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Quelle est l'énergie produite par les mitochondries ?

Quelle est l'énergie produite par les mitochondries ?



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Je sais que les mitochondries sont fondamentalement la centrale électrique du corps, elles consomment des acides aminés, des acides gras, du glucose, etc. et de l'oxygène.

Lorsque ces molécules se rencontrent dans une enzyme, une série de réactions se produisent (cycle de Krebs) qui aboutissent en CO2, H20 et énergie.

Ensuite, l'enzyme et plus tard les mitochondries vont libérer son énergie qui sera stockée dans les molécules d'ATP.

Ma question est qu'est-ce que c'est énergie?


L'ATP est une forme d'énergie chimique. L'hydrolyse du troisième groupe phosphate produit pas mal d'énergie :

ΔG° = -30,5 kJ/mol (-7,3 kcal/mol)

L'ATP est utilisé dans une variété de processus cellulaires, de la transduction du signal aux réactions de biosynthèse, à la motilité et à la division cellulaire.

Un fait bonus intéressant : un corps humain adulte ne contient qu'environ 250 grammes d'ATP à la fois, mais transforme tout son poids corporel en ATP au cours d'une seule journée.


L'utilisation de l'énergie dans l'ATP est assez complexe. Depuis mes années d'université, notre connaissance de l'utilisation de l'ATP s'est considérablement élargie.

Regardons d'abord le rôle de l'ATP dans la pompe sodium-potassium. Cette pompe utilise environ 20% de l'ATP que votre corps produit, encore plus si vous êtes une patate de canapé. L'ATP alimente ce processus en attachant son groupe phosphate terminal à la pompe. Le groupe phosphate est fortement chargé. Sa fixation tire et tire sur certaines régions de la pompe et repousse d'autres régions du fait que de nombreux acides aminés constituant la pompe sont polaires ou chargés. Ces interactions électriques, de type magnétique, modifient la forme de la pompe. Cela provoque le pompage des ions sodium à l'extérieur de la cellule, même s'ils y sont plus abondants. Lorsque le phosphate est libéré, la pompe reprend sa forme initiale en apportant des ions potassium et en rechargeant du sodium. C'est cette action de pompage qui, entre autres, fournit l'énergie pour les messages dans les cellules nerveuses et musculaires (potentiels d'action).

L'utilisation d'énergie importante de l'ATP est probablement la suivante. La plupart des réactions dont votre corps a besoin sont des batailles difficiles. C'est-à-dire qu'il y a plus d'énergie dans les substances que nous souhaitons produire (produits) que dans les substances que nous devons utiliser pour les matières premières (réactifs). Ainsi, l'ATP attache son phosphate au réactif. Cela augmente l'énergie dans le réactif, ce qui lui donne maintenant plus d'énergie (plus instable) que le produit que nous souhaitons produire. La réaction devient maintenant « en descente » et peut se dérouler naturellement (« spontanément ») sans tenir un bec Bunsen sous vos fesses. Ce concept est appelé "réactions couplées" où nous prenons la décomposition "en descente" de l'ATP et l'utilisons pour alimenter la production "en montée" d'une substance requise.

Il y a deux raisons principales pour lesquelles une molécule devient plus énergétique lorsqu'un phosphate est attaché. C'est maintenant plus complexe. La complexité augmente l'instabilité, conséquence des lois de la thermodynamique. Une autre raison est que le phosphate hautement chargé crée un stress dans la molécule en raison d'interactions électriques avec d'autres parties de la molécule.

Voici une image (la mienne) pour montrer le concept de réactions couplées :


Vous semblez avoir mal compris l'énergie comme une sorte de substance qui est produite en tant que produit de la respiration cellulaire comme le CO2 ou H2O est ensuite libéré dans les liaisons des molécules d'ATP. Se rappeler qu'il ne s'agit pas d'une substance et qu'il est transféré (et non fabriqué) par la rupture et la formation de liens au cours du processus de respiration devrait aider à éliminer cela.


Mitochondries et vieillissement (CER)

  • Contribution de Shannan Muskopf
  • Instructeur de biologie au lycée au district scolaire de Granite City
  • Provenant de Biology Corner

Aristote croyait que nous possédons une quantité finie d'une certaine « substance vitale ». Lorsque cette substance est consommée, nous mourons. L'idée était basée sur le principe que si vous utilisez quelque chose assez longtemps, il finira par s'user. Certains philosophes ont même soutenu que chaque personne n'avait qu'un nombre fini et prédéterminé de respirations ou de battements cardiaques et qu'une fois qu'elles étaient utilisées, vous mourriez. Les biologistes ont toujours été curieux de savoir ce qui cause le vieillissement et la mort, et résoudre cette énigme peut être la clé d'une espérance de vie plus longue et d'une meilleure qualité de vie. Les scientifiques ont proposé une nouvelle hypothèse basée sur cette vieille idée d'une « substance vitale », selon laquelle la consommation d'énergie limite la longévité. En d'autres termes, un organisme taux métabolique détermine sa durée de vie.

En vieillissant, les mitochondries deviennent plus grosses et moins nombreuses, et développent parfois des anomalies dans leur structure. Des expériences réalisées sur des souris montrent que des niveaux accrus de mutations mitochondriales sont liés à une variété de changements liés à l'âge, tels que l'ostéoporose, la perte de cheveux et la perte de poids. La &ldquoMitochondrial Theory of Aging» postule que l'accumulation de dommages à l'ADN d'une mitochondrie conduit au vieillissement chez les humains et les animaux.

Les mitochondries sont uniques en ce qu'elles sont le seul organite dans les cellules animales qui possèdent leur propre ADN, appelé ADNmt, qui est séparé de l'ADN dans le noyau cellulaire. Lorsqu'une cellule se divise, les mitochondries se divisent indépendamment et de nouvelles mitochondries sont transmises aux nouvelles cellules. Les nouvelles filles créées par mitose sont identiques à la cellule d'origine mais peuvent contenir des mitochondries qui ont de nouvelles mutations. Chaque nouvelle division cellulaire peut entraîner des mutations dans le noyau cellulaire et dans l'ADNmt.

Comment les mitochondries et le taux métabolique sont-ils liés?

Le taux métabolique fait référence à la quantité d'énergie utilisée par un organisme pour maintenir les processus vitaux. Au niveau cellulaire, les mitochondries utilisent l'oxygène pour convertir les aliments (glucose) en une molécule de stockage d'énergie appelée adénosine triphosphate, ou simplement ATP. Ce processus est appelé respiration cellulaire. L'ATP produit dans cette réaction est ensuite utilisé par la cellule pour maintenir l'homéostasie et assurer le fonctionnement normal de la cellule et du corps.


Pourquoi les mitochondries sont-elles connues comme la « monnaie énergétique de la cellule » ?

Pourquoi les mitochondries sont-elles connues sous le nom de « monnaie énergétique de la cellule », discutez-en ?

Nehal Rathi

Les mitochondries sont des organites à double membrane. La mitochondrie est connue sous le nom de « monnaie énergétique de la cellule » ou « la centrale électrique de la cellule » car elle produit de l'ATP. ATP signifie adénosine triphosphate, c'est un type d'énergie qui est libérée. Ils contiennent leurs propres ribosomes et ADN. Il aide à la respiration cellulaire en raison de la production d'ATP dans cette cellule. L'ATP est produit en consommant du glucose et d'autres nutriments.

Les mitochondries utilisent de l'oxygène et en tant que sous-produit, elles libèrent du dioxyde de carbone. En fait, après chaque respiration, un humain inhale de l'oxygène et le dioxyde de carbone qui est libéré hors du corps est le produit de la cellule. Un humain peut avoir une seule grande mitochondrie ou même des milliers de petites mitochondries. Il stocke également le calcium car c'est une partie très importante de notre corps, il aide au fonctionnement de nos muscles, à la fertilisation, à la coagulation du sang, etc. La taille d'une mitochondrie est généralement de 1 à 10 micromètres de long.

L'ATP est également une très bonne source d'énergie pour notre corps. ils ont le pouvoir de les recycler. Il est produit par les plantes, les animaux et les humains. Il peut être utilisé dans les processus endothermiques et exothermiques. Lorsqu'une cellule de notre corps vieillit ou se brise, elle doit être nettoyée et détruite afin que de nouvelles cellules puissent se former. Les mitochondries jouent un rôle très important car elles décident quelles cellules doivent être retirées et détruites.

Les mitochondries jouent un rôle très important car elles absorbent le calcium, les fers et les stockent jusqu'à ce qu'elles soient nécessaires pour sortir du corps. Les mitochondries sont également utiles pour produire de la chaleur dans notre corps, elles peuvent utiliser un tissu appelé graisse brune qui peut être utilisé pour générer de la chaleur. La graisse brune se trouve à son niveau le plus élevé chez les nourrissons et elle diminue lentement à mesure que l'âge augmente. Ce sont les raisons pour lesquelles il est appelé « monnaie énergétique de la cellule ».


Autres organelles

En plus du noyau, les cellules eucaryotes possèdent de nombreux autres organites, notamment des ribosomes et des mitochondries. Les ribosomes sont présents dans toutes les cellules.

Ribosomes

Ribosomes sont de petits organites et sont les sites de synthèse (ou d'assemblage) des protéines. Ils sont constitués de protéines ribosomiques et d'ARN ribosomique, et se trouvent à la fois dans les cellules eucaryotes et procaryotes. Contrairement aux autres organites, les ribosomes ne sont pas entourés d'une membrane. Chaque ribosome a deux parties, une grande et une petite sous-unité, comme indiqué dans Chiffre au dessous de. Les sous-unités sont attachées les unes aux autres. Les ribosomes peuvent être trouvés seuls ou en groupes dans le cytoplasme. Certains ribosomes sont attachés au réticulum endoplasmique (RE) (comme indiqué dans Chiffre ci-dessous), et d'autres sont attachés à l'enveloppe nucléaire.

Les deux sous-unités qui composent un ribosome, de petits organites qui sont des usines de protéines intercellulaires.

Ribozymes sont des molécules d'ARN qui catalysent des réactions chimiques, telles que la traduction.Traduction est le processus d'ordonnancement des acides aminés dans l'assemblage d'une protéine, et la traduction sera discutée davantage dans un autre concept. En bref, les ribosomes interagissent avec d'autres molécules d'ARN pour former des chaînes d'acides aminés appelées chaînes polypeptidiques, en raison de la liaison peptidique qui se forme entre les acides aminés individuels. Les chaînes polypeptidiques sont construites à partir des instructions génétiques contenues dans une molécule d'ARN messager (ARNm). Les chaînes polypeptidiques qui sont fabriquées sur le RE rugueux (discutées ci-dessous) sont insérées directement dans le RE, puis sont transportées vers leurs diverses destinations cellulaires. Les ribosomes sur le RE rugueux produisent généralement des protéines destinées à la membrane cellulaire.

Les ribosomes sont présents dans les cellules eucaryotes et procaryotes. Les ribosomes ne sont pas entourés d'une membrane. Les autres organites trouvés dans les cellules eucaryotes sont entourés d'une membrane.

Mitochondries

Une mitochondrie (mitochondries, pluriel), est un organite à membrane que l'on trouve dans la plupart des cellules eucaryotes. Les mitochondries sont appelées les « centrales électriques » de la cellule car elles sont les sites de la respiration cellulaire, où elles utilisent l'énergie des composés organiques pour fabriquer de l'ATP (adénosine triphosphate). ATP est la source d'énergie de la cellule qui est utilisée pour des choses telles que le mouvement et la division cellulaire. Une partie de l'ATP est fabriquée dans le cytosol de la cellule, mais la majeure partie est fabriquée à l'intérieur des mitochondries. Le nombre de mitochondries dans une cellule dépend des besoins énergétiques de la cellule. Par exemple, les cellules musculaires humaines actives peuvent avoir des milliers de mitochondries, tandis que les globules rouges moins actifs n'en ont pas.

(une): Micrographie électronique d'une seule mitochondrie, à l'intérieur de laquelle vous pouvez voir de nombreuses crêtes. Les mitochondries varient de 1 à 10 &mum en taille. (b) : Ce modèle de mitochondrie montre l'arrangement organisé des membranes interne et externe, la matrice protéique et les membranes mitochondriales internes repliées.

Comme Chiffre dessus (une) et (b) montrent, une mitochondrie a deux membranes phospholipidiques. La membrane externe lisse sépare la mitochondrie du cytosol. La membrane interne a de nombreux plis, appelés crêtes. L'intérieur rempli de liquide de la mitochondrie, appelé matrice, est l'endroit où la plupart de l'ATP cellulaire est fabriqué.

Bien que la majeure partie de l'ADN d'une cellule soit contenue dans le noyau cellulaire, les mitochondries ont leur propre ADN. Les mitochondries sont capables de se reproduire de manière asexuée et les scientifiques pensent qu'elles descendent de procaryotes. Selon la théorie endosymbiotique, les mitochondries étaient autrefois des procaryotes libres qui infectaient ou étaient engloutis par d'anciennes cellules eucaryotes. Les procaryotes envahisseurs étaient protégés à l'intérieur de la cellule hôte eucaryote et, à leur tour, le procaryote fournissait de l'ATP supplémentaire à son hôte.


Apporter une nouvelle énergie à la recherche sur les mitochondries

De minuscules mitochondries dans nos cellules transforment l'oxygène et les nutriments en énergie utilisable dans un processus appelé respiration. Ce processus est essentiel pour alimenter nos cellules, et pourtant, malgré son importance, de nombreux détails les plus fins sur la façon dont il se déroule restent inconnus. Un mystère de longue date est de savoir comment une molécule appelée nicotinamide adénine dinucléotide (NAD), qui joue un rôle important dans la respiration et le métabolisme, pénètre dans les mitochondries chez l'homme et d'autres animaux. Les mitochondries utilisent le NAD pour produire de l'adénosine triphosphate (ATP), les molécules d'approvisionnement en énergie utilisées dans toute la cellule. Les chercheurs connaissaient l'identité des molécules qui transportent le NAD de la cellule plus large dans les mitochondries de la levure et des plantes, mais n'avaient pas trouvé l'équivalent animal. .

Désormais, les recherches de la chercheuse postdoctorale Nora Kory dans le laboratoire du membre du Whitehead Institute, David Sabatini, pourraient mettre fin au débat. Dans un article publié dans Science Advances le 9 septembre, les chercheurs montrent que le transporteur NAD humain manquant est probablement la protéine MCART1. Cette découverte répond non seulement à une question de longue date sur un processus cellulaire vital, mais peut contribuer à la recherche sur le vieillissement - au cours duquel les niveaux de NAD des cellules chutent - ainsi qu'à la recherche sur les maladies impliquant certains dysfonctionnements mitochondriaux, pour lesquels les cellules avec des transporteurs de NAD brisés pourraient être un modèle expérimental.

«Je trouve frappant que les mitochondries jouent un rôle si important dans le métabolisme de la cellule, qui à son tour joue un rôle énorme dans la santé et la maladie, mais nous ne comprenons toujours pas comment toutes les molécules impliquées entrent et sortent des mitochondries. C'était excitant de remplir une pièce de ce puzzle. dit Kory.

UNE DÉCOUVERTE INATTENDUE

Kory n'a pas cherché à trouver la molécule de transport tant recherchée. Au contraire, elle essayait de mieux comprendre la respiration mitochondriale en cartographiant les gènes impliqués. Elle comparait les profils d'essentialité des gènes, qui montrent à quel point un gène est important pour différents processus dans une cellule - plus deux gènes sont co-essentiels, plus ils sont susceptibles d'être impliqués dans le même processus cellulaire - et un gène s'est démarqué : MCART1, également connu sous le nom de SLC25A51. Il était fortement corrélé à d'autres gènes impliqués dans la respiration mitochondriale et appartenait à une famille de gènes connus pour coder pour les transporteurs, mais sa fonction était inconnue. La protéine codée par MCART1 a clairement joué un rôle important, alors Kory a décidé de comprendre ce que c'était au fur et à mesure que ses recherches progressaient, elle s'est rendu compte qu'elle avait trouvé le transporteur NAD manquant.

Kory et ses collègues ont appliqué une approche commune pour déterminer la fonction de MCART1 : inactiver le gène dans les cellules et voir ce qui se décompose en son absence. Cette approche revient à dépanner une machine si vous coupez un fil dans votre voiture et que les phares cessent de fonctionner, mais que tout le reste va bien, alors ce fil était probablement lié aux phares. Lorsque les chercheurs ont retiré MCART1, les cellules présentaient une consommation d'oxygène beaucoup plus faible, une respiration et une production d'ATP réduites, ainsi qu'une dépendance à d'autres moyens de production d'ATP beaucoup moins efficaces - exactement ce que vous vous attendriez à voir si le gène inactivé était nécessaire pour la respiration. De plus, le plus grand changement que les chercheurs ont observé dans les cellules sans MCART1 a été la réduction des niveaux de NAD dans les mitochondries, tandis que les niveaux de NAD dans la cellule plus large sont restés les mêmes, qu'ils ont quantifiés à l'aide d'expériences précédemment développées en laboratoire. Les chercheurs ont confirmé que MCART1 est essentiel pour le transport du NAD dans les mitochondries isolées et que la surabondance de MCART1 a entraîné une absorption accrue.

"C'est très satisfaisant lorsque notre laboratoire revient aux techniques que nous avons développées afin de faire de nouvelles découvertes telles que l'identification de cette protéine importante", déclare Sabatini, qui est également professeur de biologie au Massachusetts Institute of Technology et chercheur au Howard Institut médical Hughes.

Les preuves soutiennent que la protéine MCART1 est elle-même le canal de transport. Cependant, il est possible que la protéine joue un autre rôle essentiel dans le transport, ou qu'elle se combine avec d'autres molécules pour faire son travail. Pour renforcer les arguments en faveur de MCART1 en tant que transporteur, les chercheurs ont montré que MCART1 et le transport connu du NAD de levure pouvaient être intervertis l'un pour l'autre dans les cellules humaines et de levure, suggérant une fonction équivalente. Pourtant, d'autres expériences sont nécessaires pour déterminer le mécanisme précis de transport.

Un cas fortuit de découverte synchrone renforce les conclusions de Kory. Un article d'autres chercheurs publié le même jour dans la revue Nature a également avancé que MCART1 est le transporteur NAD manquant, sur la base d'un ensemble de preuves complètement différent. Combinés, les papiers fournissent un cas encore plus convaincant.

« C'était agréable de voir comment nos différentes approches se complétaient et menaient à la même conclusion », déclare Kory.

Comprendre comment le NAD pénètre dans les mitochondries ouvre de nouvelles questions sur les détails de la respiration mitochondriale. Kory va bientôt quitter le laboratoire de Sabatini pour ouvrir son propre laboratoire au Harvard T.H. Chan School of Public Health, où elle avait l'intention de continuer à étudier le rôle de l'approvisionnement en NAD des mitochondries dans le métabolisme et la signalisation.

L'affiliation principale de David Sabatini est avec le Whitehead Institute for Biomedical Research, où se trouve son laboratoire et où toutes ses recherches sont menées. Il est également chercheur au Howard Hughes Medical Institute et professeur de biologie au Massachusetts Institute of Technology.

Kory, N., et al. (2020). MCART1/SLC25A51 est requis pour le transport du NAD mitochondrial. Avancées scientifiques. doi:10.1126/sciadv.abe5310

Luongo, T.S., et al. (2020). SLC25A51 est un transporteur NAD+ mitochondrial de mammifère. La nature. doi: 10.1038/s41586-020-2741-7


Pièces mitochondriales

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Comme tous les autres organites cellulaires, les mitochondries sont également un organite cellulaire à membrane, contenu dans le cytosol (liquide intracellulaire) des cellules eucaryotes (cellules qui contiennent un noyau). La structure est constituée des parties suivantes :

Membrane extérieure

Celui-ci est constitué d'une bicouche phospholipidique semi-perméable, constituée de porines (structures protéiques). Cette couche est perméable aux ions, à l'ATP (adénosine triphosphate), à ​​l'ADP (adénosine diphosphate) et aux molécules nutritives.

Membrane intérieure

Il s'agit d'une membrane complexe mais perméable constituée de molécules complexes de système de transport d'électrons, de complexe ATP synthétase et de protéines de transport. Cette couche laisse passer l'oxygène, l'eau et le dioxyde de carbone.

Cristae

Les cristae sont des plis semblables à des étagères dans la membrane interne. Ils aident à l'expansion de la structure de la membrane cellulaire interne lorsqu'il y a un besoin de plus d'espace pour accueillir plus de molécules d'ADN mitochondrial.

Espace intermembranaire

C'est l'espace entre la membrane externe et la membrane interne. L'espace intermembranaire est principalement responsable de la phosphorylation oxydative.

Matrice cytoplasmique

La matrice cytoplasmique contient les molécules d'ADN (responsables de la respiration cellulaire), les enzymes (responsables des réactions du cycle de l'acide citrique), les gaz dissous (comme l'oxygène, le dioxyde de carbone), les intermédiaires recyclables (servant de navettes énergétiques) et l'eau.


Mitochondries-Fonctions

Les mitochondries remplissent les fonctions les plus importantes telles que l'oxydation, la déshydrogénation, la phosphorylation oxydative et la chaîne respiratoire de la cellule. Leur structure et leur système enzymatique sont parfaitement adaptés à leurs différentes fonctions.

Ce sont les véritables organes respiratoires des cellules où les aliments, c'est-à-dire les glucides et les graisses, sont complètement oxydés en CO2 et H2O. Au cours de l'oxydation biologique des glucides et des graisses, une grande quantité d'énergie est libérée qui est utilisée par les mitochondries pour la synthèse du composé riche en énergie connu sous le nom de l'adénosine triphosphate ou ATP.

Parce que les mitochondries synthétisent un composé riche en énergie, l'ATP, elles sont également connues sous le nom de "centrales électriques" de la cellule. Dans les cellules animales, les mitochondries produisent 95 % des molécules d'ATP, les 5 % restants sont produits pendant la respiration anaérobie à l'extérieur des mitochondries. Dans les cellules végétales, l'ATP est également produit par les chloroplastes.

Adénosine triphosphate ou ATP :

L'ATP est constitué d'une purine base adénine, d'un sucre pentose ribose et de trois molécules des acides phosphoriques. L'adénine et le sucre ribose constituent collectivement le nucléoside adénosine qui en ayant un, deux ou trois groupements phosphate forme l'adénosine monophosphate (AMP), diphosphate (ADP) et adénosine triphosphate (ATP) respectivement.

Dans l'ATP, le dernier groupe phosphate est lié à l'ADP par une liaison spéciale connue sous le nom de "lien riche en énergie” parce que lorsque le dernier groupe phosphate de l'ATP est libéré, une grande quantité d'énergie est libérée. Récemment, outre l'ATP, certains autres composés chimiques riches en énergie se sont révélés actifs dans le métabolisme cellulaire.

Ce sont la cytosine triphosphate (CTP), l'uridine triphosphate (UTP) et la guanosine triphosphate (GTP). Ces composés, cependant, tirent l'énergie de l'ATP par des nucléosides diphosphokinases. L'énergie pour la production d'ATP ou d'autres molécules riches en énergie est produite lors de la dégradation des molécules alimentaires, notamment les glucides, les graisses et les protéines (activités cataboliques et exergoniques).

OXYDATION DES GLUCIDES :

Les glucides entrent dans la cellule sous forme de monosaccharides tels que le glucose ou le glycogène. Ces sucres hexoses sont d'abord décomposés en composé à 3 carbones (acide pyruvique) par une série de réactions chimiques connues par de nombreuses enzymes.

L'acide pyruvique entre dans les mitochondries pour son oxydation complète en CO2 et eau. Les réactions qui impliquent l'oxydation du glucose en CO2 et en eau sont connues pour former les voies métaboliques et elles peuvent être regroupées sous les rubriques suivantes :

(je) Glycolyse ou voies Embden-Meyerhof (EMP) ou voies Embden-Meyerhof-Parnas (EMPP)

(ii) Décarboxylation oxydative

(iii) Cycle de Krebs cycle de l'acide citrique ou cycle de l'acide tricarboxylique

(iv) Chaîne respiratoire et phosphorylation oxydative.

AUTRES FONCTIONS DE LA MITOCHONDRIE :

Outre la production d'ATP, les mitochondries remplissent les fonctions importantes suivantes chez les animaux :

Production de chaleur ou thermiogenèse :

Chez certains mammifères, en particulier les jeunes animaux et les espèces hibernantes, il existe un tissu spécialisé appelé graisse brune. Ce tissu, généralement situé entre les omoplates, est particulièrement important dans la régulation de la température, il produit de grandes quantités de chaleur corporelle nécessaire à l'éveil de hibernation. La couleur de la graisse brune provient de sa forte concentration de mitochondries, qui sont rares dans les cellules graisseuses ordinaires.

Les mitochondries semblent catalyser le transport des électrons de la manière habituelle mais sont beaucoup moins efficaces pour produire de l'ATP. Par conséquent, une fraction plus élevée que d'habitude de l'énergie libérée par oxydation est convertie directement en chaleur (appelée non-frisson thermiogenèse).

Activités biosynthétiques ou anabolisantes :

Les mitochondries remplissent également certaines fonctions biosynthétiques ou anaboliques. Les mitochondries contiennent de l'ADN et la machinerie nécessaire à la synthèse des protéines. Par conséquent, ils peuvent fabriquer moins d'une douzaine de protéines différentes. Les protéines identifiées à ce jour sont des sous-unités de l'ATPase, des portions de la réductase responsables du transfert d'électrons de Co Q au fer de Cyt c, et trois des sept sous-unités de la cytochrome oxydase.

Accumulation de Ca2+ et de phosphate :

Dans les mitochondries des ostéoblastes présents dans les tissus en cours de calcification, de grandes quantités de Ca2+ et de phosphate (PO4¯) ont tendance à s'accumuler. Des dépôts microcristallins et denses aux électrons peuvent y devenir visibles. Parfois, les mitochondries assument une fonction de stockage, par exemple, les mitochondries de l'ovule stockent de grandes quantités de protéines vitellines et se transforment en plaquettes vitellines

P.S. VERMA, V.K. AGARWAL

Biologie cellulaire : structure et fonction des organites

David E. Sadava – 1993

Biologie cellulaire essentielle

Bruce Alberts, ‎Dennis Bray, ‎Karen Hopkin – 2013


Tout sur les mitochondries

Les mitochondries sont des composants essentiels de presque toutes les cellules du corps. Ces organites sont les centrales électriques des cellules, fournissant de l'énergie pour effectuer des réactions biochimiques et d'autres processus cellulaires. Les mitochondries produisent de l'énergie pour les cellules à partir de l'énergie chimique stockée dans les aliments que nous mangeons.

Où trouve-t-on les mitochondries ?

Les mitochondries sont présentes dans toutes les cellules du corps, à l'exception de quelques-unes. Il existe généralement plusieurs mitochondries dans une cellule, selon la fonction de ce type de cellule. Les mitochondries sont situées dans le cytoplasme des cellules avec d'autres organites de la cellule.

Comment sont nées les mitochondries ?

Cette question a été soulevée en raison de nombreuses caractéristiques partagées par les mitochondries et d'autres organismes vivants unicellulaires. Par exemple, les mitochondries sont les seuls organites de la cellule qui contiennent leur propre ADN, ainsi que leur propre machinerie de fabrication de protéines. Les recherches ont fait la lumière sur la possibilité d'une théorie connue sous le nom d'endosymbiose.
Lorsque la vie a commencé sur notre planète, les organismes unicellulaires produisaient de l'énergie d'une manière très inefficace (respiration anaérobie, c'est-à-dire sans oxygène) par rapport à ce que la plupart des organismes multicellulaires utilisent aujourd'hui (respiration aérobie, utilisant de l'oxygène). Au cours de l'évolution, les plantes sont apparues et ont pu produire de l'oxygène dans l'atmosphère, ce qui a donné lieu à une respiration aérobie qui a produit de l'énergie de manière très efficace. La théorie de l'endosymbiose suggère que les mitochondries étaient autrefois des organismes vivants libres qui utilisaient la respiration aérobie. De plus grandes cellules anaérobies ont simplement englouti ces mitochondries aérobies pour utiliser leur énergie, donnant naissance à des cellules complexes que nous trouvons aujourd'hui, telles que celles de notre corps.

Chronologie de la maladie mitochondriale

Le domaine de la médecine mitochondriale est extrêmement nouveau et donc en constante expansion. La découverte de la plupart des maladies mitochondriales ne s'est en fait produite qu'au cours des 30 dernières années. La chronologie ci-dessous montre quelques jalons importants dans l'histoire de la médecine mitochondriale :

1962 – Le premier cas de maladie mitochondriale suspectée survient lorsqu'une femme a un métabolisme extrêmement rapide et efficace, et des mitochondries qui étaient plus grandes en taille et en nombre dans son tissu musculaire
1962 – La coloration chimique est appliquée aux mitochondries, pour identifier tout changement observable dans les mitochondries au microscope
1975 – Le premier cas de MELAS est décrit
1981 – Le génome mitochondrial est cartographié
1982 – Des articles scientifiques sont publiés concernant le syndrome de Kearns-Sayre et le MERRF
1984 – Premier article scientifique publié sur MELAS
1991 – L'analyse biochimique et moléculaire d'échantillons de tissus de patients devient disponible dans le commerce

Comment l'énergie est-elle fabriquée ?

Notre alimentation contient les éléments constitutifs de la vie appelés macromolécules, à savoir les glucides, les protéines et les graisses. L'énergie stockée dans les liaisons moléculaires de ces molécules est convertie en une source d'énergie utilisable dans le corps appelée ATP. L'ATP est la seule monnaie énergétique qui peut être utilisée dans notre corps. Ce concept est analogue à l'énergie des centrales électriques entrant dans nos maisons. Semblable aux macromolécules, il existe de nombreuses sources d'énergie, notamment l'hydroélectricité, le vent, le nucléaire, etc. Bien que les sources soient différentes, l'énergie qui entre dans nos maisons est presque toujours convertie en électricité pour alimenter divers appareils, de la même manière que seul l'ATP dans nos cellules est utilisé pour réaliser des fonctions cellulaires.
La production réelle d'ATP est un processus assez complexe. La membrane interne de la mitochondrie est responsable de la production d'énergie de masse.

Plus précisément, cinq protéines forment une chaîne sur la membrane mitochondriale interne connue sous le nom de chaîne respiratoire qui transfère l'énergie (sous forme d'électron) le long de ces cinq protéines jusqu'à ce qu'elle devienne ATP. C'est ce que montre l'animation ci-dessous.


Les mitochondries produisent de l'énergie dans une cellule, mais comment cette énergie fonctionne-t-elle réellement ?

Plus précisément, j'aimerais savoir comment l'énergie est utilisée pour faire fonctionner les cellules. Je fais de la biologie, et nous faisons des cellules, mais personne ne peut vraiment expliquer cela.

Je suis certain que quelqu'un d'autre viendra et donnera une explication plus détaillée (et peut-être plus précise) assez tôt, mais je manque de parler de ce genre de choses, alors je répondrai quand même.

L'énergie dont parle votre classe est l'ATP, souvent considéré comme le carburant de la cellule. Cela fait longtemps que je n'ai pas suivi de cours de biologie, mais je me souviens que les Krebs (ou cycle de l'acide citrique) étaient au centre des discussions sur ce que font les mitochondries (bien qu'elles fassent bien plus que cela). Le produit final du cycle de Krebs est, bien sûr, l'ATP.

Maintenant, l'ATP n'est pas la molécule la plus compliquée qui existe. C'est une molécule d'adénine (l'une des bases de l'ADN et de l'ARN), avec une molécule de sucre attachée (ribose, comme dans, désoxy-ribo-acide nucléique), et une chaîne de phosphates qui s'y rattachent. C'est la chaîne des phosphates qui est vraiment pertinente ici, ils sont d'où vient l'énergie. Ils sont enchaînés par ce qu'on appelle une liaison phosphoanhydride. L'ATP contient trois de ces phosphates (adénosine triphosphate) et deux de ces liaisons phosphoanhydride. ADP a deux (di) phosphates, et une liaison phosphoanhydride restante - l'ADP lui-même peut également être utilisé comme carburant.

Vous voyez, ces liaisons phosphoanhydride sont appelées "haute énergie". Elles ne sont pas très instables - elles ne veulent pas simplement réagir à tout ce qui leur arrive - mais elles sont faibles. Ces phosphates préféreraient vraiment ne pas être liés, mais beaucoup d'énergie y a été investie pour qu'ils se lient de toute façon. Ainsi, lorsqu'une molécule d'ATP rencontre la bonne enzyme, l'enzyme utilise cette molécule (et tout ce dont elle a besoin) pour accomplir sa tâche. Ces enzymes sont incroyablement molécules complexes avec lesquelles l'ATP réagira, mais les canaux enzymatiques qui "énergie" (une réaction en chaîne de molécules se déplaçant en fonction de ce qu'elles préfèrent et de la quantité d'énergie qu'il y a. ) pour créer d'autres changements dans d'autres molécules de la cellule.

Je pourrais approfondir le sujet de l'énergie - qui ressemble davantage à ce que j'ai étudié ces derniers temps - mais je suppose que cela vous suffit.

Oh, et en plus, cet ATP, une fois utilisé et transformé en AMP, est incroyablement crucial pour la synthèse de l'ADN. Le phosphate et le sucre restants font partie du squelette de l'ADN et l'adénosine devient la base d'adénosine dans le brin d'ADN. Bien sûr, tout cela est régulé par une immense usine d'enzymes !

J'espère que c'est à peu près ce que vous vouliez.

edit: Im_That_1_Guy fait un bon point ci-dessous à propos de la production d'ATP, si quelqu'un a été dérangé par ma concentration sur le cycle de Krebs.

En ce qui concerne la synthèse de l'ADN, je n'aurais pas du tout dû inclure tout cela. J'avais cette pensée lancinante dans ma tête qu'il s'agissait d'un sucre différent et je me souviendrais si l'AMP et les dATP/dNTP étaient les mêmes, ce que j'ignorais. Avec l'aide de Wikipédia, j'ai maintenant réussi à me confondre complètement, et je n'ai pas le temps de chercher et de clarifier pour moi-même et ici comment cela fonctionne exactement.

Et oui, quand j'ai dit que l'ATP est "utilisé", je faisais également référence à l'utilisation suivante de l'ADP.


Quelle est la fonction des mitochondries ?

Les mitochondries sont les « centrales » de la cellule eucaryote. Ces organites sont les sites de la respiration cellulaire, le processus métabolique qui génère de l'énergie à partir des glucides dans la cellule. L'énergie produite est sous forme d'ATP, la molécule porteuse d'énergie.

Les mitochondries sont physiquement adaptées à cette tâche :

- Double membrane : La membrane externe contrôle l'entrée et la sortie du matériau dans l'organite. La membrane interne est pliée pour former des structures appelées crêtes :

- Crista​ : extensions en forme de tablette de la membrane interne. Ils ont une grande surface pour les enzymes qui effectuent des réactions dans la respiration pour s'y attacher.

- Matrice : le matériau qui remplit l'espace à l'intérieur de la membrane interne des mitochondries. It contains protein, lipids and traces of DNA so that mitochondria can produce their own proteins. Enzymes involved in respiration are also contained within the matrix.


Voir la vidéo: Quand lénergie devient un produit de luxe - Broute - CANAL+ (Août 2022).