[ ADP ] . [ Pi ]

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Biologie Cellulaire
1. Les membranes
2. La surface cellulaire
3. Les mitochondries
4. Le réticulum endoplasmique
5. L’appareil de Golgi-exocytose
6. Les lysosomes-endocytose
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Objectifs particuliers:
Chapitre 8 Les mitochondries
1. De décrire les fonctions physiologiques, la structure et la localisation
intracellulaire des mitochondries.
2. De montrer comment les 4 compartiments des mitochondries peuvent être
isolés pour analyse.
3. De localiser les principales activités enzymatiques ou structures dans
chaque compartiment.
4. De décrire le mécanisme de division des mitochondries.
5. De décrire le mécanisme par lequel l’exercise (et d’autres processus
consommant de l’ATP) augmente la consommation d’oxygène
mitochondriale.
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L‘adénosine triphosphate (ATP)
L’ATP est constitué d’une base, dans ce cas une adénine,
un ribose et une chaîne de phosphates.
Figure 2-24
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L’ATP est une molécule riche en énergie
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Génération d’ATP: Oxydation du glucose et des
acides gras en CO2 + H2O.
• La glycolyse est le stage initial du métabolisme du glucose -il a lieu dans le cytosol n’implique pas l’O2
• La glycolyse produit une petite quantité d’ATP et le composé
à trois carbones: pyruvate.
• Dans les cellules aérobies, le pyruvate est transporté dans
les mitochondries, ou il est oxydé par l’O2 en CO2 et génère
beaucoup d’ATP.
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Le cycle de l’ATP
4 façons de faire de faire
de l’ATP
Plusieurs façons de
consommer de l’ATP
ATP
• Synthèse des macromolécules
• Phosphorylation oxydative
• Pompage ionique
(Mitochondries)
• Glycolyse (cytosol)
(pompe du Na)
• Photosynthèse
(chloroplastes)
• Mobilité (amibes, spermato)
• Contraction (muscles)
• Cycle de Krebs
• Production de chaleur
(Mitochondries - GTP)
(frissonnement)
• Endocytose, exocytose
ADP + Pi
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Les mitochondries ont deux membranes distinctes
Figure 16-7
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Une mitochondrie typique
1. Membrane externe
3. L'espace entre
les deux membranes
2. Membrane interne
(crêtes ou cristae)
4. Matrice
ADN
Mitoribosomes
F0
Phosphate de calcium
F1= ATPase = ATP
synthase
2 µm
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Fractionnement des mitochondries
DIGITONINE
DIGITONINE
Surnageant
Centrifugation à basse vitesse (8000 g)
Vésicules de la membrane externe +
enzymes solubles situés entre les 2
membranes
Centrifugation à haute vitesse
Culot
Surnageant
Mitoplastes
Ultrasons + centrifugation à
haute vitesse
Culot
Membrane interne
Membrane externe
Culot
Surnageant
La matrice
Espace entre les 2
membranes
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Localisation des enzymes mitochondriales
2. L'ESPACE INTERMEMBRANAIRE
1. LA MEMBRANE EXTERNE
L'adénylate kinase
1. Monoamine Oxidase : (-NH2 --> -OH)
AMP + ATP ---> 2 ADP
2. Enzymes d'activation des acides gras
CH3-(CH2)n-COOH ---> CH3-(CH2)n-COSCoA
3. La porine: laisse passer des molécules de
p.m. < 10 000
3. LA MEMBRANE INTERNE
1. ATP Synthetase = ATP ase = F1/ F0
2. La chaîne respiratoire
(les cytochromes)
3. Des transférases / translocases
• Acyl carnitine transférase
• ATP/ADP translocase
• Phosphate translocase
4.
1.
2.
3.
LA MATRICE MITOCHONDRIALE
Enzymes solubles du cycle de Krebs
Enzymes de la bêta-oxidation
Enzymes impliqués dans la
biosynthèse des protéines
mitochondriales
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Biogenèse des mitochondries
Les mitochondries
croissent et se divisent
à partir
de mitochondries
parentales,
indépendamment
de la cellule
Moins de 10 % des protéines
mitochondriales sont synthétisées
par les mitoribosomes, la majorité
provenant des cytoribosomes
(emploi du chloramphénicol
et de la cycloheximide)
La durée de vie des protéines
mitochondriales peut varier
de quelques minutes à plusieurs
semaines (foie: 1 semaine, muscle:
4 semaines, en moyenne)
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Théorie de l’origine procaryotique
des mitochondries
•
Pas de noyau [2-10 molécules de ADN circulaire (5 µm)
par mitochondrie]
•
ADN mitochondrial humain ne contient que 16 569 paires
de bases, 100 000 fois moins que le DNA nucléaire. Il code
pour une dizaine de polypeptides, 2 ARNr et 22 ARNt.
•
L ’antibiotique chloramphénicol inhibe la synthèse des protéines
au niveau des ribosomes chez les procaryotes
et des mitoribosomes chez les eucaryotes (sans affecter
les cytoribosomes)
•
Absence de cholestérol et présence de cardiolipine
(phospholipide) dans la membrane interne des
mitochondries et dans la membrane cellulaire
des bactéries
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Régulation de la respiration mitochondriale
NADH2 + 1/2 O2
- Exercice
- Froid
- Réactions
anaboliques
Photosynthèse
NAD + H2O
Si
[ ATP ]
[ ADP ] . [ Pi ]
ADP + Pi
ATP
diminue, la consommation de O2 augmente
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Mécanisme de phosphorylation oxydative
Thermogénine ou
Protéines découplantes
(UCP1,2,3 etc.)
Agents découplants (dinitrophénol)
augmentent la perméabilité aux protons
2H+
220 mV
Déshydro
génases
NADH2 NAD
b
2H+
c
c1
2e
a
Fo
a3
F1
O + 2e --> O=
O=+ 2H+ --> H2O
2H+
Force motrice protonique (220 mV) =
pot. transmembr. (160 mV) + pH 1 (60 mV)
ADP + Pi
2H+
ATP
NADH2 + 1/2 O2 + ADP + Pi --> NAD + H2O + ATP
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Régulation de la respiration par les ATPases
Adrénaline
Noradrénaline Insuline
Récepteurs
adrénergiques
+/-
Ouabaïne
3 Na+
Récepteur
insulinique
Na+-K+ATPase
-?
Adenylate Cyclase
2 K+
ATP
cAMP + PPi
ATP
•
•
La pompe du sodium contrôle
environ 40 % de la respiration
des hépatocytes
L’augmentation de la consommation
de O2 au cours de l’ hyperthyroïdisme
est causée par une augmentation
de l’activité des pompes du Na dans
le foie
ADP + Pi
Autres ATPases
ATP
NAD + H2O
ADP + Pi
NADH2 + 1/2 O2
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