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1. Les membranes2. La surface cellulaire3. Les mitochondries4. Le réticulum endoplasmique5. L’appareil de Golgi-exocytose6. Les lysosomes-endocytose

Biologie Cellulaire

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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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4 façons de faire de faire de l’ATP

• Phosphorylation oxydative

(Mitochondries)

• Glycolyse (cytosol)• Photosynthèse

(chloroplastes)

• Cycle de Krebs

(Mitochondries - GTP)

• Synthèse des macromolécules

• Pompage ionique

(pompe du Na)

• Mobilité (amibes, spermato)

• Contraction (muscles)

• Production de chaleur

(frissonnement)

• Endocytose, exocytose

Plusieurs façons de consommer de l’ATP

ATP

ADP + Pi

Le cycle de l’ATP

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Les mitochondries ont deux membranes distinctes

Figure 16-7

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2 µm

Mitoribosomes

Phosphate de calcium

1. Membrane externe 2. Membrane interne (crêtes ou cristae)

4. Matrice

3. L'espace entreles deux membranes

ADN

F1= ATPase = ATP synthase

F0

Une mitochondrie typique

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DIGITONINE DIGITONINE

Membrane externe Espace entre les 2 membranes

SurnageantCulot

Centrifugation à haute vitesse

Mitoplastes

CulotSurnageant

Vésicules de la membrane externe + enzymes solubles situés entre les 2

membranes

Centrifugation à basse vitesse (8000 g)

Membrane interne La matrice

SurnageantCulot

Ultrasons + centrifugation à haute vitesse

Fractionnement des mitochondries

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1. LA MEMBRANE EXTERNE1. Monoamine Oxidase : (-NH2 --> -OH)2. Enzymes d'activation des acides gras

CH3-(CH2)n-COOH ---> CH3-(CH2)n-CO-SCoA

3. La porine: laisse passer des molécules de p.m. < 10 000

4. LA MATRICE MITOCHONDRIALE1. Enzymes solubles du cycle de Krebs2. Enzymes de la bêta-oxidation3. Enzymes impliqués dans la

biosynthèse des protéines mitochondriales

3. LA MEMBRANE INTERNE1. ATP Synthetase = ATP ase = F1/ F0 2. La chaîne respiratoire

(les cytochromes)3. Des transférases / translocases

• Acyl carnitine transférase• ATP/ADP translocase• Phosphate translocase

2. L'ESPACE INTERMEMBRANAIRE L'adénylate kinase

AMP + ATP ---> 2 ADP

Localisation des enzymes mitochondriales

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Moins de 10 % des protéines mitochondriales sont synthétisées par les mitoribosomes, la majorité provenant des cytoribosomes (emploi du chloramphénicolet de la cycloheximide)

La durée de vie des protéines mitochondriales peut varierde quelques minutes à plusieurs semaines (foie: 1 semaine, muscle: 4 semaines, en moyenne)

Les mitochondries croissent et se divisent

à partirde mitochondries

parentales, indépendamment

de la cellule

Biogenèse des mitochondries

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• ADN mitochondrial humain ne contient que 16 569 pairesde bases, 100 000 fois moins que le DNA nucléaire. Il codepour une dizaine de polypeptides, 2 ARNr et 22 ARNt.

• Pas de noyau [2-10 molécules de ADN circulaire (5 µm)par mitochondrie]

• L ’antibiotique chloramphénicol inhibe la synthèse des protéines au niveau des ribosomes chez les procaryoteset des mitoribosomes chez les eucaryotes (sans affecterles cytoribosomes)

• Absence de cholestérol et présence de cardiolipine (phospholipide) dans la membrane interne des mitochondries et dans la membrane cellulairedes bactéries

Théorie de l’origine procaryotiquedes mitochondries

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-Exercice-Froid-Réactions anaboliques

diminue, la consommation de O2 augmente[ ATP ]

[ ADP ] . [ Pi ]Si

Photo-synthèse

ADP + PiNADH2 + 1/2 O2

ATPNAD + H2O

Régulation de la respiration mitochondriale

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O + 2e --> O=

O=+ 2H+ --> H2O

b

NADH2 NAD

ADP + PiATP

aa3

cc1

220 mV2e

2H+

2H+

2H+

NADH2 + 1/2 O2 + ADP + Pi --> NAD + H2O + ATP

Force motrice protonique (220 mV) = pot. transmembr. (160 mV) + pH 1 (60 mV)

FoDéshydrogénases

F1

2H+

Thermogénine ouProtéines découplantes

(UCP1,2,3 etc.)

Agents découplants (dinitrophénol) augmentent la perméabilité aux protons

Mécanisme de phosphorylation oxydative

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NADH2 + 1/2 O2NAD + H2O

ATP ADP + Pi

2 K+

Ouabaïne

cAMP + PPiATPATP ADP + Pi

Autres ATPases• La pompe du sodium contrôle

environ 40 % de la respirationdes hépatocytes

• L’augmentation de la consommationde O2 au cours de l’ hyperthyroïdisme est causée par une augmentationde l’activité des pompes du Na dansle foie

Adenylate Cyclase

Récepteurs adrénergiques

Récepteur insulinique

InsulineAdrénaline

Noradrénaline

-?

3 Na+

+/-Na+-K+-ATPase

Régulation de la respiration par les ATPases

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