BIO 3524 Mi-session 1

Qu'est-ce qu'un microbe?

Un organisme de taille microscopique, qui peut exister sous sa forme unicellulaire ou en tant que colonie de cellules

Hippocrate

Rejette l'idée que la maladie est causée par des forces surnaturelles, postulait que les maladies avaient des causes naturelles à l'intérieur des patients ou de leur environnement

Marcus Terentius Varro

A proposé que les choses que nous ne pouvons pas voir causent des maladies, certaines créatures minuscules, "animalia minuta", invisibles à l'œil nu, flottent dans l'air et pénètrent dans l'organisme par la bouche et le nez, provoquant des maladies sérieuses

Robert Hooke

A publié Micrographia, qui comprenait des dessins de cellules de vis à liège

Antoni van Leeuwenhoek

A décrit tous les microorganismes connus aujourd'hui, à l'exception des virus

Francesco Redi

A démontré que les grands organismes vivants ne se créent pas spontanément

Premier âge d'or de la microbiologie

Tous les groupes majeurs de microbes ont été identifiés, bactéries et archées, virus, fungi et protistes. L'association des microbes avec les maladies s'est développée

Louis Pasteur

A formulé la théorie des germes de la maladie, qui établit que les microbes ou les germes peuvent causer des maladies, À la source du processus de pasteurisation, qui consiste à chauffer rapidement certains aliments pendant une courte période afin de tuer les germes

Robert Koch

A validé la théorie des germes, a été le premier à isoler des microorganismes pathogènes

Postulats de Koch

Le même microorganisme doit être présent dans tous les cas de la maladie → Isolé le microorganisme des tissues d'un animal mort → Inoculé un animal sain et susceptible avec le microorgranisme → Isolé le microorganisme des tissues de animal expérimental

Deuxième âge d'or de la microbiologie

Stimulée par de nombreuses innovations technologiques, Alexander Fleming a découvert que des moisissures (Penicillium) se développaient dans l'une de ses cultures bactériennes, tuant les colonies bactériennes.

Troisième âge d’or de la microbiologie

Nous vivons actuellement ce troisième âge d’or. L'augmentation de la résistance aux antibiotiques est un défi majeur auquel nous sommes actuellement confrontés

Phase de la découverte

Phase d'observation, d'interaction et d'évolution

Pourquoi la catégorisation est-elle nécessaire lorsqu'on parle des organismes vivants?

Distinguer un être vivant d’un autre, prédire la réponse a un stimulus, communication entre professionnelle

La grande chaîne de l'existence

Une structure hiérarchique d'organismes, contenait un mélange d'entités animées, inanimées et surnaturelles

Taxonomie phylogénétique

Consiste à classer les organismes en groupes selon des similitudes évolutives partagées

Taxonomie

Science de la classification

Phylogénie

Science des relations évolutives entre les organismes

Les bacilles

Minces et de forme rectangulaire

Les Cocci

Forme ronde ou ovale

Les spirales

Trois formes: vibrio, spirillum et spirochète

Fimbriae de type I (commun)

Fibres protéiques rigides avec des adhésines à l'extrémité, permettent l'attachement à des cellules ou à des objets spécifiques

Fimbriae de type IV

Flexible, assurent une "motilité par secousses" ou "par glissement"

Fimbriae de conjugaison

Utilisé pour le processus de conjugaison, établit le contact avec les bactéries réceptrices, facilite le transfert d'ADN de la cellule donneuse à la cellule receveuse

Flagelles

Permet la motilité de la cellule

Glycocalyx

Couche collante de polysaccharides et de petites protéines sécrétées pour entourer la paroi cellulaire, sert de barrière extracellulaire entre la cellule et l'environnement. La haute teneur en eau protège contre la dessiccation.

Glycocalyx - Capsule

Épaisse, fermement liée à la cellule

Glycocalyx - Couche visqueuse

Fine couche soluble dans l’eau

Paroi cellulaire

Un exosquelette relativement poreux qui assure l'intégrité structurelle de la cellule. Empêche la lyse osmotique dans un environnement hypotonique.

Coloration de Gram

Méthode de coloration développé par Hans Christian Gram en 1884

Gram positif

La paroi permet de piéger le 1er colorant (violet), Couche de peptidoglycane très épaisse (20-80 nm) qui contient des glycopolymères d'acide téichoïque essentiels à la viabilité cellulaire

Gram négatif

La paroi ne permet pas de piéger le 1er colorant (violet), Fine couche de peptidoglycane (2 nm)

Membrane cellulaire

Bicouche de phospholipides, contrôle le passage des matières solubles à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule

Certains antimicrobiens ciblent la membrane cellulaire, créant des trous ou la dissolvant. D'après ce que nous avons vu, pouvez-vous envisager des problèmes que cela pourrait causer ?

Attaque aussi les cellules en santé, permet le passage et l’échange, facile à cibler, affecte le matériel génétique ou détruit d’autre partie de la cellule

Biofilm

Mélange de microorganismes dont les cellules se collent les unes aux autres et souvent aussi à une surface

Comment pensez-vous que le fait d'être dans l'espace puisse affecter la croissance bactérienne?

La radiation est une condition dans l'espace qui impacte les microbes et qui peut causer une augmentation dans le taux de mutation génomique

Cytoplasme

Désigne tout ce qui se trouve à l'intérieur de la membrane plasmique

Nucléoïde

Structure de forme irrégulière ressemblant à un noyau, mais sans membrane qui l'entoure, Contient la totalité ou la majeure partie du matériel génétique

Plasmides

Molécules d'ADN indépendantes, fournissent une flexibilité génétique

Ribosomes

Composants cellulaires universels pour la synthèse des protéines

Les compartiments nano

Coquilles de protéines poreuses polyédriques, Contribuent à optimiser les voies métaboliques en créant des zones localisées où les enzymes peuvent interagir avec les substrats. Ex. Les carboxysomes améliorent la fixation du CO2 chez les cyanobactéries

Corps d'inclusion

Peut conserver le glycogène ou les lipides

Vésicules gazeuses

Régule la flottabilité en stockant de l’air

Magnétosomes

Contient des minéraux de fer

Cytosquelette

Réseaux filamenteux à l’intérieur de la cellule, les filaments régulent la division cellulaire en recrutant d'autres protéines pour déposer une nouvelle paroi cellulaire

Gènes principaux

Partie du génome partagée par toutes les souches d'une espèce, Les produits sont essentiels à la fonction cellulaire. Ex. gènes impliqués dans le métabolisme, la croissance et la reproduction

Gènes variables

Présents dans une seule souche ou un sous-groupe de souches, non essentielles à la croissance et à la reproduction. Peuvent fournir des fonctions utiles, telles qu'une virulence accrue

Gènes uniques

Séquences de nucléotides propres à une souche d'une espèce

Phase 1 : Initiation

Les protéines d'initiation se lient à l'ADN et commencent à dérouler les deux brins, l'ADN-hélicase se fixe pour continuer à dérouler et à séparer les deux brins, alors que les protéines stabilisatrices de l'ADN maintiennent les deux brins séparés

Phase 2 : Élongation

La synthèse de l'ADN se produit simultanément dans chaque brin, en utilisant chaque brin existant comme matrice pour la synthèse d'un nouveau brin complémentaire, l'enzyme clé est l'ADN polymérase, qui catalyse l'insertion de nouveaux nucléotides complémentaires

Phase 3 : Terminaison

Les protéines de terminaison bloquent la continuation de l'élongation, des enzymes séparent les deux chromosomes, les protéines du cytosquelette repositionnent l'ADN en préparation de la fission binaire, de sorte que chaque cellule fille en reçoive un

Expression génétique

Processus d'utilisation des gènes pour fabriquer des protéines

Transcription

De gène à ARNm, ajout des bases complémentaires à la matrice, remplace T par U

Le code génétique

Séquence d'ARNm est lue en incréments de trois bases appelés codons

Traduction

ARNm à ribosome, L'allongement de la chaîne implique le déplacement de l'ARNm, un codon à la fois, à travers le ribosome.

Mutation

Changements ou des perturbations dans la séquence d'un gène

Mutation silencieuse

La séquence d'acides aminés n'est pas affectée, la protéine reste active et fonctionnelle

Mutation faux-sens

Le codon muté désigne un acide aminé incorrect, certaines mutations modifient la fonction de la protéine résultante

Mutation non-sens

Le codon muté est maintenant un codon stop, les polypeptides produits seront probablement non fonctionnels

Une situation dans laquelle une mutation faux-sens peut être neutre.

Une mutation faux-sens peut être neutre lorsqu'un acide aminé est remplacé par un acide aminé aux propriétés similaires, ce qui permet à la protéine de continuer à fonctionner normalement

Une situation dans laquelle une mutation silencieuse peut être bénéfique

Une mutation silencieuse peut être bénéfique lorsqu'elle aboutit à une séquence de codons qui a plus d'ARNt à sa disposition, ce qui rend le processus de traduction plus efficace

Mutation par décalage de cadre

Suppressions ou insertions de bases, affecte l'ensemble du cadre de lecture des codons à 3 lettres après le point de changement

Transfert vertical de gènes

Transfert d'informations génétiques, y compris les mutations génétiques, d'un parent à sa progéniture.

Transfert horizontal de gènes

Le mouvement de l'information génétique entre les organismes, transformation, conjugaison et transduction

Éléments transposables

« Gènes sauteurs », •Segments d'ADN qui peuvent se déplacer d'un site à l'autre au sein d'une même molécule d'ADN ou d'une molécule d'ADN à l'autre

Séquence d’insertion

Contient aucune information génétique autre que la transposase, l’enzyme nécessaire pour déplacer les séquences d’insertion dans le génome

Transposons

Séquence plus large flanquée qui peut inclure des gènes à diverses fonctions. Souvent, la résistance aux antibiotiques

Pourquoi les éléments transposables existent-ils ?

Pour transférer de l’information à d’autre cellules, bénéficier de l’effort des autres cellules en “trichant le système”

Transformation

Une cellule bactérienne morte se dégrade et libère l'ADN dans l'environnement et une autre cellule absorbe l’ADN

Conjugaison

Une cellule donneuse produit un fimbriaie de conjugaison qui entre en contact avec une cellule réceptrice

Transduction

Un bactériophage transporte un morceau d'ADN bactérien de la cellule infectée à la cellule hôte réceptrice

Mécanismes de modification génétique qui contribue à la recombinaison génétique

Transformation, Conjugaison, Transduction, Transposons (Chromosomes vers plasmides et vice versa)

Le cycle cellulaire

Croissance cellulaire, réplication de l’ADN et fission binaire

Phase de latence

Dans un nouvel environnement, les bactéries doivent s'adapter à des nutriments modifiés. Nécessité de croître et de répliquer l'ADN pour achever le cycle cellulaire

Phase de croissance exponentielle

Croissance bactérienne évidente, les bactéries sont susceptibles aux antibiotiques pendant cette phase

Phase stationnaire

Lorsque les nutriments s'épuisent, la croissance s'arrête et les cellules cessent de se diviser

Phase de déclin

Les nutriments finissent par être épuisés et les déchets métaboliques s'accumulent, les bactéries meurent à un rythme régulier; quelques cellules restent viables

Dans la plupart des populations bactériennes, un sous-ensemble de cellules a une croissance lente ou nulle, pourquoi cela est-il avantageux?

Comme la plupart des antibiotiques ciblent les parties de la cellule impliquées dans la réplication active, les bactéries qui ne se répliquent pas ne sont pas ciblées par ces bactéries. Par conséquent, les bactéries qui survivent peuvent soit avoir développé/obtenu une résistance aux antibiotiques, soit la personne a cessé de prendre ses antibiotiques plus tôt que nécessaire, ce qui signifie que ces bactéries peuvent maintenant s'adapter au nouvel environnement, qui contient probablement encore des traces non létales de l'antibiotique.