Cours 2 - Structure et composition des bactéries

Question 1

Énoncez les 7 composantes de la structure des bactéries

Answer 1

1. Les membranes
2. Le cytoplasme
   - eau
   - nucléoïde
   - ribosomes
   - corps d’inclusions
3. La paroi
4. Glycocalyx
5. les pili et fimbrae
6. Les flagelles
7. Les spores

(voir image diapo 2)

Question 2

Donnez la description + composition (4) de la membrane cytoplasmique

Answer 2

Description : Fine structure essentielle à la survie qui entoure la cellule

Composition (mosaïque fluide):

• Bicouche de phospholipides
• Hopanoïdes (stabilité de la membrane - absence de cholestérol)
• Oligosaccharides : glycolipides
• Protéines membranaires (plus abondantes que chez les eucaryotes)

Question 3

Nommez les 5 fonctions de la membrane cytoplasmique

Answer 3

1. Limite le cytoplasme
2. Barrière de perméabilité sélective
3. Métabolisme : respiration, photosynthèse, synthèse de lipides et constituants de la paroi
4. Détection des signaux (chimiotactisme –> ils sont capables de se diriger vers qqch après la détection d’un signal = MAIS seulement pour les bactéries ayant des flagelles)
5. Transport des éléments nutritifs et des déchets

Question 4

V ou F?

Toutes des bactéries ont la même composition membranaire.

Answer 4

FAUX.

Archaebactéries : composition des lipides différente (adaptation aux milieu hostiles)

Question 5

Quelles sont les cibles des antitbiotiques?

Answer 5

Parois cellulaire (peptidoglycanes) et “membrane cellulaire”

La membrane de phospholipide = cible de certains antibiotiques = fuites

Question 6

Nommez et décrivez les 2 types de protéines membranaires présentes chez les bactéries

Answer 6

1- Protéine périphérique: Faiblement associée à la membrane

2- Protéine intrinsèque: Fortement associée à la membrane, insoluble. Des glucides peuvent s’y attachés à l’extérieur. Fonction: transport, sécrétion, transfert d’électron…

Question 7

Nommez et expliquez un type de système membranaire interne.

Answer 7

Mésosome.

Invagination profonde de la membrane plasmique en forme de vésicule (fonction inconnue)

Question 8

V ou F?

Toutes les bactéries présente le même type d’invagination de la membrane plasmique, soit le mésosome.

Answer 8

FAUX.

Il existe d’autres type de systèmes membranaires internes présente chez quelques bactéries (ie. Cyanobactéries, bactéries pourpres, bactéries ayant une activité de respiration intense (bactéries nitrifiantes)

*Plusieurs invagination membranaire : augmente la quantité de protéines (respiration ou synthèse) + augmente la surface à l’intérieure de la cellule

Question 9

Le cytoplasme est composé d’eau, de corps d’inclusions, de ribosomes et un nucléoïde. Expliquez ces structures brièvement.

Answer 9

• Inclusions: Granules composées de matières organiques ou inorganiques
• Ribosomes: Site de la synthèse protéique (ils lis le message de l’ARN et le traduit en une série d’acide aminée pour la synthèse protéique)
• Nucléoïde: Région dense et irrégulière qui contient l’ADN (1 chromosome; plasmide) et l’ARN

Question 10

V ou F?

TOUTES les bactéries possèdent des ribosomes et un nucléoïde, mais seulement certaines espèces continennent des corps d’inclusions dans leur cytoplasme.

Answer 10

VRAI

Question 11

Donnez la description, la cause ainsi que les différent types (6) de matières organiques /inorganiques qui composent les inclusions cytoplasmique (retrouvé chez CERTAINES espèces bactérienne).

Answer 11

Description : Granules composées de matières organiques ou inorganiques (réserves). Visible au microscope optique et/ou électronique **Peuvent être entourées ou non d’une membrane (un seul feuillet)

Cause: Éléments nutritifs en excès

Types:

• Glycogène (polymère de glucose): source de C et d’énergie
• Polyhydroxybutyrate (PHB): réverse de C et d’énergie(lipide)
• Vacuoles gazeuse (bactéries aquatiques, permet de flotter)
• Réserve de P: granule volutine ou polyphosphate (ATP)
• Réserve de S : donneur d’électrons (H2S) pour les bactéries photosynthétiques pourpres
• Inclusion de fer (magnétite): permet à certaines bactéries de s’orienter avec le champ magnétique (magnétosome)

Question 12

Le nucléoïde est caratérisé par:

a) Des corps d’inclusions chez certaines bactéries
b) Invagination de la membrane plasmique qui forme l’enveloppe du nucléoïde
c) Repliement du seul chromosome

Answer 12

c)

voir image diapo 11

Question 13

Donnez la définition + fonctions (3) de la paroi des bactéries

Answer 13

Définition: Structure solide à l’extérieur de la membrane plasmique

Fonctions:

• Morphologie bactérienne
• Protection contre la lyse osmotique
• Essentielle

Question 14

V ou F?

La paroi cellulaire est retrouvé et essentielle pour toutes les espèces procayotes.

Answer 14

FAUX.

Mais présente chez une GRANDE MAJORITÉ des procaryotes.

Question 15

Donnez la composition de la paroi des bactéries

Answer 15

Peptidoglycane (muréine) : polymère de glucides* ramifiés reliés par de courts peptides**.

*Glucides (polysaccharide) : NAM = acide N-AcétylMuramique (unique)
NAG = acide N-AcétylGlucosamine

**Peptides (aa) : D-alanine, L-alanine, acide D-glutamique, acide diaminopimélique (analogue de la lysine), L-lysine

VOIR IMAGE P. 13

Question 16

La paroi cellulaire peut-elle être altérée? Expliquez.

Answer 16

OUI, par la lysosyme + pénicilline

Lysosyme: Présent dans les larmes et la salive –> Hydrolyse (coupe) la liaison (lien glycosidique) qui unit le N-acétylmuramique (NAM) au N-acétylglucosamine (NAG)

Pénicilline:

• Empêche la formation des ponts peptidiques
• Bactéries seules à posséder peptidoglycane, donc seules affectées
• Gram- plus résistantes car membrane externe protège

*Voir images p.14

Question 17

Expliquez les pontages du peptidoglycane

Answer 17

Il existe principalement 2 types de paroi chez les bactéries: Elles se distinguent surtout par le type de pontage et la quantité de peptidoglycane:

Les parois des bactéries de type Gram positive et Gram négative

*Voir pontage sur diapo 15

Question 18

Nommez les caractéristiques des Gram+ (3) et Gram- (5) (et ce qui les différencient)

Answer 18

Gram+ :

1) Couche peptidoglycane = BEAUCOUP plus abondante
2) Présence d’acides téichoïdes et lipotéichoïques (seulement chez Gram+)
3) Périplasme peu abondant ou inexistant (espace entre peptidoglycane et membrane - espace périplasmique)

Gram- :

1) 2 membranes = on ne voit pas chez les Gram+ (membrane externe : présence LPS (lipopolysaccharides) seulement chez Gram- –> produit long filament qui sort de la cellule)
2) Peu de peptidoglycane
3) Espace périplasmique (périplasme) important
4) Présence de protéines transmembranaires (porines (perméabilité) + lipoprotéines (points d’ancrage))
5) Absence d’acides teichoïques et lipotéichoïques

Question 19

Quelles sont les 3 fonctions de la membrane externe des Gram- ?

Answer 19

1) Protection contre la lyse
2) Résistance à certains antibiotiques
3) Rétention d’enzymes au niveau du périplasme

Question 20

Nommez la structure qui a une fonction importante de protection chez les Gram- + ce qui la compose (3).

Answer 20

Lipopolysaccharide (LPS)

1) Lipide A (enfoui dans le feuillet externe). Souvent toxique faisant du LPS une endotoxine (cause de la fièvre). Stabilise la membrane
2) Polysaccharide central (charge négative) composé de KDO et de sucres
3) Chaîne latérale O ou antigène O (polysaccharides très variables)

VOIR DIAPO 20

Question 21

Quelles sont les 4 étapes de la coloration de Gram en laboratoire établie par M. Hans Christian Gram (1884) ?

Answer 21

1) Cristal violet : 1 minute
2) Lugol (Iode) : 1 minute
3) Alcool : 30 sec. –> alcool interagit avec lipide (plus de lipides chez gram+) et retient la coloration
4) Safranine : 1 minute

Question 22

V ou F?

Suite à la coloration de Gram, les Gram + seront d’une couleur rose et les Gram- seton violette.

Answer 22

FAUX

C’est l’inverse. Les Gram+ seront violette et Gram- seront rose (car retiennent pas la coloration puisqu’elles ne possèdent pas autant de lipides que les Gram+)

Question 23

Que compose la capsule bactérienne?

Answer 23

Le glycocalyx

Question 24

Quelles sont les composantes externes à la paroi?

Answer 24

• Capsule
• Fimbriae
• Flagelle
• Pili

Question 25

Expliquez la composition + fonctions (3) du glycocalyx Nommez 2 (A, B) structure composées de glycocalyx + leur description Qu'est-ce que la couche S?

Answer 25

Couche de polysaccharides entourant la paroi bactérienne Fonctions: - Adhérence - Protection contre les bactériophages et le système immunitaire (bactérie pathogènes = possèdent paroi) (phagocytose) - Protection contre la déshydratation A) Capsule : Strucutre bien organisée qui s'enlève difficilement B) La couche mucoïde: Structure diffuse non-organisée qui s'enlève facilement Couche S: Couche de protéines et glycoprotéines (protège, rigidité + adhérence)

Question 26

Décrire les Fimbriae (2) et donnez leur fonctions (4)

Answer 26

(environ 1000 cellules) - Structure filamenteuses minces à la surface cellulaire qui ne sont visible qu'au microscope électronique - Composés de protéines disposées en forme d'hélice (environ 3 à 10 nm de diamètre et plusieurs micromètres de long) Fonctions: Adhérence, biofilms, facteurs de virulence et mobilité (fimbriae de type IV)

Question 27

Décrire les pili sexuels (2) et donnez leur fonctions (2)

Answer 27

(de 1-10 pili/cellule) - Structure similaire aux fimbriae, mais un peu plus épaisse (environ 10 nm diamètre) - Déterminés génétiquement par des plamsides Fonctions: Conjugaison et récepteurs pour les bactériophages

Question 28

Décrire les flagelles bactériens (3 caractéristiques)

Answer 28

1) Appendices locomoteurs s'étendant à l'extérieur de la membrane cytoplasmique et de la paroi cellulaire 2) Ils mesurent de 15 à 20 micromètres de long et ont 20 nm de diamètre 3) Présents chez environ 50% des procaryotes

Question 29

Nommez les 4 types de flagelles possibles.

Answer 29

1) Monotriche: 1 seul flagelle à une extrémité (polaire) 2) Lophotriche : Touffe de flagelles à une ou deux extrémités 3) Amphitriche : 1 flagelle à chaque extrémité 4) Péritriche: Flagelles distribués sur toute la surface

Question 30

Quels sont les 3 éléments qui forment la structure d'un flagelle?

Answer 30

Filament, crochet et corps basal

Question 31

Décrire le filament, crochet et corps basal qui compose un flagelle.

Answer 31

1) Filament: - Partie la plus longue qui émane de la surface de la cellule - Cylindre creux (non flexible) formé de flagellines - Forme d'hélice pouvant se régénérer 2) Crochet: - Segment court et courbe qui unit le filament au corps basal - Plus large que le flagelle 3) Corps basal (très complexe): - C'est le moteur fournissant l'énergie nécessaire à la rotation du flagelle - Enfoui dans la cellule (paroi et membrane) - Différente selon Gram+ ou Gram- VOIR diapo 28

Question 32

Le chimiotactisme peut se faire selon 2 milieux. Lesquels? Quel est sont mécanisme général? Conclusion par rapport à ces deux milieux?

Answer 32

1) Avec un gradient de concentration 2) Sans gradient de concentration Mécanisme général: Série de course et culbutes -- ils se déplacent n'importe où (à noter la fréquence) La fréquence des culbutes diminue quand la bactérie s'approche à la solution attaractive plus concentrée Cela est possible grâce à l'interaction entre récepteurs et molécule attractive DONC, lorsqu'il y a présence d'élément attirant (plus concentrés): 1- Courses sont plus longues 2- Culbutes sont moins fréquentes VOIR diapo 31

Question 33

Donnez la définition de l'endospore bactérienne et de la sporulation.

Answer 33

Endospore bactérienne: Organite facultatif qui se forme au sein du cytoplasme de certaines espèces de bactéries au moment de stress. L'endospore diffère de la cellule végétative par sa forme, sa structure, son équipement enzymatique et par sa résistance. La sporulation: est le phénomène de différenciation qui conduit de la forme végétative à l'endospore. La cellule mère restante est appelée sporange.

Question 34

Nommez les 4 caractéristiques des endospores + les 4 types d'endospores possibles.

Answer 34

Caractéristiques: - Résistance à la chaleur, sécheresse, UV et désinfectants chimiques - Certaines endospores sont restées viables pendant plus de 100 000 ans! - Composées d'acide dipicolinique complexé au Ca++ (15% du poids sec) - Petites protéines acido-solubles (SASP) liées à l'ADN ``` Types d'endospores: 1-Centrale 2-Subterminale 3-Terminale 4-Sporange gonflé (Voir p.32) ```

Question 35

Nommez les 4 composantes qui forment la structure de l'endospore + leurs caractéristiques

Answer 35

1-Exosporium (EX) : enveloppe mince et délicate 2-Tunique (SC) : plusieurs couches protéiques assez épaisse + imperméabilité (toxines et produits chimiques) 3-Cortex (CX) : occupe plus de la moitié du volume de la spore + constitué de peptidoglycane + la paroi de la spore (CW) est dans le cortex 4- Protoplaste: nucléoïde (N) et ribosomes cytoplasmique (CR) + métaboliquement inerte

Question 36

Donnez les 7 phases du mécanisme de la sporulation (en ordre)

Answer 36

1- Formation d'un filament du matériel nucléaire 2-Invagination de la membrane (séparation de l'ADN) 3-La membrane entoure la préspore (double) 4-Formation du cortex, accumulation d'ac. dipicolinique et de calcium 5-Formation e la tunique (protéines) 6-Endospore arrive à maturité 7- Lyse de la sporange ***VOIR DIAPO 36

Question 37

Expliquez ce qu'est la germination + les 3 étapes de son mécanisme

Answer 37

Lorsque les conditions deviennent favorables, l'endospore peut germer et donner naissance à une cellule active Mécanisme: 1- Activation (étape réversible) 2- Germination (gonflement, rupture de la tunique, perte de résistance) 3- Croissance (émergence, synthèse de nouveaux composés = bactérie active)