Métabolisme Microbien
- Métabolisme énergétique
- Généralités
- Définitions
- Réaction endergoniqe
- Réaction interne à la cellule demandant de
l’énergie
- Ex : biosynthèses, certaines étapes du métabolisme
intermédiaire, du catabolisme, travail
- Réaction exergonique
- Réaction interne à la cellule produisant de
l’énergie
- Sources d’énergie
- Phototrophie
- Chimiotrophie
- Autres détails :
nutrition bactérienne
- Transfert d’énergie chez les phototrophes
- Photosynthèse:Appareil photosynthétique
- Autres détails :
nutrition bactérienne
- Autres détails : la
place des micro-organismes dans le monde
vivant
- Pigment pour absorber l’énergie
- P + h n à P*
- P* + Accepteur à P+ + A-
- Antenne
- Centre réactionnel
- Chaîne de transfert d’électrons pour que le pigment
revienne à son état initial
- Photophosphorylations à ATP
- Transfert d’énergie chez les chimiotrophes (Concerne la
plupart des bactéries)
- Substrat (souvent organique) à H+ +
e-
R-H2 à R2- + 2H+ +
e- + e
A + 2H+ + 2e- à A-H2
- Il existe des donneurs et des accepteurs d’électrons =
Transporteurs pour faire passer les constituants de leur forme
oxydée à leur forme réduite et inversement
- Le niveau d’énergie des électrons au cours de leur
passage dans la sortie des transporteurs baisse
progressivement jusqu’à l’accepteur final
- On obtient donc une phosphorylation
- Oxydative dans la chaîne respiratoire
- Au niveau du substrat
- L’accepteur final d’électrons et de protons détermine les
différents types énergétiques
- En aérobiose : O2 à respiration
- En anaérobiose : minéral à respiration anérobie
organique à fermentation
- Métabolisme énergétique en aérobiose (respiration
aérobie)
- Voie des cytochromes indirecte
- La voie oxydative directe
- L’oxygène peut servir d’accepteur sous l’action de
certaines enzymes cytoplasmiques en donnant des produits
toxiques (H2O2, …)
- Voie oxydative directe plus courte
- Métabolisme énergétique en anaérobie
- Respiration anérobie
- Accepteur final = composé minéral oxygéné
- Nitrates à respiration nitrate
- Sulfates à respiration sulfate
- NO3- + 2H+ +
2e- à NO2- +
H20
- Exemples
- Nitrates réductase
- Ensemble de protéines contenant Fe et S liées au
transfert cytochromique des électrons dans la membrane
cytoplasmique
- Synthèse induite en anaérobiose en présence de
NO3-, réprimée par
O2
- Couplée aux phosphorylations oxydatives
membranaires
- Hydrogénase
- 2H+ + e- à H2 :
pas d’équivalent chez les organismes
supérieurs
- Principalement chez les entérobactéries et les
clostridies
- Fermentation
- Accepteur final = composé organique
- Acide pyruvique CH3-CO-COOH
- Transporteurs : NAD & NADP (pas de chaîne
cytochromique de transfert d’électrons)
- Synthèse de l’ATP par phosphorylation au niveau du
substrat couplée à son oxydation
- Catabolisme des glucides
- Dégradation en glucose
- La glycolyse
- Appelée aussi
- Voie d’Embden – Meyerhat
- Voie hexose diphosphate
- Voie d’oxydation des hexoses la plus largement répandue
parmi les micro-organismes de manière à peu près
universelle
- Phases importantes de la glycolyse
- Pyruvate en aérobiose : cycle de Krebs
- Encore appelé cycle tricarboxylique
- Décarboxylation oxydative par l’acétyl coenzyme
A
- Production d’énergie & synthèse d’ATP
- Phosphorylation au niveau du substrat
- L’énergie libérée par oxydation est emmagasinée dans le
composé oxydé en donnant une molécule riche en
énergie
- La rupture exergonique de cette molécule permet la
synthèse d’une molécule d’ATP
- Phosphorylation oxydative
- Principe
- Définition : c’est le processus permettant la
synthèse d’ATP à partir de l’énergie libérée lors du
transport d’électrons
- La plus grande partie de l’ATP produit en
aérobuiose provient de l’oxydation de NADH,H+ et de
FADH,H+ dans la chaîne de transport
d’électrons
- Les électrons sont transférés des transporteurs
dont le potentiel est plus négatif vers ceux dont il
est plus positif et se combine à l’oxygène pour donner
de l’eau selon la réaction :
O2 + 2H+ + 2e- à
2H2O
- Localisation des transporteurs
- Chez les bactéries : membrane plasmique
- Chez les eucaryotes : membrane interne
mitochondriale
- Mécanismes
- Bilan énergétique
- Glu + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi à 2Pyr +
2NADH,H+ + 2ATP
- C6H12O6 + 6O2 à 6CO2 + 6H2O
|
NADH,H+ |
FADH,H+ |
ATP formé |
ATP consommé |
Glycolyse |
2 |
|
4 |
2 |
Décarboxylation du
pyruvate |
2 |
|
|
|
Cycle de Krebs |
6 |
2 |
|
|
Sous - totaux |
10 |
|
10x3 + 2x2 + 2GTP |
|
Total |
|
|
40 – 2 = 38 ATP |
|
- Pyruvate en aérobiose
- Fermentation homolactique
- Glu + 2ADP + Pi à 2Lactates + 2
ATP
- Fermentation alcoolique
- Glu + 2ADP + 2Pi à 2CO2 + 2Eth +
2 ATP
- Autres fermentations se rattachant à la glycolyse
- Fermentation des acides mixtes des entérobactéries (test
RM)
- Voie du 2,3-butan-di-ol (test VP)
- Alternatives de la glycolyse
- Voie pentose – phosphate
- Glu + ADP + Pi à CO2 +Lact + Eth +
ATP
- Voie d’Entner – Doudoroff
- Par le 2-céto-3-désoxy-6-phospho-gluconate
- Glu + ADP + Pi à CO2 + 2Eth +
ATP
- Principe des eaux peptonnées
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