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

Sophie Naud et Sylvie Bardes – Lycée de la Vallée de Chevreuse – mars 2005

Ses rôles ?

Métabolisme énergétique

ATP

Production de biomasse

Divisions cellulaires Anabolisme : molécules néosynthétisées

Production de métabolites

NUTRIMENTS

Mouvements moléculairesMouvements

cellulaires

Sophie Naud et Sylvie Bardes – Lycée de la Vallée de Chevreuse – mars 2005

Les sources d'énergie

Métabolisme énergétique

PHOTONSNUTRIMENTSEnergie chimique Energie lumineuse

CAPTURE +

TRANSFORMATION

Energie CHIMIQUE

ATP, GTP, ...

Sophie Naud et Sylvie Bardes – Lycée de la Vallée de Chevreuse – mars 2005

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

Sophie Naud et Sylvie Bardes – Lycée de la Vallée de Chevreuse – mars 2005

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=

Sophie Naud et Sylvie Bardes – Lycée de la Vallée de Chevreuse – mars 2005

Les chimiotrophes : nature du réducteur 1

Métabolisme énergétique

Réducteur 1X-

Oxydant 1X'

ne-

Source de carbonne =

minéralorganique

autotrophehétérotrophe

Sophie Naud et Sylvie Bardes – Lycée de la Vallée de Chevreuse – mars 2005

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

Sophie Naud et Sylvie Bardes – Lycée de la Vallée de Chevreuse – mars 2005

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

Sophie Naud et Sylvie Bardes – Lycée de la Vallée de Chevreuse – mars 2005

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/

Sophie Naud et Sylvie Bardes – Lycée de la Vallée de Chevreuse – mars 2005

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

Sophie Naud et Sylvie Bardes – Lycée de la Vallée de Chevreuse – mars 2005

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