Fiche de révision : Métabolisme et diversité bactérienne

📋 Plan du Cours

1. Enzymes et catalyse cellulaire
2. Anabolisme et catabolisme
3. ATP et conservation énergétique
4. Types métaboliques des organismes
5. Respiration et transfert électronique
6. Bactéries et besoins en oxygène
7. Photosynthèse bactérienne

📖 1. Enzymes et catalyse cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Catalyseur : Substance qui abaisse l’énergie d’activation d’une réaction et en augmente la vitesse sans subir de transformation permanente.
• Enzyme : Protéine qui catalyse une réaction cellulaire et accélère sa vitesse de manière très spécifique.

📝 Points essentiels

📌 Dans une réaction enzymatique, les réactifs sont les substrats et les substances formées sont les produits.

• Les enzymes sont réutilisées dans les cellules.

📌 Certaines protéines ont une fonction structurale dans les membranes ou les parois, tandis que les enzymes exercent une fonction catalytique.

📖 2. Anabolisme et catabolisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Métabolisme : Ensemble des processus chimiques intracellulaires.
• Anabolisme : Ensemble des réactions de biosynthèse des cellules, qui nécessitent de l’énergie et produisent des constituants cellulaires à partir de précurseurs.
• Catabolisme : Ensemble des réactions cellulaires qui produisent de l’énergie.

📝 Points essentiels

• L’anabolisme utilise des nutriments et des précurseurs pour produire des macromolécules et d’autres constituants cellulaires.

• L’énergie produite par le catabolisme peut alimenter la biosynthèse, la mobilité et le transport des molécules.

• La fermentation peut produire :
  • des acides
  • des alcools
  • du CO₂
  • des accepteurs d’électrons réduits

💡 Astuce mémo

L’anabolisme construit ; le catabolisme libère de l’énergie.

📖 3. ATP et conservation énergétique

🔑 Notions clés & Définitions

• ATP : Monnaie énergétique de la cellule.

★ À maîtriser

• L’hydrolyse de l’ATP produit de l’ADP, du phosphate inorganique et de l’énergie : $\mathrm{ATP + H_2O \rightarrow ADP + P_i + énergie}$.

• La variation d’énergie libre standard de l’hydrolyse de l’ATP est ΔG⁰’ = −30,5 kJ/mole.

Compléments

• L’ATP est un nucléotide, comme les monomères de l’ARN.

• L’ATP comporte des liaisons phosphoanhydrides.

📖 4. Types métaboliques des organismes

★ À maîtriser

📌 Les phototrophes tirent leur énergie de la lumière, tandis que les chimiotrophes tirent leur énergie de composés chimiques.

📌 Les autotrophes utilisent le CO₂ comme source de carbone, tandis que les hétérotrophes utilisent des composés organiques.

Compléments

📌 Les chimio-organotrophes oxydent des composés organiques, tandis que les chimio-lithotrophes oxydent des composés inorganiques.

• Les composés organiques cités sont :

  • le glucose
  • les pentoses
  • les protéines
  • les lipides

• Les donneurs inorganiques cités comprennent :

  • S⁰
  • H₂S
  • NH₃
  • H₂
  • NO₂⁻
  • Fe²⁺

• Les transporteurs d’électrons cités sont :

  • le NADP⁺
  • le NAD⁺
  • le FAD

💡 Astuce mémo

Phototrophe : lumière ; chimiotrophe : composés chimiques.

📖 5. Respiration et transfert électronique

★ À maîtriser

📌 La respiration aérobie utilise O₂ comme accepteur terminal d’électrons, tandis que la respiration anaérobie peut utiliser NO₃⁻ ou SO₄²⁻.

📌 La fermentation utilise des composés organiques comme accepteurs d’électrons, tandis que la respiration utilise un accepteur terminal dans une chaîne respiratoire.

• Une chaîne de transfert d’électrons associée à la membrane plasmique génère une force proton-motrice sous la forme d’un gradient de protons.

Compléments

• Chez les bactéries aérobies, des protéines de la membrane plasmique forment une chaîne respiratoire, comme dans les mitochondries des cellules eucaryotes.

• La phosphorylation associée au transfert d’électrons peut générer de l’ATP.

💡 Astuce mémo

Chaîne membranaire → force proton-motrice.

📖 6. Bactéries et besoins en oxygène

★ À maîtriser

📌 Les bactéries aérobies obligatoires nécessitent de l’oxygène, tandis que les bactéries aéro-anaérobies facultatives peuvent se développer avec ou sans oxygène.

• Les bactéries anaérobies strictes ne respirent pas l’oxygène et produisent leur énergie cellulaire par fermentation ou par respiration anaérobie, selon les espèces.

Compléments

• Les types respiratoires bactériens cités sont :
  • les bactéries aérobies
  • les bactéries anaérobies strictes
  • les bactéries aéro-anaérobies facultatives
  • les bactéries microaérophiles
  • les bactéries anaérobies aérotolérantes

• Certaines bactéries respirent en anaérobiose en utilisant notamment le fumarate ou le nitrate comme accepteur d’électrons.

• Escherichia coli est naturellement présente dans le microbiote intestinal humain et animal, et la grande majorité de ses souches sont inoffensives.

• Plus de 8 cystites aiguës sur 10 chez la femme sont dues à des souches uropathogènes d’Escherichia coli.

💡 Astuce mémo

Aérobie : utilise l’oxygène ; anaérobie stricte : ne respire pas.

📖 7. Photosynthèse bactérienne

★ À maîtriser

📌 La photosynthèse oxygénique produit de l’oxygène, tandis que la photosynthèse anoxygénique n’en produit pas.

• La photosynthèse anoxygénique capte l’énergie lumineuse et la convertit en ATP sans utiliser l’eau comme donneur d’électrons.

Compléments

• Les bactéries photosynthétiques se distinguent par leurs pigments photorécepteurs, notamment les bactériochlorophylles.

• Les cyanobactéries et les bactéries vertes sulfureuses peuvent être vertes ou bleu-vert, tandis que les rhodobactéries sont pourpres.

• Les bactéries pourpres sulfureuses vivent strictement sans oxygène, en eau profonde, et produisent du soufre en oxydant le sulfure d’hydrogène.

💡 Astuce mémo

Oxygénique : produit O₂ ; anoxygénique : n’en produit pas.