphore
2. Le soufre
3. Le potassium
4. Le sodium
5. Le fer
6. Le magnésium
7. Le calcium
III). Les micronutriments
1. Le manganèse
2. Le zinc
3. Les autres éléments traces
IV). Les sources de carbone
1. Autotrophie
2. Hétérotrophie
V). Les sources d'azote
1. L'azote ammoniacal
2. Les nitrates et nitrites
3. Les acides aminés et les protéines
4. Fixation de l'azote moléculaire par des bactéries libres
Fixation de l'azote moléculaire dans des symbioses
VI). La fourniture d'énergie
1. Rappels sur les conversions énergétiques
2. Les réservoirs d'énergie
A. L'ATP (et les liaisons phosphorylées riches en énergie)
B. La force protomotrice
C. Équilibre entre les réservoirs énergétiques
3. Le métabolisme énergétique : formation de pyruvate
A. La Voie d'Embden-Meyerhof-Parnas
B. La Voie des pentoses phosphates
C. La voie d'Entner Doudoroff
D. Les voies des phosphocétolases
4. Bilan énergétique des voies conduisant au pyruvate
5. Interrelations entre les voies
6. Le métabolisme énergétique : devenir du pyruvate
A. Respiration aérobie
B. Respiration anaérobie
C. Les fermentations
VII). L'entrée des nutriments
1. Passage de la paroi
2. Les types de transport
A. Simple diffusion
B. Diffusion facilitée
C. Transport actif
D. Les ABC ou ATP Binding Cassette Transporter
E. Systèmes de transport sensibles aux chocs osmotiques
F. La translocation de groupe
G. Les transports chez E. coli
3. L'opéron lactose et l'enzyme IIIGlc
A. L'enzyme IIIGlc
B. L'opéron lactose

Extraits

[...] Pour mettre en réserve l'énergie d'une molécule d'ATP il faut en dépenser deux, c'est pourquoi cette mise en 2-15 réserve est aussi un mode de régulation de l'énergie en excès dans une cellule. (diapo16) L'entrée d'une molécule de glucose dans la cellule coûte directement ou indirectement (voir plus tard) une molécule d'ATP, et fournit une molécule de glucose 6-P. Celle-ci est isomérisée en puis prise en charge par une molécule d'ATP ou UTP selon les microorganismes. L'ADP(ou UDP) glucose fixe l'unité glucose prise en charge sur l'extrêmité non réductrice du polymère préexistant en libérant un ADP et du phosphate inorganique. [...]

[...] En général les microorganismes sont capables d'utiliser la plupart des acides aminés à disposition et de les incorporer dans les protéines. Sauf quelques exceptions les microorganismes vont donc bénéficier d'un milieu riche en azote organique et s'y développer deux à trois fois plus rapidement que dans un milieu minéral. Les protéines qui ne peuvent pas passer les enveloppes cellulaires seront au préalable hydrolysées en peptides ou acides aminés transportés à travers les membranes Fixation de l'azote moléculaire par des bactéries libres L'azote sous forme gazeux (diapo 25) est utilisé par un très petit nombre de bactéries dans des conditions de vie bien particulières, et souvent à l'état de symbiose avec des plantes supérieures, en tous cas dans des conditions d'anaérobiose relative, sauf exception, que nous décrirons plus en détail ultérieurement C'est le cas de bactéries anaérobies : Clostridium pastorianum. [...]

[...] Le fer en excès dans la bactérie est stocké dans des les bactérioferritines et libéré dans le cytoplasme au fur et à mesure des besoins de la bactérie. Le fer ( diapo joue un rôle majeur dans les chaines de transport d'électrons et de protons, protéines à centre fer-soufre, les flavoprotéines il entre dans la composition des cytochromes où il est alternativement oxydé et réduit. Il sert aussi à des enzymes de détoxification des formes toxiques de l'oxygène : les catalase et peroxydase. [...]

[...] Le transport actif secondaire peut se faire dans une direction : uniport ou symport ou dans deux direction : antiport. Le symport . 2-28 C'est l'entrée de deux molécules par un même canal grâce à un gradient de concentration pour une des deux molécules : un anion tel le phosphate entre en même temps que des protons ou le mélibiose chez E.coli entre par un système de co-transport avec du sodium, grâce à l'énergie fournie par le gradient de sodium. [...]

[...] Il peut être stocké par les microorganismes sous forme de granules dits de « volutine (diapo « ou « métachromatiques ». Les deux formes principales d'incorporation du phosphore se font à deux niveaux principaux : la synthèse d'ATP et la glycolyse. La glycolyse sera vue plus en détails en cours de biochimie, je voudrais seulement vous signaler l'étape importante d'incorporation du phosphore, pour former une liaison riche en énergie, qui sera récupérée sous forme d'ATP à l'étape suivante de la glycolyse (diapo Glycéraldéhyde 3-phosphate + NAD + H-O-PO3H di phosphoglycérate + NADH2 CHO-HCOH-H2C-O-PO3H2 PO3H2 C=O-HCOH-H2C-O-PO3H2 La deuxième forme majeure d'incorporation de phosphate sous forme de liaison riche en énergie se fait au niveau des ATP ases membranaires (diapo Le phosphate sous forme de sels de sodium ou potassium a aussi une fonction importante dans tout milieu biologique. [...]