La mithocondrie: structure, composition biochimique et rôles physiologiques

Thèmes abordés

Mithocondrie, origine des eucaryotes, cytoplasme, cytosquelette, ADN mitochondria, ribosomes mitochondriaux

Résumé du document

La dégradation des molécules fait appel à des décarboxylations et à des déshydrogénisations.
- fermentation : également appelée respiration anaérobie, la dégradation se fait sans O2
- respiration aérobie : la dégradation implique l'O2, la mitochondrie étant l'organite de la respiration aérobie chez les eucaryotes
La mitochondrie récupère l'énergie dégagée par la dégradation pour fabriquer de l'ATP.

Quelques dates mémorables pour la Recherche :
- 1890 : Altmann découvre les mitochondries, et les appelle bioblastes
- 1920 : Porter élabore la théorie symbiotique
- 1937 : Krebs décrit le cycle des acides tricarboxyliques, qui portera désormais son nom…
- 1957 : Chèvremont découvre l'ADN de la mitochondrie
La mitochondrie permet de récupérer l'énergie pr fabriquer de l'ATP.

Extraits

[...] C'est par exemple le cas du cyt c. 13- Synthèse des phospholipides Comme nous l'avons déjà vu, seul le RE est responsable de cette synthèse : ils sont transportés par des protéines d'échange vers les membranes externe et interne. Ces membranes étant assez pauvres en lipides, cela suffirait à la régénération de leurs phospholipides. [...]

[...] Composition biochimique de la matrice 67% des protéines mitochondriales sont matricielles. Composition enzymatique enzymes de l'oxydation des substrats A partir d'ag, d'aa, ou d'acide pyruvique, ces enzymes permettent d'obtenir de l'acétylcoA. enzymes du cycle de Krebs - le but de ce cycle est de dégrader l'acétylcoA, en réduisant des transporteurs d'e- (en NADH + ou en FADH2) qui seront destinés à la chaîne respiratoire - toutes les enzymes sont matricielles, sauf la succinate déshydrogénase intégrée à la membrane interne, avec son site actif tourné quand même vers la matrice enzymes de la réplication, de la transcription et de la traduction du génome mitochondrial Elles sont impliquées dans la synthèse de certaines protéines mitochondriales ADN mitochondrial - à l'instar des procaryotes, la mitochondrie possède 1 molécule d'ADN circulaire. [...]

[...] - cet ADN code pour quelques protéines mitochondriales - des ribosomes mitochondriaux peuvent entrer en action en se fixant sur la membrane interne - l'ADN mitochondrial est composé de paires de bases, soit moins de de l'ADN cellulaire - l'ADN mitochondrial compense cette petite taille en s'amplifiant par le nombre de mitochondries Ribosomes mitochondriaux - ils ressemblent aux ribosomes procaryotes - leur taille est comprise entre celle des ribosomes procaryotes, et celles des ribosomes eucaryotes - comme leurs homologues cytoplasmiques, ils servent à la traduction - lorsqu'ils entrent en traduction, ils se fixent à la membrane interne - comme la plupart des ribosomes, ils sont sensibles au chloramphénicol Métabolisme et rôles physiologiques On peut diviser la mitochondrie en 3 sous-compartiments : - le compartiment des oxydations matricielles : acétylcoA ( CO2 + H2O - le compartiment des phosphorylations oxydatives : le but est d'obtenir de l'ATP (chaîne respiratoire) - le compartiment de la synthèse des protéines mitochondriales Généralités - au niveau de la membrane externe, l'acylcoA synthétase lie les ag courte et moyenne chaînes au coA, pour qu'ils puissent pénétrer dans la mitochondrie - dans la chambre externe, la carnitine acyltransférase couple l'acylcoA à la carnitine - le complexe acylcarnitine obtenu est transféré à la matrice par un transporteur - ce transporteur, une fois le transfert effectué, recycle la carnitine vers la chambre externe, laissant l'acylcoA dans la matrice, prêt pour la β-oxydation β-oxydation des ag - dans la matrice, l'acylcoA entre dans l'hélice de Lynen, impliquant des enzymes matricielles - l'acylcoA perd 2 C qui vont se lier à 1 coA pour former 1 acétylcoA, substrat du cycle de Krebs - il se forme également 1 FADH2 et 1 NADH + CH3 (CH2)n CH2 (β ) CH2 COScoA + coA + NAD+ + FAD CH3 (CH2)n-2 CH2 (β ) CH2 COScoA + CH3 COScoA + NADH + + FADH2 etc . (pas important) Au bout de plusieurs tours, on finit par obtenir l'acylcoA le plus simple : l'acétylcoA, CH3 COScoA. On a ainsi complètement dégradé les ag courte et moyenne chaînes dans la mitochondrie. [...]

[...] Les cellules eucaryotes sont de véritables communautés microbiennes coévoluées. Et voilà, le support de cours de Biologie Cellulaire s'est arrêté ici en 2004-2005, c'est-à- dire là où commencent les révisions Bon courage ! [...]

[...] Toutes ces enzymes sont transmembranaires, à l'exception du cyt c qui est dans la chambre externe. les déshydrogénases - acceptent les protons et les : - pour le NADH + la déshydrogénase est la NADH déshydrogénase, 1ère enzyme de la chaîne - le coenzyme Q (coQ) les cytochromes (cyt) - ils possèdent un noyau héminique : - noyau porphyrine fer pour les cyt c1, et a - noyau porphyrine cuivre pour le cyt a3 - ils n'échangent que des e les cyt sont placés par ordre croissant de potentiel redox au sein de la chaîne respiratoire : cyt cyt c1, cyt cyt a/a3 ou cytochrome oxydase - l'O2 est l 'accepteur final d'e- : il est réduit en ion hyperoxyde (ou superoxyde) O2 on notera que le cyt c est très conservé les protéines fer-soufre : ce sont des accepteurs d'e-, mais pas des cyt (car elles n'ont pas d'hème) ATPase mitochondriale Elle est composée de 2 parties : - F0, facteur de couplage, ancrée dans la membrane interne, et difficile à extraire - F1, faisant saillie dans la matrice, et facile à extraire : elle possède un site de production d'ATP composé de 5 polypeptides in vivo, elle dose l'ATP et le synthétise à partir d'ADP in vitro, séparée de F0, elle détruit l'ATP Transporteurs spécifiques (protéines porteuses) - transport d'ag : - la carnitine se lie aux acylcoA (ag couplés au coA) dans la chambre externe - la carnitine acyltransférase importe le complexe à travers la membrane interne ; son site actif est tourné vers la chambre externe - transport d'ATP (sort)/ADP (rentre) - transport de phosphates - transport de pyruvate (issu de la décarboxylation, glycolyse) - transport d'ions Architecture D'après ce que nous avons vu, l'architecture mitochondriale est complexe et polarisée (en fonction des enzymes), tandis que les membranes, fluides, répondent au modèle de Singer et Nicholson. [...]