Fiche de révision : Bases de la nutrition microbienne

📋 Plan du Cours

1. Éléments nutritifs essentiels
2. Sources de carbone, hydrogène et oxygène
3. Sources d’azote, phosphore et soufre
4. Électrons et oxydo-réduction
5. Sources et stockage de l’énergie
6. Types nutritionnels microbiens

📖 1. Éléments nutritifs essentiels

🔑 Notions clés & Définitions

• Besoins nutritifs essentiels : Éléments dont la carence empêche la croissance microbienne.

★ À maîtriser

📌 Les macro-éléments sont nécessaires en grandes quantités et peuvent devenir limitants, tandis que les oligo-éléments sont requis en petites quantités et sont généralement présents à l’état de traces dans l’environnement, par exemple dans l’eau.

• Les macro-éléments non métalliques sont :
  • le carbone
  • l’hydrogène
  • l’azote
  • l’oxygène
  • le phosphore
  • le soufre

Compléments

• Les macro-éléments métalliques sont :

  • le magnésium
  • le fer
  • le potassium
  • le calcium

• Les oligo-éléments métalliques cités sont :

  • le manganèse
  • le cuivre
  • le molybdène
  • le nickel
  • le cobalt
  • le zinc

💡 Astuce mémo

Macro en grandes quantités, oligo en traces

📖 2. Sources de carbone, hydrogène et oxygène

★ À maîtriser

• Le carbone forme le squelette de toutes les molécules organiques, qui est un squelette carbone-hydrogène.

📌 Les microorganismes autotrophes utilisent le CO₂ comme source de carbone inorganique, tandis que les microorganismes hétérotrophes utilisent des molécules organiques préformées provenant d’autres organismes.

Compléments

• Le CO₂ est une molécule inorganique malgré la présence d’un atome de carbone.

• L’hydrogène et l’oxygène sont des éléments essentiels des molécules organiques et sont le plus souvent apportés avec la source de carbone.

💡 Astuce mémo

CO₂ inorganique ≠ carbone organique préformé

📖 3. Sources d’azote, phosphore et soufre

★ À maîtriser

• Les sources inorganiques d’azote citées sont : l’ammoniac ou l’ammonium (NH₃/NH₄⁺), l’azote atmosphérique (N₂), le nitrate (NO₃⁻), utilisable après réduction anabolique

📌 Le phosphore et le soufre peuvent être obtenus sous forme organique, notamment dans les sucres phosphorylés et les acides aminés soufrés, ou sous forme inorganique, notamment comme phosphate (Pi) et sulfate (SO₄²⁻).

Compléments

• Les acides aminés provenant de molécules préformées issues d’autres organismes constituent une source organique d’azote.

• Le phosphore et le soufre sont nécessaires à la synthèse de constituants cellulaires tels que les nucléotides et les acides nucléiques.

📖 4. Électrons et oxydo-réduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Oxydation : Perte d’électrons par une espèce chimique.
• Réduction : Gain d’électrons par une espèce chimique.

★ À maîtriser

📌 Un oxydant accepte des électrons, tandis qu’un réducteur donne des électrons.

📌 Les microorganismes organotrophes tirent leurs électrons de molécules organiques, tandis que les microorganismes lithotrophes les tirent de molécules inorganiques réduites.

Compléments

• Les électrons, issus de molécules réduites à fort pouvoir réducteur, sont nécessaires à la biosynthèse des macromolécules et à d’autres processus consommateurs d’électrons.

💡 Astuce mémo

Oxydant reçoit, réducteur donne

📖 5. Sources et stockage de l’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie : Capacité à fournir un travail, notamment le transport, le mouvement mécanique et la biosynthèse de molécules.

★ À maîtriser

• L’ATP (adénosine triphosphate) est la forme chimique de stockage de l’énergie et la monnaie énergétique de la cellule.

📌 Les microorganismes phototrophes tirent leur énergie de la lumière, tandis que les microorganismes chimiotrophes la tirent de l’oxydation de composés.

Compléments

• La photosynthèse est associée aux microorganismes phototrophes, tandis que la respiration et la fermentation sont associées aux microorganismes chimiotrophes.

📖 6. Types nutritionnels microbiens

★ À maîtriser

• Les types nutritionnels des microorganismes sont définis par leurs sources d’énergie, d’électrons et de carbone.

• La photolithoautotrophie associe la lumière comme source d’énergie, un donneur inorganique d’électrons et le CO₂ comme source de carbone ; elle concerne notamment les bactéries sulfureuses pourpres et vertes ainsi que les cyanobactéries.

• La photoorganohétérotrophie associe la lumière, un donneur organique d’électrons et du carbone organique ; elle concerne notamment les bactéries non sulfureuses pourpres et vertes.

• La chimiolithoautotrophie associe des composés chimiques inorganiques comme source d’énergie, un donneur inorganique d’électrons et le CO₂ comme source de carbone ; les exemples cités comprennent des bactéries oxydant le soufre, l’hydrogène ou le fer, ainsi que des bactéries nitrifiantes.

• La chimioorganohétérotrophie associe des composés chimiques organiques comme source d’énergie, un donneur organique d’électrons et du carbone organique ; elle concerne la plupart des microorganismes et la plupart des bactéries étudiées ou pathogènes.

Compléments

• Un même microorganisme peut adopter plusieurs types nutritionnels selon les conditions environnementales, ce qui traduit une flexibilité métabolique ; un photoorganohétérotrophe peut notamment devenir chimioorganohétérotrophe selon la disponibilité en oxygène.

• Les interconnexions entre types nutritionnels contribuent à l’équilibre des écosystèmes en permettant des cycles de transformation des éléments, notamment entre CO₂ et composés organiques.

💡 Astuce mémo

Énergie, électrons, carbone : photo/chimio, litho/organo, auto/hétéro