Fiche de révision : Cellule procaryote et structures bactériennes

📋 Plan du Cours

1. Morphologie et taille bactériennes
2. Paroi et peptidoglycane
3. Membranes et échanges cellulaires
4. Ribosomes et génome bactérien
5. Inclusions et réserves cellulaires
6. Structures de surface et mobilité
7. Endospores et comparaison cellulaire

📖 1. Morphologie et taille bactériennes

★ À maîtriser

• Les bactéries présentent principalement une forme sphérique ou ovoïde appelée coque ou coccus, une forme cylindrique en bâtonnet appelée bacille, une forme hélicoïdale ou une forme filamenteuse.

📐 Formule — Pour une cellule sphérique, la surface et le volume vérifient $S=4\pi r^2$ et $V=\frac{4}{3}\pi r^3$.

📌 Le rapport surface/volume est plus élevé chez une petite cellule que chez une grande cellule, puisqu’il vaut 3 pour une cellule de rayon 1 μm contre 1,5 pour une cellule de rayon 2 μm.

Compléments

• Une cellule sphérique de rayon 1 μm possède une surface de 12,6 μm², un volume de 4,2 μm³ et un rapport surface/volume de 3.

💡 Astuce mémo

Petite cellule = grand rapport S/V ; grande cellule = petit rapport S/V

📖 2. Paroi et peptidoglycane

🔑 Notions clés & Définitions

• Peptidoglycane : Composé de la paroi bactérienne constitué de N-acétylglucosamine, de N-acétylmuramique et de tétrapeptides reliés entre eux.

★ À maîtriser

📌 Les bactéries Gram positives possèdent une paroi épaisse et de structure simple, tandis que les bactéries Gram négatives possèdent une paroi fine et de structure complexe.

• Le tétrapeptide comprend:

  • L-Ala
  • D-Glu
  • L-Lys ou DAP
  • D-Ala

• Chez les bactéries Gram négatives, l’enveloppe comprend une membrane externe portant le LPS, un espace périplasmique d’environ 12 nm et une fine couche de peptidoglycane de 1 à 3 nm.

Compléments

• Chez les bactéries Gram positives, le peptidoglycane mesure environ 20 à 80 nm d’épaisseur et est associé à des acides téichoïques et lipo-téichoïques.

• Le LPS des bactéries Gram négatives est organisé en lipide A, KDO, core et chaîne latérale O spécifique, cette dernière comprenant généralement 20 à 40 unités.

📌 Les mycobactéries, les mycoplasmes et les archées constituent des exceptions aux parois bactériennes classiques, avec notamment une pseudo-paroi chez les archées, dépourvue de NAM et de DAP et comportant des liaisons β1-3.

💡 Astuce mémo

Gram + : paroi épaisse et simple ; Gram − : paroi fine et complexe

📖 3. Membranes et échanges cellulaires

★ À maîtriser

• La membrane plasmique bactérienne contient environ 40 % de fraction lipidique et 60 % de fraction protéique.

📌 Les archées peuvent posséder une monocouche lipidique formée de tétraéthers de glycérol, tandis que les membranes bactériennes sont organisées en bicouche de phospholipides.

• Les fonctions de la membrane plasmique sont:
  • contrôle des échanges cellulaires
  • production d’énergie
  • ancrage de structures externes

Compléments

• Les membranes des bactéries et des archées ne contiennent pas de stérols, sauf chez les mycoplasmes, et certaines bactéries possèdent des hopanoïdes.

💡 Astuce mémo

Contrôle des échanges → production d’énergie → ancrage des structures externes

📖 4. Ribosomes et génome bactérien

★ À maîtriser

• Les ribosomes procaryotes sont des ribosomes 70S constitués de deux sous-unités, 50S et 30S.

• 🔄 La réplication et la séparation du chromosome suivent ces étapes: réplication à partir de l’origine de réplication, liaison de chaque copie à la membrane, croissance de la membrane, séparation des deux copies

Compléments

• La sous-unité 30S contient l’ARN 16S et 21 protéines, tandis que la sous-unité 50S contient les ARN 23S et 5S et 34 protéines.

• Les ribosomes représentent 80 à 90 % de l’ARN cellulaire procaryote.

💡 Astuce mémo

Origine de réplication → séparation des copies → division cellulaire

📖 5. Inclusions et réserves cellulaires

★ À maîtriser

• Les inclusions bactériennes sont des accumulations de substances organiques ou inorganiques, visibles au microscope optique lorsqu’elles sont suffisamment grandes et colorées spécifiquement.

• Le PHB et le glycogène sont des réserves de carbone et des sources d’énergie, tandis que la cyanophycine est une réserve d’azote et une source d’énergie.

• Les vacuoles à gaz sont des tubes creux délimités par une paroi protéique qui favorisent la flottaison près de la surface pour capter la lumière nécessaire à la photosynthèse.

Compléments

• Les granules de soufre constituent une réserve d’électrons et une source d’énergie chez des bactéries sulfureuses phototrophes ou lithotrophes.

• La magnétite Fe3O4 des magnétosomes permet l’orientation et la migration de bactéries aquatiques dans le champ géomagnétique.

💡 Astuce mémo

C-N-E : carbone, azote, électrons

📖 6. Structures de surface et mobilité

🔑 Notions clés & Définitions

• Capsule : Polymère de surface qui contribue à la résistance à la dessiccation et à la prédation, à la virulence et à l’adhérence aux substrats solides ou aux tissus.
• Flagelle : Le flagelle est une structure bactérienne spécialisée dans la mobilité, dont la longueur peut atteindre 15 à 20 μm et le diamètre environ 20 nm chez E. coli.

★ À maîtriser

• Les plasmides conjugatifs sont généralement grands, d’environ 100 kb, et présents en 1 à 2 copies par cellule, tandis que les plasmides non conjugatifs sont petits, de quelques kb, et présents à au moins 40 copies par cellule.

Compléments

• Les plasmides peuvent être des plasmides R, Col, métaboliques ou de virulence et conférer des propriétés particulières aux bactéries.

📌 Les fimbriae participent à l’adhérence, tandis que les pili sont notamment associés à la conjugaison bactérienne.

💡 Astuce mémo

Capsule : adhérence et protection ; flagelle : mobilité

📖 7. Endospores et comparaison cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Endospore : L’endospore est une structure bactérienne comprenant notamment un exosporium, une tunique, un cortex, une paroi sporale et une partie centrale contenant l’ADN.

★ À maîtriser

• 🔄 La sporulation comprend notamment:

  1. cellule végétative
  2. formation de la pré-spore
  3. maturation de la spore
  4. spore mature

• 🔄 La germination suit trois étapes:

  1. activation
  2. initiation
  3. émergence

Compléments

📌 La cellule procaryote se distingue des cellules eucaryotes végétales et animales par l’organisation spécifique de ses structures cellulaires, présentée dans la comparaison finale du cours.

💡 Astuce mémo

Activation → initiation → émergence

📊 Tableaux de synthèse

Parois Gram positives et Gram négatives