Métabolisme bactérienMétabolisme bactérien
Le métabolisme énergétique
Sophie Naud et Sylvie Bardes – Lycée de la Vallée de Chevreuse – mars 2005
Métabolismeénergétique
Ses rôles ?
Métabolisme énergétique
NUTRIMENTS
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Ses rôles ?
Métabolisme énergétique
ATP
Production de biomasse
Divisions cellulaires Anabolisme : molécules néosynthétisées
Production de métabolites
NUTRIMENTS
Mouvements moléculairesMouvements
cellulaires
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Les sources d'énergie
Métabolisme énergétique
PHOTONSNUTRIMENTSEnergie chimique Energie lumineuse
CAPTURE +
TRANSFORMATION
Energie CHIMIQUE
ATP, GTP, ...
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Les types trophiques :se définissent à partir de la nature des sources d'énergie
Métabolisme énergétique
PHOTONSNUTRIMENTSEnergie chimique Energie lumineuse
CAPTURE +
TRANSFORMATION
Energie CHIMIQUE
ATP, GTP, ...
OrganismesCHIMIOTROPHES
OrganismesPHOTOTROPHES
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Les chimiotrophes Energie libérée lors de réactions chimiques d'oxydo-réduction
Métabolisme énergétique
NUTRIMENTS : ce sont des réducteurs
Réducteur 2YH2
Oxydant 2Y
T
(ATP)
ATPRéducteur 1
XH2
Oxydant 1X
TH2
T : coenzyme oxydé
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Les chimiotrophes : nature du réducteur 1
Métabolisme énergétique
Réducteur 1XH2
Oxydant 1X
2H+ + 2e-
minéral organique
chimiolithotrophe
chimioorganotrophe
Donneur d'électrons=
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Les chimiotrophes : nature du réducteur 1
Métabolisme énergétique
Réducteur 1X-
Oxydant 1X'
ne-
Source de carbonne =
minéralorganique
autotrophehétérotrophe
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Les chimiotrophes : nature du réducteur 1
Métabolisme énergétique
Réducteur 1XH2
Oxydant 1X
2H+ + 2e-
Source de carbonne =
minéralorganique
autotrophehétérotrophe
Donneur d'électrons=
minéral organique
chimiolithotrophe
chimioorganotrophe
Chimiolithotrophe autotropheChimioorganotrophe hétérotrophe
Chimiolithotropheautotrophe
Chimioorganotrophehétérotrophe
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Les chimiotrophes
Métabolisme énergétique
Réducteur 2YH2
Oxydant 2Y
T
(ATP)
ATPRéducteur 1
XH2
Oxydant 1X
TH2
T : coenzyme oxydé
Définition du type trophique
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Les chimioorganotrophes : nature de l'oxydant 2
Métabolisme énergétique
Oxydant 2Y
Réducteur 2YH2
2H+ + 2e-
minéralextracellulaire(O
2, NO
3-,...)
RESPIRATION FERMENTATION
organiqueintracellulaire= =
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Les chimioorganotrophes : nature de l'oxydant 2 ? Etude au laboratoire
Métabolisme énergétique
Mise en oeuvre de milieux :
Gélose VF Milieu Hugh et Leifson
O2
O2
Utilisation et tolérance ou non au dioxygène
Glucose
Vaseline (facultatif)
Utilisation des voies
respiratoires ou fermentaires
http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/biotech/index.html
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Les chimioorganotrophes : Les respirations
Métabolisme énergétique
Oxydant 2Y
Réducteur 2YH2
2H+ + 2e-
O2
NO3
- SO4
2-
H2O N
2, NH
4H
2S
Chaînes de transporteurs d'e- et d'H+
Chaîne respiratoire
aérobie nitrateRESPIRATIONS sulfate
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Les chimioorganotrophes : La respiration aérobie
Métabolisme énergétique
Réducteur2 Oxydant 2
O2
T
ATP
ATP
Réducteur1 XH2
Oxydant1 X
TH2
T : coenzyme oxydé
H2O, (H
2O
2)
Glucose (C6H
12O
6) CO
2
Chaînes respiratoires
membrane cytoplasmique
glycolyse+cycle de Krebs
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Schéma de la chaîne respiratoire
Métabolisme énergétique
Milieu intermembranaire mitochondrial ou
périplasmique
Milieu intracellulaire cytoplasmique ou matrice
mitochondrialeMembrane
ATP synthétase
TTH
2
H+
1/2O2 + 2H+
H2O
ADP + Pi
ATPForce protomotrice F1
F0
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Les chimioorganotrophes : Les rapports au dioxygène au laboratoire
Métabolisme énergétique
Etude des constituants de la chaîne respiratoire
Etude de la réduction complète de l'O2
Recherche de l'oxydase
Recherche de la catalase
H2O
2
N diméthyl paraphénylène diamine
= étude de la toxicité de l'O2
http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/biotech/index.html
http://www.ac-grenoble.fr/sti-biotechnologies/
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Les chimioorganotrophes : La respiration nitrate ou voie dissimilatrice
Métabolisme énergétique
NO3
-
NO2
-
NH3NH
4+
N2
Chaînes de transport d'e-
Voie dissimilatrice
Perte d'azote
NR A
NR : Nitrate Réductase
NO2
-
NH4
+GLN
Acides aminés
Gain d'azote
Voie assimilatrice
NR B
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Les chimioorganotrophes : Les fermentations
Métabolisme énergétique
OXYDANT 1 = OXYDANT 2
Réducteur2 Oxydant 1
T
ATP
Réducteur1 Oxydant1
TH2
T : coenzyme oxydé
Acides, alcools...
Glucose (C6H
12O
6) Pyruvate
Fermentations Pyruvate
Glycolyse
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Les chimio-litotrophes
Métabolisme énergétique
Bactéries Réducteur 1 Oxydant 2 Produits
NitrobacterNitrosomonasThibacillus denitrificansThibacillus ferroxydans
Alcalagines et Pseudomonas H2 O2 H2ONO2- O2 NO3-, H2ONH4+ O2 NO2-, H2O
S, H2S NO3- SO42-, N2
Fe2+, S, H2S O2 Fe3+, H2O, H2SO4
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Le cycle de Calvin
Métabolisme énergétique
et interconversion
et hexoses
APG : phosphoglycérateRUBP : ribulose bis-phosphate
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Schéma de la photosynthèse
Métabolisme énergétique
Lumière
e-
ATP
ADP+Pi AH2
A
x H+
y CO2(CHO)n
Phase
lum
ineuse
Phase obscure
Pigment photosynthétique
H2O : cyanobactéries
H2S : bact. pourpres et vertes
succinate : Athiorodaceae
Pouvoir réducteur
CREATION
UTILISATION