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7.1 : Introduction aux tests biochimiques Partie I - Biologie

7.1 : Introduction aux tests biochimiques Partie I - Biologie


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Résultats d'apprentissage

  • Observer et interpréter les réactions de fermentation de bactéries représentatives dans des bouillons de sucre rouge au phénol, distinguer respiration et fermentation, discuter des conditions dans lesquelles ces réactions se produisent.
  • Observer et interpréter la fermentation du sucre et la formation de sulfure d'hydrogène dans les géloses inclinées TSI, discuter de l'objectif des ingrédients critiques dans les géloses inclinées TSI, distinguer les différentes fermentations du sucre, interpréter les réactions TSI.
  • Découvrez le rôle des enzymes extracellulaires dans les bactéries, observez l'hydrolyse de l'hydrolyse de la caséine

A. Fermentation des glucides

Fermentation est un processus métabolique que certains micro-organismes utilisent pour décomposer des substrats tels que le glucose et d'autres sucres lorsque O2 n'est pas disponible ou n'a pas pu être utilisé par le micro-organisme. La fermentation comprend les réactions de glycolyse (où une seule molécule de glucose est décomposée en 2 molécules de pyruvate), ainsi que des réactions supplémentaires qui produisent une variété de produits finaux (acides, alcools, gaz). Les produits finaux sont caractéristiques des espèces bactériennes individuelles. Gardez à l'esprit que les microbes sont très polyvalents, le substrat de fermentation ne fait pas doivent être des sucres, il peut même contenir des composés inhabituels comme des aromatiques (benzoate), du glycérol (sucre-alcool) et de l'acétylène (hydrocarbures) !

Une grande partie de l'énergie d'origine dans le substrat reste dans les liaisons chimiques des produits finaux organiques, comme l'acide lactique ou l'éthanol. Par exemple, un déchet de fermentation est l'éthanol, il a tellement d'énergie stockée qu'il peut être utilisé dans des solutions d'essence à brûler/brûler pour libérer cette énergie stockée dans ses liaisons chimiques.

Notez que la fermentation est principalement un mécanisme de régénération du NAD+ lorsque le processus respiratoire ne se produit pas. La fermentation a également tendance à produire des déchets qui peuvent s'accumuler dans l'environnement extracellulaire. En revanche, les déchets laissés après la production d'ATP par respiration aérobie sont limités au CO2 et H2O. Il peut y avoir de nombreux produits finaux issus de la fermentation, dont beaucoup sont utiles pour nous, mais pas nécessairement les microbes. Nous utilisons de nombreux produits de fermentation, aussi divers que des antibiotiques, des alcools et une variété d'aliments. Les microbes tels que les levures et les bactéries sont génétiquement modifiés pour produire des produits de fermentation précieux.

Bien que la molécule de substrat ultime pour la fermentation soit toujours le glucose, certaines bactéries utilisent des réactions chimiques supplémentaires pour convertir d'autres monosaccharides ainsi que des disaccharides en glucose. Par conséquent, les bactéries peuvent être différenciées à la fois en fonction de leur capacité à fermenter divers glucides, ainsi que des produits finaux résultant du processus de fermentation.

Le milieu utilisé pour tester la fermentation des glucides est un bouillon nutritif qui contient un glucide fermentescible (généralement un monosaccharide ou un disaccharide), de la peptone (acides aminés) ainsi qu'un indicateur de pH. Le pH du milieu est ajusté à environ 7,5, il apparaît donc orange/rouge lors de l'utilisation indicateur de pH rouge de phénol. Ces types de tubes de fermentation glucidique sont donc appelés Bouillons au rouge de phénol (sucre). Si l'hydrate de carbone dans le milieu est fermenté et que des produits finaux acides se forment, un le changement de couleur en jaune en résultera (voir image 1 tubes A et C). Parfois, les bactéries ne fermentent pas les glucides, mais décomposent les protéines produisant de l'ammoniac (NH3) dans le milieu de croissance. Dans ce cas, le milieu deviendra plus alcalin et apparaîtra rouge (voir image 1 tube B).

Certaines bactéries produisent des gaz lors de la fermentation d'un glucide. Pour détecter ces gaz, un métro Durham est utilisé. Il s'agit d'un petit tube de verre inversé qui est placé dans le tube de verre plus grand contenant le milieu de fermentation (voir image 1). Si des gaz (typiquement du CO2) sont produites pendant le processus de fermentation, une bulle se formera au sommet du tube Durham (voir tube A). Si vous voyez une bulle dans le tube Durham, le milieu sera également acide. Les milieux de fermentation glucidiques sont souvent utilisés pour différencier les membres de la famille des entérobactéries (p. Escherichia coli, Enterobacter aerogenes) de chacun d'eux.

Image 1 : Réactions de fermentation produites par Escherichia coli dans des bouillons de sucre rouge au phénol contenant des sucres de dextrose, de saccharose et de lactose. Image de Janie Sigman, York Technical College, Rock Hill, Caroline du Sud.

Dans de nombreux tests métaboliques, des produits finaux sont produits qui modifient le pH du milieu. Pour mesurer ce changement de pH, des indicateurs de pH (produits chimiques qui changent de couleur en fonction du pH) sont inclus dans le milieu. Certains indicateurs de pH courants sont le rouge de phénol, le violet de bromocrésol et le bleu de bromothymol. Chaque indicateur de pH a une plage de valeurs de pH sur laquelle il change de couleur (voir ci-dessous).

Indicateur de pH
rouge de phénol< pH 6,8 = jaunepH 6,8 – 7,4 = rougepH >7,4 = rose/magenta
violet de bromocrésol< pH 6,8 = jaune> 6,8 pH = violet
bleu de bromothymol< pH 6,0 = jaunepH 6,1 – 7,5 = vertpH >7,5 = bleu

Tableau 1: Indicateurs de pH

Regarder la vidéo 1 : Tests de sucre rouge de phénol

Regardez la vidéo 1 : comment effectuer des tests de sucre au phénol rouge. Vidéo de Microbial zoo (3:40). URL : https://youtu.be/W8JWINjlXqQ

B. Gélose inclinée triple sucre-fer (TSI)

Triple sucre de fer (TSI) La gélose est un milieu utilisé pour différencier les bactéries entériques. Il contient trois glucides - glucose, lactose et saccharose et un indicateur de pH rouge de phénol. Le milieu est généralement fabriqué sous forme de gélose «inclinée» dans un tube de verre. Les bactéries sont inoculées dans la pente du milieu et dans la partie profonde (appelée la crosse), où elle est anaérobie.

Il y a 3 réactions possibles dans la gélose TSI. Tout d'abord, s'il ne fait que fermenter le glucose, alors la pente et le mégot jaunissent en raison de la production de sous-produits acides, mais après quelques heures, le mégot reste jaune mais la pente elle-même peut redeviendra rouge à mesure que les conditions alcalines réapparaissent à cause de la digestion des peptones et de la production de composés d'ammonium. Deuxièmement, si le lactose ou le saccharose, ou les deux, sont fermentés, il y aura suffisamment d'acide produit pour que la pente et le culot restent jaunes. Troisièmement, si aucun hydrate de carbone n'est fermenté, la pente et la crosse resteront d'une couleur rouge alcaline.

La production de gaz (CO2) à partir de la fermentation glucidique est notée par la présence de craquelures ou fissures dans le milieu. S'il y a beaucoup de gaz, des portions du milieu peuvent même être poussées vers le haut du tube (Image 2, tube du milieu, remarquez l'espace au fond du tube).

Une autre chose que les tests sur gélose TSI sont la production de sulfure d'hydrogène, car il contient des ions fer et du thiosulfate de sodium. Certaines bactéries utilisent le thiosulfate dans leur métabolisme et libèrent du sulfure d'hydrogène. Le sulfure d'hydrogène réagit avec le fer, donnant du sulfure de fer, qui est un précipité noir, le milieu apparaîtra noir (Image 3 et 4).

Image 2 : La gélose triple sucre-fer (TSI) a été utilisée pour cultiver et différencier diverses bactéries. Le tube 1 (extrême gauche) est le témoin non ensemencé. Le tube 2 (deuxième à partir de la gauche) a été inoculé avec Pseudomonas aeruginosa et affiche une pente rouge sans changement de couleur dans la crosse, indiquant un manque de fermentation. Le tube 3 (centre) a été ensemencé avec Escherichia coli et affiche une pente jaune et une crosse jaune, ce qui indique la fermentation du glucose et du lactose et/ou du saccharose. Il présente également des fissures dans la gélose et un soulèvement de la crosse, ce qui indique une production de gaz. Le tube 4 (deuxième à partir de la droite) a été ensemencé avec une culture non identifiée et présente une pente rouge et un mégot jaune, ce qui indique que le glucose a été fermenté avec production d'acide. Le tube 5 (à l'extrême droite) a été inoculé avec du Gram positif Staphylococcus aureus et présente une pente jaune et un talon jaune, indiquant la fermentation du glucose et du lactose et/ou du saccharose. Contrairement au tube 3, il n'y a aucune preuve de production de gaz. Tous les tubes ont été incubés à 37°C pendant 24 heures. (Clarissa Kaup et J. L. Henriksen, Bellevue University, Bellevue, NE)

Image 3: Proteus mirabilis dans une pente triple sucre fer (TSI). Cet organisme ne fermente que le glucose, indiqué par la coloration rouge de la gélose. L'inclinaison est rouge en raison de l'épuisement du glucose et de la digestion ultérieure des protéines dans la gélose. Il y a une grosse bulle de dioxyde de carbone dans la partie inférieure droite du tube, et le précipité noir indique que du sulfure d'hydrogène a été produit. Image de Diane Hartman, Université Baylor, Waco, Texas.

Image 4: Proteus vulgaris dans une pente triple sucre fer (TSI). Cet organisme fermente le glucose et le saccharose. L'acide fait jaunir l'indicateur rouge de phénol dans la gélose. Il y a une petite bulle de dioxyde de carbone dans la partie inférieure droite du tube. Le précipité noir indique que du sulfure d'hydrogène a été produit. Im age par Diane Hartman, Baylor University, Waco, TX.

Image 5: Alcaligènes fécales dans une pente triple sucre fer (TSI). Cet organisme ne fermente pas les sucres donc le milieu reste rouge (aucun acide n'est produit dans la pente ou la crosse). L'inclinaison devient une nuance de rouge plus foncé indiquant que l'organisme utilise la protéine dans le milieu et produit des déchets alcalins. Il n'y a pas de production de dioxyde de carbone et de sulfure d'hydrogène (pas de précipité noir). Image de Diane Hartman, Université Baylor, Waco, Texas.

Regarder la vidéo : comment ensemencer et interpréter les géloses inclinées TSI

Regarder la vidéo: comment ensemencer et interpréter une gélose inclinée TSI. Vidéo par MCCC Microbiology (1:35) URL : https://youtu.be/FuOcN3wB0VM

C. Enzymes extracellulaires : hydrolyse de la caséine

Une exoenzyme, ou enzyme extracellulaire, est une enzyme qui est sécrétée par une cellule dans l'environnement et qui fonctionne à l'extérieur de cette cellule. Les exoenzymes sont produites par les cellules procaryotes et eucaryotes. Le plus souvent, ces enzymes sont impliquées dans la dégradation de macromolécules plus grosses. La décomposition de ces macromolécules plus grosses est essentielle pour permettre à leurs plus petits composants de traverser la membrane cellulaire et d'entrer dans la cellule. Les bactéries et les champignons produisent également des exoenzymes pour digérer les nutriments dans leur environnement, et ces organismes peuvent être utilisés pour effectuer des tests de laboratoire afin d'identifier la présence et la fonction de ces exoenzymes. Certaines espèces pathogènes utilisent également des exoenzymes comme facteurs de virulence pour favoriser leur propagation.

Certaines bactéries sécrètent des enzymes extracellulaires appelées protéinases qui décomposent les protéines. Le lait contient de grosses protéines appelées caséine. Certaines bactéries sécrètent caséinases qui décomposent la caséine à l'extérieur de la cellule bactérienne afin que les produits plus petits (par exemple, les acides aminés) puissent être transportés à l'intérieur de la cellule et métabolisés davantage.

Gélose au lait (qui contient du lait en poudre) est utilisé pour détecter la présence de caséinases bactériennes. Ce milieu (Image 6) est trouble car lorsque le lait est mélangé à la gélose, la caséine forme un colloïde à travers lequel la lumière ne peut pas passer. La présence de caséinases peut être détectée en observant un éclaircissement dans la gélose autour de la croissance bactérienne, ce qui indique que les caséines ont été décomposées en produits finaux transparents (acides aminés et peptides), qui sont ensuite repris par les cellules (image 7 ).

Image 6 (plaque de gauche) : La gélose au lait contient du lait écrémé (lactose et caséine), de la peptone et de la gélose. De nombreux organismes peuvent se développer sur ce milieu. Ce milieu est utilisé pour détecter la production de protéases/caséinases qui digèrent la caséine en peptides solubles. Il en résulte une zone claire. Les peptides solubles peuvent alors être absorbés par la cellule. La caséine est responsable de la couleur blanche du lait. Lorsqu'elle est digérée par des exoenzymes, la gélose blanche devient claire et incolore.

Image 7 (plaque de droite): Gélose au Lait ensemencée avec (A) Pseudomonas aeruginosa, où l'hydrolyse de la caséine est indiquée par une zone d'éclaircissement autour de la colonie en croissance (la couleur verte masquant l'éclaircissement dans la gélose est le pigment bactérien diffusable pyocyanine); (B) Serratia marcescens, où l'hydrolyse de la caséine est indiquée par une zone d'éclaircissement autour de la colonie en croissance (le pigment rouge de la bactérie est dû à la production de prodigiosine) ; (C) Escherichia coli, pas d'hydrolyse de la caséine, remarquez qu'il n'y a pas de zone de dégagement autour de la ligne de culture. Images de Tasha Sturm, Cabrillo College, Aptos, Californie.


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Chimie générale, partie II :
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Chimie Organique Partie I :
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Chimie Organique Partie II :
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Tests biochimiques

Les tests biochimiques sont des tests qui aident à l'identification et à la différenciation des bactéries en fonction de leurs activités métaboliques. Chaque bactérie utilise certains composés (tels que les glucides, les protéines, les composés organiques) en fonction de la disponibilité des enzymes ou des conditions environnementales appropriées (disponibilité ou manque d'oxygène).

Le produit final de telles réactions peut être détecté soit par des changements de pH, soit en utilisant des produits chimiques indicateurs. Les résultats finaux de telles réactions métaboliques constituent la base de l'identification et de la différenciation des bactéries soit au niveau du genre, soit jusqu'au niveau de l'espèce.

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Contenu

En 1676, Anton van Leeuwenhoek a observé des bactéries et d'autres micro-organismes à l'aide d'un microscope à lentille unique de sa propre conception. [2]

En 1796, Edward Jenner a développé une méthode utilisant la variole pour immuniser avec succès un enfant contre la variole. Les mêmes principes sont utilisés pour développer des vaccins aujourd'hui.

Dans la foulée, Louis Pasteur conçoit également en 1857 des vaccins contre plusieurs maladies comme la fièvre charbonneuse, le choléra aviaire et la rage ainsi que la pasteurisation pour la conservation des aliments. [3]

En 1867, Joseph Lister est considéré comme le père de la chirurgie antiseptique. En stérilisant les instruments avec de l'acide phénique dilué et en l'utilisant pour nettoyer les plaies, les infections postopératoires ont été réduites, rendant la chirurgie plus sûre pour les patients.

Entre 1876 et 1884, Robert Koch a fourni de nombreuses informations sur les maladies infectieuses. Il a été l'un des premiers scientifiques à se concentrer sur l'isolement de bactéries en culture pure. Cela a donné naissance à la théorie des germes, un certain micro-organisme étant responsable d'une certaine maladie. Il a développé une série de critères autour de cela qui sont devenus connus comme les postulats de Koch. [4]

Une étape importante en microbiologie médicale est la coloration de Gram. En 1884, Hans Christian Gram a développé la méthode de coloration des bactéries pour les rendre plus visibles et différenciées au microscope. Cette technique est aujourd'hui largement utilisée.

En 1910, Paul Ehrlich a testé plusieurs combinaisons de produits chimiques à base d'arsenic sur des lapins infectés par la syphilis. Ehrlich a ensuite découvert que l'arsphénamine s'est avérée efficace contre les spirochètes de la syphilis. Les arsphénamines ont ensuite été rendues disponibles en 1910, connues sous le nom de Salvarsan. [5]

En 1929, Alexander Fleming a développé la substance antibiotique la plus couramment utilisée à l'époque et aujourd'hui : la pénicilline.

En 1939, Gerhard Domagk a trouvé des souris Prontosil rouges protégées contre les streptocoques et les staphylocoques pathogènes sans toxicité. Domagk a reçu le prix Nobel de physiologie, ou médecine, pour la découverte du sulfamide. [5]

Le séquençage de l'ADN, une méthode développée par Walter Gilbert et Frederick Sanger en 1977, [6] a provoqué un changement rapide dans le développement de vaccins, de traitements médicaux et de méthodes de diagnostic. Certains d'entre eux incluent l'insuline synthétique qui a été produite en 1979 à l'aide d'ADN recombinant et le premier vaccin génétiquement modifié a été créé en 1986 pour l'hépatite B.

En 1995, une équipe de l'Institute for Genomic Research a séquencé le premier génome bactérien Haemophilus influenzae. [7] Quelques mois plus tard, le premier génome eucaryote était achevé. Cela s'avérerait inestimable pour les techniques de diagnostic. [8]

Les infections peuvent être causées par des bactéries, des virus, des champignons et des parasites. L'agent pathogène qui cause la maladie peut être exogène (acquis à partir d'une source externe environnementale, animale ou d'autres personnes, par exemple la grippe) ou endogène (à partir d'une flore normale, par exemple la candidose). [21]

Le site par lequel un microbe pénètre dans le corps est appelé le portail d'entrée. [22] Ceux-ci incluent les voies respiratoires, le tractus gastro-intestinal, le tractus génito-urinaire, la peau et les membranes muqueuses. [23] Le portail d'entrée pour un microbe spécifique dépend normalement de la façon dont il se déplace de son habitat naturel à l'hôte. [22]

Les maladies peuvent se transmettre d'un individu à l'autre de différentes manières. Ceux-ci incluent : [22]

  • Contact direct - Toucher un hôte infecté, y compris le contact sexuel
  • Contact indirect - Toucher une surface contaminée - Tousser ou éternuer - Ingérer des aliments ou des sources d'eau contaminés
  • Transmission aéroportée - Agent pathogène porteur de spores - Un organisme qui ne provoque pas de maladie lui-même mais transmet l'infection en véhiculant des agents pathogènes d'un hôte à un autre - Un objet ou une substance inanimée capable de transporter des germes ou des parasites infectieux
  • Environnement - Infection nosocomiale (Infections nosocomiales)

Comme d'autres agents pathogènes, les virus utilisent ces méthodes de transmission pour pénétrer dans le corps, mais les virus diffèrent en ce sens qu'ils doivent également pénétrer dans les cellules réelles de l'hôte. Une fois que le virus a accédé aux cellules de l'hôte, le matériel génétique du virus (ARN ou ADN) doit être introduit dans la cellule. La réplication entre les virus est très variée et dépend du type de gènes impliqués dans ceux-ci. La plupart des virus à ADN s'assemblent dans le noyau tandis que la plupart des virus à ARN se développent uniquement dans le cytoplasme. [24] [25]

Les mécanismes d'infection, de prolifération et de persistance d'un virus dans les cellules de l'hôte sont cruciaux pour sa survie. Par exemple, certaines maladies telles que la rougeole utilisent une stratégie selon laquelle elle doit se propager à une série d'hôtes. Dans ces formes d'infection virale, la maladie est souvent traitée par la propre réponse immunitaire de l'organisme et, par conséquent, le virus doit se disperser vers de nouveaux hôtes avant d'être détruit par une résistance immunologique ou la mort de l'hôte. [26] En revanche, certains agents infectieux tels que le virus de la leucémie féline, sont capables de résister aux réponses immunitaires et sont capables d'atteindre une résidence à long terme au sein d'un hôte individuel, tout en conservant la capacité de se propager dans des hôtes successifs. [27]

L'identification d'un agent infectieux pour une maladie mineure peut être aussi simple qu'une présentation clinique telle qu'une maladie gastro-intestinale et des infections cutanées. Afin de faire une estimation éclairée du microbe qui pourrait être à l'origine de la maladie, des facteurs épidémiologiques doivent être pris en compte, tels que la probabilité d'exposition du patient à l'organisme suspecté et la présence et la prévalence d'une souche microbienne dans une communauté.

Le diagnostic d'une maladie infectieuse est presque toujours initié par la consultation des antécédents médicaux du patient et la réalisation d'un examen physique. Des techniques d'identification plus détaillées impliquent la culture microbienne, la microscopie, les tests biochimiques et le génotypage. D'autres techniques moins courantes (telles que les rayons X, les tomodensitogrammes, les tomodensitogrammes ou la RMN) sont utilisées pour produire des images d'anomalies internes résultant de la croissance d'un agent infectieux.

Culture microbienne Modifier

La culture microbiologique est la principale méthode utilisée pour isoler les maladies infectieuses à étudier en laboratoire. Des échantillons de tissus ou de fluides sont testés pour la présence d'un agent pathogène spécifique, qui est déterminé par croissance dans un milieu sélectif ou différentiel.

Les 3 principaux types de supports utilisés pour les tests sont : [28]

  • Culture solide : Une surface solide est créée à l'aide d'un mélange de nutriments, de sels et d'agar. Un seul microbe sur une plaque de gélose peut alors se développer en colonies (clones où les cellules sont identiques les unes aux autres) contenant des milliers de cellules. Ceux-ci sont principalement utilisés pour la culture de bactéries et de champignons.
  • Culture liquide : Les cellules sont cultivées dans un milieu liquide. La croissance microbienne est déterminée par le temps mis par le liquide pour former une suspension colloïdale. Cette technique est utilisée pour le diagnostic des parasites et la détection des mycobactéries. [29]
  • Culture cellulaire : Les cultures cellulaires humaines ou animales sont infectées par le microbe d'intérêt. Ces cultures sont ensuite observées pour déterminer l'effet du microbe sur les cellules. Cette technique est utilisée pour identifier les virus.

Microscopie Modifier

Les techniques de culture utilisent souvent un examen microscopique pour aider à l'identification du microbe. Des instruments tels que des microscopes optiques composés peuvent être utilisés pour évaluer les aspects critiques de l'organisme. Cela peut être effectué immédiatement après le prélèvement de l'échantillon sur le patient et est utilisé en conjonction avec des techniques de coloration biochimique, permettant la résolution des caractéristiques cellulaires. Les microscopes électroniques et les microscopes à fluorescence sont également utilisés pour observer plus en détail les microbes à des fins de recherche. [30]

Tests biochimiques Modifier

Des tests biochimiques rapides et relativement simples peuvent être utilisés pour identifier les agents infectieux. Pour l'identification bactérienne, l'utilisation de caractéristiques métaboliques ou enzymatiques est courante en raison de leur capacité à fermenter les glucides selon des schémas caractéristiques de leur genre et de leur espèce. Les acides, les alcools et les gaz sont généralement détectés dans ces tests lorsque les bactéries sont cultivées dans des milieux liquides ou solides sélectifs, comme mentionné ci-dessus. Afin d'effectuer ces tests en masse, des machines automatisées sont utilisées. Ces machines effectuent plusieurs tests biochimiques simultanément, en utilisant des cartes avec plusieurs puits contenant différents produits chimiques déshydratés. Le microbe d'intérêt réagira avec chaque produit chimique d'une manière spécifique, facilitant son identification.

Les méthodes sérologiques sont des tests de laboratoire très sensibles, spécifiques et souvent extrêmement rapides utilisés pour identifier différents types de micro-organismes. Les tests sont basés sur la capacité d'un anticorps à se lier spécifiquement à un antigène. L'antigène (généralement une protéine ou un glucide fabriqué par un agent infectieux) est lié à l'anticorps, ce qui permet d'utiliser ce type de test pour des organismes autres que des bactéries. Cette liaison déclenche alors un enchaînement d'événements facilement et définitivement observables selon le test. Des techniques sérologiques plus complexes sont connues sous le nom de dosages immunologiques. En utilisant une base similaire à celle décrite ci-dessus, les dosages immunologiques peuvent détecter ou mesurer des antigènes provenant soit d'agents infectieux, soit des protéines générées par un hôte infecté en réponse à l'infection. [28]

Réaction en chaîne par polymérase Modifier

Les tests de réaction en chaîne par polymérase (PCR) sont la technique moléculaire la plus couramment utilisée pour détecter et étudier les microbes. [31] Par rapport à d'autres méthodes, le séquençage et l'analyse sont définitifs, fiables, précis et rapides. [32] Aujourd'hui, la PCR quantitative est la principale technique utilisée, car cette méthode fournit des données plus rapides par rapport à un test PCR standard. Par exemple, les techniques PCR traditionnelles nécessitent l'utilisation d'électrophorèse sur gel pour visualiser les molécules d'ADN amplifiées une fois la réaction terminée. La PCR quantitative ne l'exige pas, car le système de détection utilise la fluorescence et des sondes pour détecter les molécules d'ADN au fur et à mesure qu'elles sont amplifiées. [33] En plus de cela, la PCR quantitative élimine également le risque de contamination qui peut survenir au cours des procédures PCR standard (transfert du produit PCR dans les PCR suivantes). [31] Un autre avantage de l'utilisation de la PCR pour détecter et étudier les microbes est que les séquences d'ADN de microbes ou de souches infectieuses nouvellement découvertes peuvent être comparées à celles déjà répertoriées dans les bases de données, ce qui permet à son tour de mieux comprendre quel organisme est à l'origine de la maladie infectieuse. et donc quelles méthodes de traitement pourraient être utilisées. [32] Cette technique est la norme actuelle pour détecter les infections virales telles que le SIDA et l'hépatite.

Une fois qu'une infection a été diagnostiquée et identifiée, les options de traitement appropriées doivent être évaluées par le médecin et les microbiologistes médicaux consultants. Certaines infections peuvent être traitées par le système immunitaire de l'organisme, mais les infections plus graves sont traitées avec des médicaments antimicrobiens. Les infections bactériennes sont traitées avec des antibactériens (souvent appelés antibiotiques), tandis que les infections fongiques et virales sont traitées respectivement avec des antifongiques et des antiviraux. Une large classe de médicaments appelés antiparasitaires est utilisée pour traiter les maladies parasitaires.

Les microbiologistes médicaux font souvent des recommandations de traitement au médecin du patient en fonction de la souche du microbe et de ses résistances aux antibiotiques, du site de l'infection, de la toxicité potentielle des médicaments antimicrobiens et de toute allergie médicamenteuse du patient.

En plus des médicaments spécifiques à un certain type d'organisme (bactéries, champignons, etc.), certains médicaments sont spécifiques à un certain genre ou espèce d'organisme et ne fonctionneront pas sur d'autres organismes. En raison de cette spécificité, les microbiologistes médicaux doivent tenir compte de l'efficacité de certains médicaments antimicrobiens lorsqu'ils formulent des recommandations. De plus, les souches d'un organisme peuvent être résistantes à un certain médicament ou classe de médicaments, même lorsqu'il est généralement efficace contre l'espèce. Ces souches, appelées souches résistantes, présentent un grave problème de santé publique d'une importance croissante pour l'industrie médicale à mesure que la propagation de la résistance aux antibiotiques s'aggrave. La résistance aux antimicrobiens est un problème de plus en plus problématique qui entraîne des millions de décès chaque année. [34]

Alors que la résistance aux médicaments implique généralement des microbes inactivant chimiquement un médicament antimicrobien ou une cellule arrêtant mécaniquement l'absorption d'un médicament, une autre forme de résistance aux médicaments peut résulter de la formation de biofilms. Certaines bactéries sont capables de former des biofilms en adhérant aux surfaces des dispositifs implantés tels que les cathéters et les prothèses et en créant une matrice extracellulaire à laquelle d'autres cellules peuvent adhérer. [35] Cela leur fournit un environnement stable à partir duquel les bactéries peuvent se disperser et infecter d'autres parties de l'hôte. De plus, la matrice extracellulaire et la couche externe dense de cellules bactériennes peuvent protéger les cellules bactériennes internes des médicaments antimicrobiens. [36]

La microbiologie médicale ne concerne pas seulement le diagnostic et le traitement des maladies, elle implique également l'étude des microbes bénéfiques. Il a été démontré que les microbes sont utiles dans la lutte contre les maladies infectieuses et la promotion de la santé. Des traitements peuvent être développés à partir de microbes, comme le démontre la découverte de la pénicilline par Alexander Fleming ainsi que le développement de nouveaux antibiotiques du genre bactérien Streptomyces parmi beaucoup d'autres. [37] Non seulement les micro-organismes sont une source d'antibiotiques, mais certains peuvent également agir comme des probiotiques pour offrir des avantages pour la santé de l'hôte, tels qu'une meilleure santé gastro-intestinale ou l'inhibition des agents pathogènes. [38]


Test de bêta-glucuronidase (test MUG)

Pour identifier Escherichia coli. Escherichia coli produit l'enzyme β-D-glucuronidase, qui hydrolyse les dérivés β-D-glucopyranoside-uroniques en aglycones et en acide D-glucuronique. Aperçu des tests biochimiques pour différencier les cocci à Gram positif


Laboratoire d'analyse des nutriments alimentaires

Laboratoire d'analyse des éléments nutritifs des aliments Laboratoire d'analyse des éléments nutritifs des aliments Objectif : Le but de cette expérience était d'effectuer des tests biochimiques pour détecter la présence d'amidon, de vitamine C, de sucre, de protéines et de lipides. Les résultats détermineront les composés organiques spécifiques trouvés dans les solutions inconnues. Matériaux : Les matériaux utilisés dans cette expérience étaient des tubes à essai, une tasse à mesurer, un crayon de couleur, un bain-marie, des gants, inconnu cinq, inconnu six, eau, solution d'iode, solution d'amidon, dichloroindophénol, acide ascorbique, solution de Benedict, solution de sucre, solution de protéines , réactif biuret, huile végétale, Soudan IV. Méthode : Préparez quatre tubes à essai, en étiquetant chacun 1, 2, 3 et 4. A. Test d'iode pour l'amidon 1. 5 ml d'eau et 4 gouttes de solution d'iode ont été placés dans chacun des quatre tubes à essai. 2. 10 gouttes d'eau ont été ajoutées au tube 1. 3. 10 gouttes de solution d'amidon ont été ajoutées au tube 2. 4. 10 gouttes de cinq inconnu ont été ajoutées au tube 3. 5. 10 gouttes de six inconnu ont été ajoutées au tube 4 6. Enregistrez tout changement de couleur. B. Test d'indophénol pour la vitamine C 1. 20 gouttes de solution d'indophénol, dichloroindophénol, ont été ajoutées à chacun des quatre tubes à essai. 2. 3 gouttes d'eau ont été ajoutées au tube 1. 3. 3 gouttes de vitamine C, acide ascorbique, ont été ajoutées au tube 2.

  1. 3 gouttes de cinq inconnus ont été ajoutées au tube 3.
  2. 3 gouttes de six inconnus ont été ajoutées au tube 4.
  3. Shake the vials and record color changes.
  4. If no color change occurs, add more of the respective solution, 1 drop at a time until color change. C. Benedict’s Test for Reducing Sugars
  5. 5 ml of water and 20 drops of Benedict’s solution was placed into each of the four test tubes.
  6. 10 drops of water was added to tube 1.
  7. 10 drops of sugar solution was added to tube 2.
  8. 10 drops of unknown five was added to tube 3.
  9. 10 drops of unknown six was added to tube 4.
  10. Each of the four test tubes was placed in the hot water bath for five minutes.
  11. Remove after five minutes and record color changes. D. Biuret Test for Protein
  12. 5 ml of water was added to each of the four test tubes.
  13. 10 drops of water was added to tube 1.
  14. 10 drops of protein solution was added to tube 2.
  15. 10 drops of unknown five was added to tube 3.
  16. 10 drops of unknown six was added to tube 4.
  17. 30 drops of biuret reagent was added to each of the four test tubes.
  18. Record color changes. E. Sudan IV Test for Lipid

were visible. The bubbles represent carbon dioxide, coming to the conclusion it was a carbonated beverage. Discussion: 1. Each test includes a positive and negative control, and two unknowns. The positive control contains the substance of interest and the negative control contains the one without it. The controls aided to clarify the unknowns. The iodine test included water, starch solution, un- known five, and unknown six. Starch reacts with iodine to form a blackish color if it does not re- act, it remains yellow-ish brown. The indophenol test included water, ascorbic acid, unknown five, and unknown six. Ascorbic acid bleaches a blue solution of indophenol, turning it colorless. The Benedict’s test included water, sugar solution, unknown five, and unknown six. During the hot water bath, the cupric ions of the reagent are reduced by the sugar to cuprous ions, forming an orangish color. The Biuret test included water, protein solution, unknown five, and unknown six. The copper ions react with peptide bonds to form a pink/purple color if protein is not present, the solution remains clear. The Sudan IV test included water, vegetable oil, unknown five, and unknown six. Sudan IV is insoluble in water when mixed with water and oil, it will form a fat layer. 2. Plants store carbohydrates in the form of starch. Iodine test for starch would determine the form of carbohydrate stored in a plant. Iodine does not react with different shaped carbohy- drates, so the negative and positive controls in this experiment will provide the answer. 3. There would be no reaction with glycine because the biuret test is used to detect pep- tide bonds and glycine is the simplest amino acid. 4. Sucrose would be a negative control in Benedict’s solution because it is a non-reducing sugar that does not reduce copper sulphate.


Résumé du chapitre

ATP functions as the energy currency for cells. It allows the cell to store energy briefly and transport it within the cell to support endergonic chemical reactions. The structure of ATP is that of an RNA nucleotide with three phosphates attached. As ATP is used for energy, a phosphate group or two are detached, and either ADP or AMP is produced. Energy derived from glucose catabolism is used to convert ADP into ATP. When ATP is used in a reaction, the third phosphate is temporarily attached to a substrate in a process called phosphorylation. The two processes of ATP regeneration that are used in conjunction with glucose catabolism are substrate-level phosphorylation and oxidative phosphorylation through the process of chemiosmosis.

7.2 Glycolysis

Glycolysis is the first pathway used in the breakdown of glucose to extract energy. It was probably one of the earliest metabolic pathways to evolve and is used by nearly all of the organisms on earth. Glycolysis consists of two parts: The first part prepares the six-carbon ring of glucose for cleavage into two three-carbon sugars. ATP is invested in the process during this half to energize the separation. The second half of glycolysis extracts ATP and high-energy electrons from hydrogen atoms and attaches them to NAD + . Two ATP molecules are invested in the first half and four ATP molecules are formed by substrate phosphorylation during the second half. This produces a net gain of two ATP and two NADH molecules for the cell.

7.3 Oxidation of Pyruvate and the Citric Acid Cycle

In the presence of oxygen, pyruvate is transformed into an acetyl group attached to a carrier molecule of coenzyme A. The resulting acetyl CoA can enter several pathways, but most often, the acetyl group is delivered to the citric acid cycle for further catabolism. During the conversion of pyruvate into the acetyl group, a molecule of carbon dioxide and two high-energy electrons are removed. The carbon dioxide accounts for two (conversion of two pyruvate molecules) of the six carbons of the original glucose molecule. The electrons are picked up by NAD + , and the NADH carries the electrons to a later pathway for ATP production. At this point, the glucose molecule that originally entered cellular respiration has been completely oxidized. Chemical potential energy stored within the glucose molecule has been transferred to electron carriers or has been used to synthesize a few ATPs.

The citric acid cycle is a series of redox and decarboxylation reactions that remove high-energy electrons and carbon dioxide. The electrons temporarily stored in molecules of NADH and FADH2 are used to generate ATP in a subsequent pathway. One molecule of either GTP or ATP is produced by substrate-level phosphorylation on each turn of the cycle. There is no comparison of the cyclic pathway with a linear one.

7.4 Oxidative Phosphorylation

The electron transport chain is the portion of aerobic respiration that uses free oxygen as the final electron acceptor of the electrons removed from the intermediate compounds in glucose catabolism. The electron transport chain is composed of four large, multiprotein complexes embedded in the inner mitochondrial membrane and two small diffusible electron carriers shuttling electrons between them. The electrons are passed through a series of redox reactions, with a small amount of free energy used at three points to transport hydrogen ions across a membrane. This process contributes to the gradient used in chemiosmosis. The electrons passing through the electron transport chain gradually lose energy, High-energy electrons donated to the chain by either NADH or FADH2 complete the chain, as low-energy electrons reduce oxygen molecules and form water. The level of free energy of the electrons drops from about 60 kcal/mol in NADH or 45 kcal/mol in FADH2 to about 0 kcal/mol in water. The end products of the electron transport chain are water and ATP. A number of intermediate compounds of the citric acid cycle can be diverted into the anabolism of other biochemical molecules, such as nonessential amino acids, sugars, and lipids. These same molecules can serve as energy sources for the glucose pathways.

7.5 Metabolism without Oxygen

Si le NADH ne peut pas être oxydé par respiration aérobie, un autre accepteur d'électrons est utilisé. La plupart des organismes utiliseront une certaine forme de fermentation pour accomplir la régénération du NAD + , assurant la poursuite de la glycolyse. La régénération du NAD+ en fermentation ne s'accompagne pas d'une production d'ATP par conséquent, le potentiel du NADH à produire de l'ATP à l'aide d'une chaîne de transport d'électrons n'est pas utilisé.

7.6 Connections of Carbohydrate, Protein, and Lipid Metabolic Pathways

La dégradation et la synthèse des glucides, des protéines et des lipides sont liées aux voies du catabolisme du glucose. Les sucres simples sont le galactose, le fructose, le glycogène et le pentose. Ceux-ci sont catabolisés lors de la glycolyse. Les acides aminés des protéines se connectent au catabolisme du glucose via le pyruvate, l'acétyl CoA et les composants du cycle de l'acide citrique. La synthèse du cholestérol commence avec les groupes acétyle et les composants des triglycérides proviennent du glycérol-3-phosphate de la glycolyse et des groupes acétyle produits dans les mitochondries à partir du pyruvate.

7.7 Regulation of Cellular Respiration

Cellular respiration is controlled by a variety of means. The entry of glucose into a cell is controlled by the transport proteins that aid glucose passage through the cell membrane. Most of the control of the respiration processes is accomplished through the control of specific enzymes in the pathways. This is a type of negative feedback, turning the enzymes off. The enzymes respond most often to the levels of the available nucleosides ATP, ADP, AMP, NAD + , and FAD. Other intermediates of the pathway also affect certain enzymes in the systems.


The Chemical Biology of Plant Biostimulants

This book brings together different aspects of biostimulants, providing an overview of the variety of materials exploited as biostimulants, their biological activity, and agricultural applications. As different groups of biostimulants display different bioactivity and specificity, advances in biostimulant research is illustrated by different examples of biostimulants, such as humic substance, seaweed extracts, and substances with hormone-like activities. The book also reports on methods used to screen for new biostimulant compounds by exploring natural sources.

Combining the expertise of internationally-renowned scientists and entrepreneurs in the area of biostimulants and biofertilisers, The Chemical Biology of Plant Biostimulants offers in-depth chapters that look at: agricultural functions and action mechanisms of plant biostimulants (PBs) plant biostimulants from seaweed seaweed carbohydrates and the possible role for electron shuttling capacity in elicitation of PB activity of humic substances on plant growth enhancement. The subject of auxins is covered next, followed closely by a chapter on plant biostimulants in vermicomposts. Other topics include: exploring natural resources for biostimulants the impact of biostimulants on whole plant and cellular levels the impact of PBs on molecular level and the use of use of plant metabolites to mitigate stress effects in crops.

  • Provides an insightful introduction to the subject of biostimulants
  • Discusses biostimulant modes of actions
  • Covers microbial biostimulatory activities and biostimulant application strategies
  • Offers unique and varied perspectives on the subject by a team of international contributors
  • Features summaries of publications on biostimulants and biostimulant activity

The Chemical Biology of Plant Biostimulants will appeal to a wide range of readers, including scientists and agricultural practitioners looking for more knowledge about the development and application of biostimulants.


Molecular biology: Activities for Learning

Lesson Plans for the Chemistry of Life Topic

These learning activities cover just about everything in the IB guide for this topic. Lesson plans include resources to use on an interactive whiteboard and worksheets to print. There is a mix of laboratory work, theory lessons, and assessment materials with model answers.

Molecules to metabolism - planning sheet 2.1

This simple sheet sets out the learning objectives, essential questions and some ideas for assessment for the following activities.

Carbon based compounds.

Drawing biological molecules

Students learn how to draw the following molecules glucose, ribose, saturated fatty acid and an amino acid. They answers questions which gives practice in recognition of each molecule activity. This is followed by an extension reading on vitalism and urea.

Visualising molecules

Using online flashcards and a database, students learn how to identify biological molecules and to distinguish between them. Examples included are monosaccharides such as alpha-D-glucose, beta-D-glucose and D-ribose, a disaccharide and lipids such as a saturated fatty acid, a triglyceride, and a phospholipid. There is also a polypeptide, two amino acids linked by a peptide bond and a generalized amino acid.

Water - planning sheet 2.2

This simple sheet sets out the learning objectives, essential questions and some ideas for assessment for the following activities.

Properties of Water.

Glucides et lipides - feuille de planification 2.3

This simple sheet sets out the learning objectives, essential questions and some ideas for assessment for the following activities.

Condensation & Hydrolysis reactions

Time: 1h A teacher led description of how two glucose molecules form a dissacharide by consendation. Followed by an activity to help students to do the same for two amino acids and three fatty acids with glycerol, as in a triglyceride.

Sugar Analysis Expt (new guide)

Time: 1h A practical laboratory activity in which students test different soft drinks for the type of sugar they contain. It is good practice of practical skills for internal assessment and illustrates the differences between polysaccharides, monosaccharides and disaccharides.

Calorimetry experiment. (from Carbohydrates lipids & proteins lesson)

Students carry out a calorific test on lipids and carbohydrates.
They use visualisations from jmol of the structure of cellulose and starch (amylose & amylopectin) and glycogen to answer questions about how each molecule relates to its function.

Dietary problems and BMI

In November 2013, the U.S. Food and Drug Administration (FDA) required the U.S. food industry to completely phase out artificial trans-fats. Why did they do this? This lesson looks at how we modify molecules like fatty acids in the production of food. What is the evidence that trans fats are dangerous in the diet and how can we evaluate the quality of these studies? Students use two methods to calculate their own BMI and then evaluate them.

Proteins - planning sheet 2.4

This simple sheet sets out the learning objectives, essential questions and some ideas for assessment for the following activities

Peptide bond Formation

This short lesson plan could be a homework activity. Students watch a screencast showing simple diagrams to explain the formation of a dipeptide. This builds from basic SL knowledge of amino acid structure. There are slides of further details and some IB style questions.

Structure des protéines

Time: 1h Knowing the four levels of proteins structure help us understand protein functions in the body. In the first activity students model the different components of protein structure using beads and pipe cleaners in the lab. With this understanding students research some functions of proteins and the discover a curious protein folding computer game. Understanding which proteins are active in any one cell at any time is the new holy grail in cancer research and proteomics is already promising huge opportunities for individualised medicine in the near future.

Enzymes - planning sheet 2.5

This simple sheet sets out the learning objectives, essential questions and some ideas for assessment for the following activities

Enzyme Theory

Time: 1h This lesson answers the question, "How do enzymes work?" Students complete some research, work with an online animation, make structured notes using a worksheet then test their knowledge with some self-marking multiple choice questions.

Yeast and Catalase Experiment

Time: 1h Following a short teacher demonstration students carry out a circus of four simple enzyme experiments. These illustrate the effects of Temp, pH and concentration on three enzymes. Most importantly some essential points for design of experiments are identified and lots of practical method are introduced.

Lactose Intolerance & commercial use of lactase enzymes

Time: 1h Students investigate the commercial uses of enzymes and in particular how the use of lactase in food production can help people who are lactose intolerant. A compilation of video clips explains the main issues and a data analysis activity coupled with some research complements the video introduction.

Structure de l'ADN et de l'ARN - feuille de planification 2.6

This simple sheet sets out the learning objectives, essential questions and some ideas for assessment for the following activities

DNA Structure

Time: 1h Students learn how to draw DNA structure using a screencast and revision flashcards. While the student completed the worksheet the teacher has the freedom to assist students individually. There are also IB style questions to answer and an arcade game extension activity.

Extraction of DNA practical activity

Time: 1h Students extract DNA from an onion and a banana using simple techniques. This experiment has an IB twist by aiming to test the hypothesis that DNA is universal, and students are asked to evaluate whether the experiment can provide evidence to support this hypothesis. The worksheet includes questions which help students to practise writing answers like those in IB exams.

DNA replication - planning sheet 2.7

This simple sheet sets out the learning objectives, essential questions and some ideas for assessment for the following activities

Réplication de l'ADN

Time: 1h The central dogma of molecular biology begins with DNA replication. It's really the essence of inheritance and even of life itself. At SL there are just five key ideas to understand. This lesson leads students through the process of DNA replication and offers guidance with IB exam question answers. There is also an online game from the Nobel Prize.

Transcription of mRNA from DNA

Translation of mRNA into Amino Acids

Cell Respiration - planning sheet 2.8

Cell Respiration.

Respiration experiments.

Time: 1h Two nice experiments, the first looks a respiration rates in fly larvae and the second links the structures of different carbohydrates to the rate of respiration in yeast. This is an opportunity to discuss the ethical use of animals in experiments, an important part of planning for the IA investigation.

Photosynthesis - planning sheet 2.9

Photosynthesis Theory

Temps: 1h Standard level students need to know about photolysis and the light independent reactions which take place in the stroma but with only simple details. This activity leaves out the complexity and gives students a clear understanding of the basic parts of photosynthesis. The second part of the lesson includes a short video and questions about the construction of an absorption spectrum graph.

Photosynthetic pigments

Time: 1h Students investigate a simple practical method of separating photosynthetic pigments using paper chromatography (or thin layer chromatography). Following this there is an animation of chromatography and some slides which outline how to calculate Rf values and identify pigments. Activity three outlines work for conclusions and evaluations. It includes some paper three style questions about the technique and the results analysis.

Photosynthesis Experiments

Time: 1h This activity introduces a simple method of measuring the rate of photosynthesis and leads students to design their own investigation of a factor which affects it. A second activity illustrates how the same could be achieved using a simulation. In a final activity using Scratch a more open ended model is introduced and students can test a range of hypotheses. The results of the wet lab could be compared to those of this final simple simulation. This experiment page could be used as an introduction to planning skills for the IA individual investigation. It could also illustrate how a model could be used to produce testable predictions for a wet lab.


SAMPLE PROGRAM OF STUDY – RESEARCH-BASED THESIS OPTION (30 Credits)

The research-based thesis option requires 30 credits comprised of 24 credits in core courses, at least 2 credits of MS Thesis in Biochemistry and Cell Biology in addition to the Research Practicum course included in the core curriculum, and 6 elective credits. The following is a suggested plan of study for students with two full-time semesters at the G1 level (12 credits per semester) and a third and final full-time semester at the G2 level (6-9 credits). The thesis option requires an MS thesis on research conducted in the laboratory of Biochemistry and Cell Biology faculty, in the research laboratories of faculty from other Departments at Stony Brook and at Brookhaven National Laboratory, or through research internships under the guidance of approved mentors at local biotechnology firms.

Semestre Cours Crédits
Fall I MCB 520 Graduate Biochemistry 3
BCB 551 Introduction to Research in Biochemistry and Cell Biology 2
BCB 552 Advanced Laboratory Methods in Biochemistry and Cell Biology 3
MCB 601 Colloquium in Molecular and Cellular Biology 1
Elective (e.g. BME 503 Cell and Molecular Imaging (3 credits), BIO 558 Biological Basis of Human Evolution and Behavior), or combination of 1 credit electives such as BSB 515 Computational Methods in Biochemistry and Structural Biology, MCB 517 Membrane Biochemistry) 3
Le total 12
Spring I MCB 656 Cell Biology 4
BCB 559 MS Research Practicum in Biochemistry and Cell Biology 4
MCB 602 Colloquium in Molecular and Cellular Biology 1
Elective (e.g., and BSB 512 Introduction to Structural Biology) 3
Le total 12
Fall II MCB 503 Molecular Genetics 3
BCB 599 MS Thesis in Biochemistry and Cell Biology 3
MCB 601 Colloquium in Molecular and Cellular Biology 1
Total 1, 2 7

1. Note G2 international students must enroll for 9 credits in to maintain full-time student status for immigration purposes.

2. G2 students employed in a Stony Brook on-campus job must enroll for 9 credits to maintain full-time student status.


Voir la vidéo: Tests biochimiques Partie 1 (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Telfour

    Je m'excuse de vous avoir interrompu, mais, à mon avis, ce sujet n'est plus pertinent.

  2. Kirkor

    Je peux recommander de visiter le site Web, où beaucoup d'informations vous intéresseront

  3. Bama

    Désolé, effacé

  4. Garlyn

    Non, ça ne décolle pas!

  5. Eugenius

    Il y a quelque chose. Merci pour l'aide dans cette question. Tout ingénieux est simple.

  6. Kigazragore

    Aujourd'hui, j'étais spécialement inscrit pour participer à la discussion.



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