la cin tique de l activit microbienne n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
La cinétique de l’activité microbienne PowerPoint Presentation
Download Presentation
La cinétique de l’activité microbienne

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 25

La cinétique de l’activité microbienne - PowerPoint PPT Presentation


  • 137 Views
  • Uploaded on

La cinétique de l’activité microbienne. Maîtrise BPE. Qu’est ce qui détermine l’intensité du métabolisme vivant en milieu naturel ?. Que nous apprend la biologie par rapport à la démarche des ‘ingénieurs’ ?. Le modèle de Streeter & Phelps, 1925. rivière débit 20m3/s prof 3m larg 50m

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

La cinétique de l’activité microbienne


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
la cin tique de l activit microbienne
La cinétique de l’activité microbienne

Maîtrise BPE

Qu’est ce qui détermine l’intensité du métabolisme vivant en milieu naturel ?

Que nous apprend la biologie par rapport à la démarche des ‘ingénieurs’ ?

le mod le de streeter phelps 1925
Le modèle de Streeter & Phelps, 1925

rivière débit 20m3/s

prof 3m

larg 50m

Rejet 500 000 hab

non traités

O2sat

k1 = 0.04 h-1

kr = 0.02 h-1

L = matière organique biodégradable

exprimée en oxygène (DBO5)

dL/dt = - k1.Lla charge organique est décomposée selon une cinétique d’ordre 1

dO2/dt = - k1.O2 + kr (O2sat-O2)la teneur en oxygène dépend de l’équilibre entre consommation et réaération

le mod le de streeter phelps 1925 2
Le modèle de Streeter & Phelps, 1925 (2)

k1 = 0.04 h-1

kr = 0.02 h-1

rivière débit 20 - 50 m3/s

prof 3m

larg 50m

Rejet 250 000 hab

500 000 hab

750 000 hab

non traités

Q = 50 m3/s

250 000 hab

500 000 hab

750 000 hab

m canismes de l activit organotrophe
Mécanismes de l’activité organotrophe

Croissance sur substrat simple (monosaccharide, acide aminé,…

L’entrée du substrat organique est l’étape limitante

S

Processus enzymatique:

Cinétique de Michaelis-Menten-Monod

k2

k3

S + E  SE  E + P

v3 << v1 et v2

 << S

v = k3 . SE

k1. S . E = k2 . SE

or E =  - SE

d’où k1. S. ( - SE) = k2. SE

et SE = k1. S. / (k2 + k1.S)

v = k3.  . S / ( S + k1/k2 )

ou v = vmax. S / ( S + Ks)

si vmax = k3. 

Ks = k1 / k2

k1

dB/dt = µmax S/(S+Ks) . B

croissance en culture
Croissance en culture

Culture continue

dB/dt = µmax S/(S+Ks) B - dil. B

dS/dt = - µmax/Y S/(S+Ks) B + dil. (So-S)

So

S

B

So

Q

S

B

V

dil = Q/V

dilmax = µmax So/(So+Ks)

Culture batch

S

dB/dt = µmax S/(S+Ks) B

dS/dt = - µmax/Y S/(S+Ks) B

B

Etat stationnaire: µ = dil S = Ks / ((µmax/dil)-1) B = 1/Y (So – S)

croissance sur substrats naturels
Croissance sur substrats naturels

La matière organique naturelle est surtout constituée de macromolécules polymériques: protéines, polysaccharides, lignine, lipides.

 Sous forme polymérique la matière organique n'est utilisable qu'après hydrolyse exoenzymatique

la bi re
La Bière

maltage et brassage (utilisation des enzymes hydrolytiques du germe de céréale)

Certains organismes (ex. les levures) n’ont pas d’exoenzymes:

ils sont tributaires d’un apport de substrats directs monomériques

Comment faire fermenter des polysaccharides?

moisissage (sake: utilisation des capacités hydrolytiques des champignons)

ensalivement (Am. latine, bières de maïs: utilisation des amylases salivaires)

mod le hsb
Modèle HSB

CO2

respiration.

H

S

B

mortalité

hydrol. exoenz.

uptake bact.

croissance

dH/dt = App - emax H/(H+Kh). B

dS/dt = emax. H/(H+Kh). B - bmax S/(S+Ks). B

dB/dt = Y.bmax . S/(S+Ks). B – kd. B

Etat stationnaire: µ = kd S = Ks / ((µmax/kd)-1) B = Y/kd. App

application hsb en rivi re pollu e
Application HSB en rivière polluée

dH/dt = App - emax H/(H+Kh). B

dS/dt = emax. H/(H+Kh). B - bmax S/(S+Ks). B

dB/dt = bmax/Y . S/(S+Ks). B – kd. B

O2

Corg

Act organotrophe

application hsb en rivi re pollu e 2
Application HSB en rivière polluée (2)

dH/dt = App - emax H/(H+Kh). B

dS/dt = emax. H/(H+Kh). B - bmax S/(S+Ks). B

dB/dt = AppB + bmax/Y . S/(S+Ks). B – kd. B

O2

Corg

Act organotrophe

la seine en aval de paris suite1
La Seine en aval de Paris (suite)

nitrates

ammonium

Achères

m canismes de l activit chemolithotrophe
Mécanismes de l’activité chemolithotrophe

Exemple de la nitrification

CO2

O2

CO2

O2

respiration.

NO2-

NO3-

NH4+

croissance

Bnitros

Bnitrat

mortalité

dNH4/dt = App - nitrosmax. NH4/(NH4+KNH4). O2/(O2+KO2nit). Bnitros

dBnitros/dt = Ynit.nitrosmax . NH4/(NH4+KNH4). O2/(O2+KO2nit). Bnitros– kd. Bnitros

dNO2/dt = nitrosmax. NH4/(NH4+KNH4). O2/(O2+KO2nit). Bnitros

- nitratmax. NO2/(NO2+KNO2). O2/(O2+KO2nat). Bnitrat

dBnitros/dt = Ynat.nitratmax . NO2/(NO2+KNO2). O2/(O2+KO2nat). Bnitrat– kd. Bnitrat

slide19

La Seine en aval de Paris (suite)

Achères

nitrates

ammonium

slide20

La Seine en aval de Paris (suite)

Achères

nitrates

ammonium

m canismes de l activit phototrophe production primaire
Mécanismes de l’activité phototrophe (production primaire)

SiO2

CO2

excr

photos

& resp.

S

R

NH4 ou NO3

croissance

F

=biomasse fonctionnelle

PO4

Représentation schématique des processus physiologiques élémentaires impliqués dans la dynamique algale (modèle AQUAPHY, Lancelot et al., 1991. J.Mar.Syst. 2:333-346)

photosynth se
Photosynthèse

réactions claires (génération d’ATP et de pouvoir réducteur cellulaire NAD(P)H)

réactions sombres (fixation du CO2)

relation de Vollenweider

photosynthèse = kmax Chla

kmax : taux maximum de photosynthèse : 1-10 µgC/µgChla.h, selon t°C

I : intensité lumineuse (µE/cm²/s)

Ik : seuil de saturation lumineuse

Chla : teneur en chlorophylle a, mesure de la biomasse algale

relation de Platt

photosynthèse = kmax (1-exp(- I / kmax)) Chla

a: pente initiale de la relation photos-lum,

a:indpdt de la t°C (réaction claires limitantes)

kmax = fn(t°C) (réactions sombres limitantes)

Ik

relation de kmax à la température :

bien représentée par une sigmoïde : f(t°C)= exp - (t°C-topt)² / dti² 

pr l vement de nutriments
Prélèvement de nutriments

La croissance ne s’identifie pas à la photosynthèse : elle doit s'accompagner du prélèvement de nutriments inorganiques: N, P, Si (diatomées) dans les proportions :

C:N:P:Si (molaires) de 106:17:1: 20

prélèvement de N = pmax B

N : concentration ambiante du nutriment inorganique concerné

B : biomasse algale en terme de composants fonctionnels (F)

Kn : constante de demi-saturation

pmax : vitesse maximale de prélèvement

croissance algale limitation par la lumi re et les nutriments
Croissance algale: limitation par la lumière et les nutriments

croissance = µmax S / (S+Ks) . N / (N+Kn) . B

N : concentration ambiante du nutriment inorganique le plus limitante (minimum du terme michaelien)

ou quota intracellulaire en nutriment le plus limitant

S : disponibilité intra cellulaire de précurseurs carbonés (quota cellulaire énergétique)

B : biomasse algale en terme de composants fonctionnels (F)

Kn : constante de demi-saturation

µmax : taux maximum de croissance cellulaire

Le pool de S est déterminé par le bilan des processus de photosynthèse, de croissance, de respiration, de synthèse et de catabolisme des réserves carbonées (R). En présence d’un excédent de S, des substrats carbonés sont excrétés .

respiration: maintenance et coût énérgétique de la croissance

excrétion: pertes passives de monomères issus de la photosynthèse

processus actif

slide25

L’intensité de la lumière et la disponibilité en nutriments déterminent ainsi la composition cellulaire (F,S,R et rapports C/N, C/Chla)