- Fermentation anaérobique
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Anaérobie
On appelle milieu anaérobie un milieu où il n'y a pas présence de dioxygène (O2).
Un organisme vivant ou un mécanisme anaérobie n'a pas besoin d'air ou d'oxygène pour fonctionner.
Par exemple un digesteur produit du biogaz en anaérobie.
Le muscle a un fonctionnement anaérobie au début de l'excitation (fermentation lactique).
L'ensemble des conditions de vie des organismes vivants dans un milieu sans oxygène est appelé anaérobiose.
Les bactéries du type aérobie et anaérobie peuvent être identifiées en effectuant une culture en milieu aqueux:
1: Les bactéries à aérobie obligatoire se rassemblent au niveau supérieur de l'éprouvette pour maximiser l'apport en oxygène.
2: Celles à anaérobie obligatoire se tassent au fond de l'éprouvette pour éviter tout contact avec l'oxygène.
3: Pour celles du type aérobie facultative se rassemblent le plus souvent au bout supérieur de l'éprouvette, là où la respiration aérobie est la plus favorisée; mais comme l'absence d'oxygène ne les affectent pas, on peut observer aussi leurs présences tout au long de l'éprouvette.
4: Les bactéries microaérophiles se regroupent dans la partie supérieure de l'éprouvette, à l'exception de l'extrémité car elles n'ont besoin que d'une concentration minime en oxygène pour vivre.
5: Les bactéries anaérobies aérotolérantes se disposent de manière homogène dans l'éprouvette puisque l'oxygène n'a aucun effet sur eux.On observe différents types d'organismes anaérobies :
- Les anaérobies obligatoires qui meurent lorsqu'ils sont exposés à du dioxygène à teneur atmosphérique, et peuvent indifféremment utiliser la fermentation ou la respiration anaérobie.(ex. : bactéries du genre Clostridium)
- Ceux à aérobie facultative peuvent utiliser le dioxygène en présence dans le milieu de culture. En présence d'oxygène, ces organismes peuvent utiliser la respiration aérobie, alors que, en absence d'oxygène, une partie de ces organismes fermentent et la seconde effectue un respiration anaérobie.
- Les organismes aérotolérants peuvent survivre en présence de dioxygène, mais sont anaérobie par nature car ils n'utilisent pas le dioxygène comme accepteur final d'électrons : Ils utilisent exclusivement le mode fermentation.
- Les microaérophiles sont des organismes qui peuvent utiliser l'oxygène, mais dans des concentrations minimes (de l'ordre de la µmole); leurs développements est inhibés dans les conditions normales de concentration en oxygène (près de 200 µmoles). Ainsi pour les Nanérobes qui ne peuvent se développer qu'en présence de concentrations en dioxygène de l'ordre du nanomole. Le mode de respiration principal de ces organismes reste la respiration aérobie, même si une partie peut aussi utiliser la respiration anaérobie.
Plusieurs équations réactionnelles traduisent la fermentation anaérobie :
Les organismes à fermentation anaérobie utilisent le plus souvent la fermentation lactique :
où C6H12O6 est le glucose et C3H6O3 l'acide lactique.
Cette réaction libère approximativement 150 kJ par mol, qui est utilisée pour régénérer 2 ATP à partir de 2 ADP par molécule de glucose. Ceci représente seulement 5 % de l'énergie que peut fournir une molécule de glucose mise en jeu dans une respiration aérobie.
Les plantes, les levures et les bactéries utilisent généralement la fermentation alcoolique quand l'oxygène devient le réactif limitant:
où C6H12O6 est le glucose et C2H5OH l'éthanol.
L'énergie libérée est de 180 kJ par mol qui est elle aussi utilisée pour régénérer 2 ATP à partir de 2 ADP par molécule de glucose.
Les bactéries anaérobies et archaea utilisent ces métabolismes parmi tant d'autres, dont on peut citer la fermentation à l'acide propanoïque, à l'acide butanoïque, au butane-diol, la fermentation à plusieurs acides (en : mixed acid fermentation), la fermentation de Stickland, l'acétogénèse ou encore la méthanogénèse.
Un certain nombre de bactéries anaérobies produisent des toxines (comme le tétanos ou la toxine botulique) qui sont potentiellement dangereuse pour les organismes, particulièrement les humains.
Les anaérobies obligatoires meurent en présence d'oxygène à cause de l'absence d'enzymes capables de catalyser la conversion de toxines crées dans leurs cellules du fait de la présence de dioxygène.
Notes et références
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu d’une traduction de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Anaerobic organism ».
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