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MITOCHONDRIES

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2.   Fonctions mitochondriales

  Les oxydoréductions biologiques

Les différentes formes de l'énergie libre dans une cellule

L'énergie libre (ou enthalpie libre) est, par définition, l'énergie que l'on peut récupérer sous forme de travail. Elle est donnée par l'équation générale du second principe de la thermodynamique :

où ΔG est la variation d'énergie libre, ΔH la variation d'enthalpie, T la température absolue et ΔS la variation d'entropie. Dans une cellule, le catabolisme des substrats provenant de l'alimentation conduit à l'accumulation et à l'utilisation de trois formes d'énergie libre : l'énergie d'oxydoréduction résultant de l'échange de protons (H+) et d'électrons (e) entre « couples redox », les dérivés riches en énergie, dont le plus important est l'ATP, le potentiel électrochimique formé au niveau des membranes. Nous verrons que les mitochondries constituent un remarquable exemple de l'interconvertibilité de ces différentes formes d'énergie libre : 

 […]

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AÉROBIOSE & ANAÉROBIOSE

Écrit par :  Claude LIORET

Dans le chapitre "Régulation du métabolisme de l'oxygène"  : …  , donc au contact de l'oxygène. On a montré que, cultivées en anaérobiose, elles possédaient des *mitochondries extrêmement peu développées et que les activités de leurs enzymes d'oxydo-réduction respiratoire, en particulier de la cytochrome-oxydase, étaient extrêmement faibles. La mise en aérobiose induit donc la formation des mitochondries et… Lire la suite
BIOÉNERGÉTIQUE

Écrit par :  Pierre KAMOUNPaul MAZLIAKAlexis MOYSEJacques TONNELAT Universalis

Dans le chapitre "Les phosphorylations oxydatives liées à la respiration"  : …  les premières étapes de la dégradation des substrats) sont réoxydées sur les membranes internes des *mitochondries en envoyant des électrons (par une chaîne de transporteurs) jusqu'à l'oxygène (accepteur final des électrons) (cf. respiration). Le transport d'électrons s'accompagne de mouvements de protons qui, comme dans le cas de la… Lire la suite
BIOSYNTHÈSE DE L'ATP

Écrit par :  Paul MAZLIAK

  *La théorie émise par Peter Mitchell (1920-1992), qu'il baptisa théorie chimiosmotique, bouleversa la bioénergétique. Jusqu'alors, on considérait que l'oxydation des substrats respiratoires dans les mitochondries était couplée avec la synthèse endergonique (consommatrice d'énergie) d'ATP (adénosine triphosphate) par… Lire la suite
CELLULE - L'organisation

Écrit par :  Pierre FAVARD

Dans le chapitre "Cellules eucaryotes animales et végétales"  : …  polypeptidiques destinées à l'exportation, mais elles sont ensuite aiguillées différemment. Les* mitochondries représentent un dernier type d'organite cytoplasmique à structure membranaire. Au nombre d'une centaine dispersées dans le cytosol, les mitochondries du fibroblaste ont la forme de bâtonnets cylindriques aux extrémités… Lire la suite
CELLULE - La division

Écrit par :  Marguerite PICARD

Dans le chapitre "La réplication de l'ADN"  : …  chez les bactéries. En ce qui concerne les organites cellulaires porteurs d'information génétique (*mitochondries de toutes les cellules, plastes des cellules végétales), la réplication de leur ADN n'est pas synchrone avec celle de l'ADN nucléaire. Elle peut être continue pendant tout le cycle cellulaire (c'est le cas des mitochondries de… Lire la suite
CHAPERONNES PROTÉINES

Écrit par :  Roger DURAND

…  SSA3 et SSA4 sont transcrits uniquement à 37 0C. L'assemblage des *mitochondries est un phénomène complexe qui requiert une coordination entre le génome mitochondrial, qui code pour environ 10  p. 100 des protéines mitochondriales, et le génome nucléaire pour les 90  p. 100 restants. Dans le cytoplasme, les… Lire la suite
EPHRUSSI BORIS (1901-1979)

Écrit par :  Madeleine GANSPiotr SLONIMSKI

…  à l'inactivation d'unités cytoplasmiques qui doivent donc être douées de continuité génétique. *L'étude biochimique des mutants, conduite en collaboration avec un de ses élèves, Piotr Slonimski, ayant révélé l'absence de toute une série d'enzymes respiratoires liées aux mitochondries, l'idée de l'autonomie génétique des mitochondries prenait… Lire la suite
GÉNÉTIQUE

Écrit par :  Axel KAHNPhilippe L'HÉRITIERMarguerite PICARD

Dans le chapitre "Hérédité des organites à fonction bioénergétique"  : …  Les *mitochondries sont des organites régulièrement rencontrés dans le cytoplasme des cellules des Eucaryotes. Leur forme extérieure est variable, mais leur structure fine révélée par le microscope électronique est très constante. Ces organites sont le siège des réactions du catabolisme respiratoire. Celui-ci, la plus répandue des voies utilisées… Lire la suite
IONOPHORES

Écrit par :  René HELLER

… *On nomme ionophores des substances qui perméabilisent les membranes cellulaires vis-à-vis du passage des ions. C'est le cas notamment de certains antibiotiques qui perturbent le fonctionnement des mitochondries, rendant leur membrane perméable aux ions alcalins et découplant les phosphorylations des oxydoréductions respiratoires auxquelles elles… Lire la suite
LEHNINGER ALBERT L. (1917-1986)

Écrit par :  Pierre KAMOUN

…  : il crée le mot et le concept un an après la rédaction de son tout premier livre, The *Mitochondrion (c'est-à-dire le chondriome, compartiment intracellulaire consitué par les mitochondries). Ce sont ses travaux sur ces organites qui, à la fin des années 1940 et au début des années 1950, lui apporteront une grande notoriété… Lire la suite
LEVURES

Écrit par :  Jacques BOIDINJean-Bernard FIOLSimone PONCET Universalis

… on attribue cette propriété à la présence d'un cristal d'orthophosphate polymérisé (volutine). Les *mitochondries présentent les mêmes caractéristiques que celles des cellules eucaryotes. L'ADN mitochondrial représente de 5 à 20 p. 100 de l'ADN total, il a souvent une teneur en guanine-cytosine inférieure à celle de l'ADN nucléaire ; sa structure… Lire la suite
LIPIDES

Écrit par :  Jean ASSELINEAUBernard ENTRESSANGLESPaul MANDELJean-Claude PROMÉ

Dans le chapitre "Dégradation"  : …  couplée à la chaîne respiratoire de la cellule et au cycle de Krebs (fig. 7). La chaîne des transporteurs d'électrons de la phosphorylation oxydative productrice d'ATP se trouve placée sur* les crêtes de la membrane mitochondriale interne, alors que les enzymes du cycle de Krebs et de la β-oxydation sont localisées à l'intérieur de la mitochondrie… Lire la suite
MEMBRANES CELLULAIRES

Écrit par :  Brahim LAHLOUPaul MAZLIAK

Dans le chapitre "La relation structure-fonction au niveau membranaire"  : …  asymétrie. La différenciation des membranes peut notamment porter sur leur composition protéinique. *Dans les membranes mitrochondriales, les protéines intégrées sont la cytochrome-oxydase, les cytochromes b, b1, a1, a3, les flavoprotéines, les protéines à fer non hémique. Dans les membranes chloroplastiques, les… Lire la suite
MÉTABOLISME

Écrit par :  Paul DI COSTANZOCharles KAYSERJo NORDMANN

Dans le chapitre " Le métabolisme intermédiaire"  : …  à l'organisme l'énergie qui lui est nécessaire, mais aussi des matériaux pour des biosynthèses. *Le système métabolique central, situé dans les mitochondries des cellules animales et végétales, comprend deux ensembles multienzymatiques associés aux structures mitochondriales : le cycle citrique et les chaînes d'oxydoréduction (cf. Lire la suite
MÉTABOLISME RESPIRATOIRE

Écrit par :  Paul MAZLIAK

  *Hans Krebs (1900-1981) étudia, à Fribourg, la formation de l'urée dans des tranches de foie de rat et décrivit, en 1930, le premier cycle biochimique où un métabolite initial est régénéré par une série de réactions intermédiaires. Contraint à l'exil en 1933, il s'établit à Oxford et découvrit, sur des muscles émincés de… Lire la suite
MITCHELL PETER DENNIS (1920-1992)

Écrit par :  Paul MAZLIAK

…  centrale : comment l'ATP est-il synthétisé dans les cellules animales, végétales ou bactériennes ? *Il s'intéresse précisément aux phosphorylations oxydatives dans les mitochondries de foie de rat. Les théories régnant à l'époque postulaient l'existence « d'enzymes de couplage » liant les phosphorylations d'ADP aux oxydations de la chaîne… Lire la suite
MORTS CELLULAIRES

Écrit par :  Jean-Luc PERFETTINI

Dans le chapitre "Mécanismes moléculaires de l'apoptose"  : …  Initiée *lors de la phase de décision, la perméabilisation de la membrane des mitochondries joue un rôle central lors de nombreux processus de mort cellulaire. Elle provoque la libération par les mitochondries de facteurs apoptogéniques solubles dont le cytochrome c, le facteur pro-apoptotique AIF (apoptosis inducing factor), l'endonucléase… Lire la suite
NUCLÉIQUES ACIDES

Écrit par :  Jacques KRUHEthel MOUSTACCHIMichel PRIVAT DE GARILHEAlain SARASIN

Dans le chapitre "Le code génétique"  : …  qui codent pour chacun des acides aminés (M. Nirenberg, 1961-1964). Le code est universel, ce qui signifie qu'il est le même pour tous les êtres vivants, de la bactérie à l'homme. Cependant l'ADN des *mitochondries, qui code pour quelques protéines et ARN mitochondriaux, utilise un code légèrement différent de celui de l'ADN nucléaire et bactérien… Lire la suite
OXYDORÉDUCTIONS, biologie

Écrit par :  René HELLER

Dans le chapitre "La théorie chimioosmotique"  : …  Soit une oxydoréduction réalisée sur une crête mitochondriale (repli de la membrane interne de la *mitochondrie et siège des phosphorylations oxydatives, fig. 8a). Elle se déroulerait, selon la théorie de Mitchell, dans un complexe enzymatique, constituant une pompe à protons, telle que l'oxydoréduction aurait provoqué le transport actif de… Lire la suite
PHOTORESPIRATION

Écrit par :  Paul MAZLIAK

… *L'influence de la lumière sur la respiration des plantes vertes a longtemps été tenue pour négligeable. Depuis 1955 cependant, un grand nombre de travaux ont montré que, pour la plupart des plantes vertes, le dégagement de gaz carbonique était deux ou trois fois plus intense à la lumière qu'à l'obscurité. On réserve le nom de photorespirationLire la suite
PHOTOSYNTHÈSE

Écrit par :  Jean LAVORELPaul MAZLIAKAlexis MOYSE

Dans le chapitre " Les types métaboliques de photosynthèse, d'après le mode de fixation initial de CO2"  : …  2 du mésophylle aux cellules des gaines, cet acide aminé est reconverti en malate dans les *mitochondries des cellules des gaines et une enzyme malique assure la libération du CO2 selon la réaction : Après amination du pyruvate, avec formation d'α-alanine, le retour de cet acide aminé tricarboné permet la reprise du cycle dans… Lire la suite
RÉGULATIONS BIOCHIMIQUES

Écrit par :  Jacques KRUH

…  la cellule. On peut schématiser l'hydrolyse de l'ATP de la façon suivante : L'ADP pénètre dans les *mitochondries cellulaires pour reformer l'ATP grâce à l'énergie produite par les oxydations. L'ATP sort ensuite des mitochondries. L'ATP est un signal important de charge énergétique élevée de la cellule ; l'ADP, l'AMP sont des signaux de charge… Lire la suite
RÉSERVES PHYSIOLOGIQUES - Réserves végétales

Écrit par :  Jacques MIÈGE

Dans le chapitre "Métabolisme des substances de réserve"  : …  dans les glyoxysomes. La transformation des succinates en oxaloacétates est sous la dépendance des *mitochondries. Finalement, les oxaloacétates sont convertis en hexoses dans le cytoplasme. Quant au glycérol, il est phosphorylé par une glycérol-kinase pour donner des glycérophosphates qui, oxydés dans les mitochondries, seront ensuite libérés dans… Lire la suite
RESPIRATION

Écrit par :  Pierre DEJOURSAlexis MOYSE

Dans le chapitre "Échanges gazeux"  : …  Thallophytes, le problème des échanges gazeux concerne, comme pour tout autre système cellulaire, le franchissement des membranes protoplasmiques, la circulation intracellulaire des gaz à l'état dissous, l'engagement de l'oxygène dans les oxydations cellulaires et la libération du dioxyde de carbone par voie enzymatique au niveau des *mitochondries… Lire la suite
RESPIRATION CELLULAIRE - (repères chronologiques)

Écrit par :  Paul MAZLIAK

…  les êtres vivants, les « combustions respiratoires » fournissent l'énergie nécessaire aux tissus. * R. Kölliker (1817-1905) découvre les mitochondries dans les muscles. La présence générale de ces organites dans toutes les cellules sera démontrée par la coloration d'Altmann, en 1890. À partir de 1940, les mitochondries isolées seront préparées par… Lire la suite
RESPIRATOIRE (APPAREIL) - Physiologie

Écrit par :  Roland LEFRANÇOIS Universalis

Dans le chapitre "Échanges gazeux entre le sang et les tissus"  : …  Il a été établi que c'est au niveau des *mitochondries qu'ont lieu les oxydations cellulaires. Au voisinage des cellules, la pression partielle de l'oxygène n'est que de quelques mm Hg. Bien que très faible, cette pression est suffisante pour alimenter les réactions biochimiques. De ce fait, par un simple mécanisme de diffusion lié à la différence… Lire la suite
RIBOSOMES

Écrit par :  Carlo COCITO

Dans le chapitre "Ribosomes des mitochondries"  : …  Bien que les* mitochondries soient pourvues de ribosomes de type 70 S, leur appareil de traduction présente de nombreuses différences par rapport à celui des bactéries et des chloroplastes. La petite sous-unité ribosomale a des tailles variables entre 30 S et 40 S, et la grande sous-unité entre 40 S et 60 S, d'où une hétérogénéité dans les… Lire la suite
SLONIMSKI PIOTR (1922-2009)

Écrit par :  Bernard DUJON

…  équipe, alors installés dans de nouveaux laboratoires du C.N.R.S. à Gif-sur-Yvette, découvrent que* les mitochondries, organites intracellulaires jouant un rôle primordial dans la respiration cellulaire, possèdent leur propre génome. Il se lance alors dans l'élucidation de la nature et du contenu génétique de ce nouveau génome alors inconnu mais… Lire la suite
VARIATION, biologie

Écrit par :  Jean GÉNERMONT

Dans le chapitre "Les différents niveaux d'observation de la variation génétique"  : …  de longueurs entre épis sont pour une large part dus à de nombreux gènes à effets individuels faibles. *La démonstration est plus difficile pour les caractères à hérédité non mendélienne. Par exemple, on avait montré vers 1930 que des pieds de maïs ne produisant qu'une infime quantité de pollen transmettaient ce caractère à leur descendance… Lire la suite
VIEILLISSEMENT

Écrit par :  Claude JEANDELMarc PASCAUD

Dans le chapitre "Théories métaboliques"  : …  y a pas antinomie entre fécondité et longévité. Le déclin métabolique serait lié à des altérations *mitochondriales. Les mitochondries se divisent même dans les cellules neurones et myones qui ne se divisent pas, leur temps de renouvellement étant de l'ordre d'un mois. La membrane interne des mitochondries, siège des oxydations génératrices d'… Lire la suite

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Médias

Médias de cet article dans l'Encyclopædia Universalis :

Mitochondrie : structure Enzymes : localisation Potentiels redox Transfert énergétique dans une cellule végétale Oxydation des substrats dans une cellule Acide gras : bêta-oxydation Chaîne respiratoire : composition Organisation thermodynamique de la chaîne respiratoire Transfert énergétique dans une cellule végétale Potentiels redox Chaîne respiratoire : composition Organisation thermodynamique de la chaîne respiratoire Contrôle et état respiratoires Membrane interne Cycle des protons Translocation du pouvoir réducteur Levures Être humain Gène-protéine correspondances chez l'humain Génome mitochondrial humain : correspondances gène-protéine Code génétique : modification Génome mitochondrial : modifications du code génétique Molécule d'ADN : réplication Chaîne respiratoire

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