Environmental Microbiology and Biochemistry : For First year of the Master’s degree in Environmental Process Engineering

Abstract

Environmental microbiology describes the relationship between microorganisms and their environment. Microorganisms include bacteria, fungi, algae, and yeast. Each category is characterized by a classification based on several parameters, such as morphology and anatomy. Bacterial morphology refers to the shape of bacterial cells, their dimensions, and their arrangements. As for anatomy, it illustrates the various organelles that make up a bacterium, such as the flagella, the capsule, the cell wall, the cytoplasmic membrane, and the cytoplasm. Thus, each component plays a role in the life cycle of bacteria. The bacterial cell is composed of organic and inorganic matter, represented by the formula C5H7O2N. Microorganisms need basic elements such as water, nitrogen, sulfur, phosphorus, minerals, and specific elements for their growth. Their study is based on sampling and microscopic observation. Microorganisms are found in all ecosystems: in the soil, in aquatic environments, in the air, and in wastewater. They play a very important role in the environment, such as in the nitrogen (N), carbon (C), oxygen (O), sulfur (S), and phosphorus (P) cycles. Bacteria have the ability to break down proteins into amino acids, carbohydrates into sugars, and lipids into fatty acids (CH3-(CH2)n-COOH). Cellulosic waste and hydrocarbons are also biodegraded by specific strains of bacteria and fungi. For each compound, biodegradation occurs in several stages. The degradation process is known as enzymology, characterized by enzyme kinetics (the Michaelis-Menten hypothesis), which studies the rate of chemical or biochemical reactions in which the enzyme (E) converts the substrate (S) into a product (P) without altering the equilibrium state. Keywords: Environmental microbiology, Microorganisms, Environmental biochemistry, Biodegradation, Enzymology. Résumé Résumé La microbiologie de l’environnement décrit la relation qui existe entre les micro-organismes et leur environnement. Les micro-organismes regroupent les bactéries, les champignons, les algues et les levures. Chaque catégorie est caractérisée par une classification en se basant sur plusieurs paramètres comme la morphologie et l’anatomie. La morphologie des bactéries porte sur la forme des cellules bactériennes, leurs dimensions et leurs arrangements. Quant à l’anatomie, elle illustre les différents organites qui constituent une bactérie comme les flagelles, la capsule, la paroi, la membrane cytoplasmique, le cytoplasme. Ainsi chaque constituant joue un rôle dans le cycle de vie des bactéries. La cellule bactérienne est constituée de matière organique et inorganique représentée par la formule C5H7O2N. Les micro-organismes ont besoin des éléments élémentaires comme l’eau, l’azote, le soufre, le phosphore, les éléments minéraux et les éléments spécifiques pour leur croissance. Leur étude est basée sur l’échantillonnage et l’observation aux microscopes. Les micro-organismes se trouvent dans tous les écosystèmes : le sol, dans les milieux aquatiques, dans l’air et dans les eaux usées. Ils jouent un rôle très important dans l’environnement tels que le cycle d’azote (N), de carbone ©, d’oxygène (O), du soufre (S) et du phosphore (P). Les bactéries ont la capacité de dégrader les protéines en acides aminés, les glucides en oses et les lipides en acides gras (CH3-(CH2) n-COOH). Les déchets cellulosiques et les hydrocarbures sont aussi biodégradés par des souches de bactéries et champignons spécifiques. Pour chaque composé, la biodégradation passe par plusieurs étapes. Le processus de dégradation est connu sous le nom d’enzymologie caractérisé par la cinétique enzymatique, (hypothèse de Mickaelis-Menten), qui étudie la vitesse des réactions chimiques ou biochimiques, où l’enzyme (E) transforme le substrat (S) en produit (P) sans modifier l’état d’équilibre. Les mots-clés : La microbiologie de l’environnement, Les micro-organismes, La biochimie de l’environnement, La biodégradation, L’enzymologie. الملخص الملخص يصف علم األحياء الدقيقة البيئية العالقة القائمة والوطيدة بين الكائنات الحية الدقيقة وبيئتها. وتشمل الكائنات الدقيقة البكتيريا والفطريات والطحالب والخميرة والكائنات األولية. تتميز كل فئة بتصنيف يستند إلى عدة معايير مثل الشكل والتشريح. ويتناول شكل البكتيريا، شكل الخاليا البكتيرية وأبعادها وترتيبهاـ أما علم التشريح، فيوضح المكونات الخلوية المختلفة التي تتكون منها البكتيريا، مثل األسواط، والكبسولة، والجدار الخلوي، والغشاء السيتوبالزمي، والسيتوبالزم. وهكذا، يلعب كل مكون دو ًرا في دورة حياة البكتيريـا. تتكون الخلية البكتيرية من مادة عضوية وغير عضوية تتمثل في الصيغة تحتاج الكائنات الحية الدقيقة إلى العناصر األساسية مثل الماء والنيتروجين والكبريت والفوسفور والمعادن والعناصر المحددة من أجل نموها. وتستند دراستها إلى أخذ العينات والمراقبة تحت المجهر توجد الكائنات الحية الدقيقة في جميع النظم البيئية: في التربة، في البيئات المائية، في الهواء، وفي مياه الصرف الصحي وهي تلعب دو ًرا بالغ األهمية في البيئة، مثل دورة النيتروجين و الكربون و االكسجين و الكبريت و الفسفور تتمتع البكتيريا بالقدرة على تحلل البروتينات إلى أحماض أمينية ، والكربوهيدرات الى سكريات و الدهون الى احماض دهنية ، كما تتحلل النفايات السليلوزية والهيدروكنات بيولوجيًا بفعل سالالت معينة من البكتيريا و الفطريات. . يخضع كل مركب لعدة مراحل من التحلل البيولوجي تُعرف عملية التحلل باسم »علم اإلنزيمات«، وتتميز بحركية اإلنزيمات )فرضية ميكايليس-منتن(، التي تدرس . سرعة التفاعالت الكيميائية أو الكيميائية الحيوية، حيث يقوم اإلنزيم بتحويل الركيزة إلى ناتج .دون تغيير حالة التوازن . الكلمات المفتاحية: علم األحياء الدقيقة البيئية، الكائنات الدقيق ة،بيوالكيمياء الحيوية البيئية، التحلل البيولوجي، علم االنزمات.