Métabolisme Microbien

 

 

  1. Métabolisme énergétique
    1. Généralités
      1. Définitions
        1. Réaction endergoniqe
          1. Réaction interne à la cellule demandant de l’énergie
          2. Ex : biosynthèses, certaines étapes du métabolisme intermédiaire, du catabolisme, travail
        2. Réaction exergonique
          1. Réaction interne à la cellule produisant de l’énergie
        3. Sources d’énergie
          1. Phototrophie
          2. Chimiotrophie
          3. Autres détails : nutrition bactérienne
      2. Transfert d’énergie chez les phototrophes
        1. Photosynthèse:Appareil photosynthétique
          1. Autres détails : nutrition bactérienne
          2. Autres détails : la place des micro-organismes dans le monde vivant
          3. Pigment pour absorber l’énergie
            • P + h n à P*
            • P* + Accepteur à P+ + A-
          4. Antenne
          5. Centre réactionnel
          6. Chaîne de transfert d’électrons pour que le pigment revienne à son état initial
          7. Photophosphorylations à ATP
            • Cyclique
            • Non cyclique
      3. Transfert d’énergie chez les chimiotrophes (Concerne la plupart des bactéries)
        1. Substrat (souvent organique) à H+ + e-
          R-H2 à R2- + 2H+ + e- + e
          A + 2H+ + 2e- à A-H2
        2. 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
        3. Le niveau d’énergie des électrons au cours de leur passage dans la sortie des transporteurs baisse progressivement jusqu’à l’accepteur final
        4. On obtient donc une phosphorylation
          1. Oxydative dans la chaîne respiratoire
          2. Au niveau du substrat
        5. L’accepteur final d’électrons et de protons détermine les différents types énergétiques
          1. En aérobiose : O2 à respiration
          2. En anaérobiose : minéral à respiration anérobie
            organique à fermentation
    2. Métabolisme énergétique en aérobiose (respiration aérobie)
      1. Voie des cytochromes indirecte
      2. La voie oxydative directe
        1. L’oxygène peut servir d’accepteur sous l’action de certaines enzymes cytoplasmiques en donnant des produits toxiques (H2O2, …)
        2. Voie oxydative directe plus courte
    3. Métabolisme énergétique en anaérobie
      1. Respiration anérobie
        1. Accepteur final = composé minéral oxygéné
          1. Nitrates à respiration nitrate
          2. Sulfates à respiration sulfate
          3. NO3- + 2H+ + 2e- à NO2- + H20
        2. Exemples
          1. 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
          2. Hydrogénase
            • 2H+ + e- à H2 : pas d’équivalent chez les organismes supérieurs
            • Principalement chez les entérobactéries et les clostridies
      2. Fermentation
        1. Accepteur final = composé organique
        2. Acide pyruvique CH3-CO-COOH
        3. Transporteurs : NAD & NADP (pas de chaîne cytochromique de transfert d’électrons)
        4. Synthèse de l’ATP par phosphorylation au niveau du substrat couplée à son oxydation
  2. Catabolisme des glucides
    1. Dégradation en glucose
      1. La glycolyse
        1. Appelée aussi
          1. Voie d’Embden – Meyerhat
          2. Voie hexose diphosphate
        2. Voie d’oxydation des hexoses la plus largement répandue parmi les micro-organismes de manière à peu près universelle
        3. Phases importantes de la glycolyse
      2. Pyruvate en aérobiose : cycle de Krebs
        1. Encore appelé cycle tricarboxylique
        2. Décarboxylation oxydative par l’acétyl coenzyme A
      3. Production d’énergie & synthèse d’ATP
        1. Phosphorylation au niveau du substrat
          1. L’énergie libérée par oxydation est emmagasinée dans le composé oxydé en donnant une molécule riche en énergie
          2. La rupture exergonique de cette molécule permet la synthèse d’une molécule d’ATP
        2. Phosphorylation oxydative
          1. 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
          2. Mécanismes
      4. Bilan énergétique
        1. Glu + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi à 2Pyr + 2NADH,H+ + 2ATP
        2. 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  
      1. Pyruvate en aérobiose
        1. Fermentation homolactique
          1. Glu + 2ADP + Pi à 2Lactates + 2 ATP
        2. Fermentation alcoolique
          1. Glu + 2ADP + 2Pi à 2CO2 + 2Eth + 2 ATP
        3. Autres fermentations se rattachant à la glycolyse
          1. Fermentation des acides mixtes des entérobactéries (test RM)
          2. Voie du 2,3-butan-di-ol (test VP)
      2. Alternatives de la glycolyse
        1. Voie pentose – phosphate
          1. Glu + ADP + Pi à CO2 +Lact + Eth + ATP
        2. Voie d’Entner – Doudoroff
          1. Par le 2-céto-3-désoxy-6-phospho-gluconate
          2. Glu + ADP + Pi à CO2 + 2Eth + ATP
          3. Principe des eaux peptonnées

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