Contenu
- Structure de la mitochondrie
- Pourquoi les mitochondries sont-elles importantes?
- Fonctions mitochondriales
- Les membranes mitochondriales interne et externe
- Qu'y a-t-il dans la matrice?
Les cellules eucaryotes d'organismes vivants effectuent en permanence un grand nombre de réactions chimiques pour vivre, grandir, se reproduire et combattre les maladies.
Tous ces processus nécessitent de l'énergie au niveau cellulaire. Chaque cellule qui s’engage dans l’une de ces activités tire son énergie des mitochondries, de minuscules organites qui jouent le rôle de cellules centrales.Le singulier de la mitochondrie est la mitochondrie.
Chez l'homme, les cellules telles que les globules rouges n'ont pas ces organites minuscules, mais la plupart des autres cellules ont un grand nombre de mitochondries.Les cellules musculaires, par exemple, peuvent avoir des centaines voire des milliers de personnes pour satisfaire leurs besoins énergétiques.
Presque tous les êtres vivants qui bougent, grandissent ou pensent ont des mitochondriesl'arrière-plan, produisant l'énergie chimique nécessaire.
Structure de la mitochondrie
Les mitochondries sont des organites membranaires entourées d'une double membrane.
Ils ont une membrane externe lisse entourant l'organite et une membrane interne pliée. Les plis de la membrane interne sont appelés cristae, dont le singulier est crista,et les plis sont où les réactions créant l'énergie mitochondriale ont lieu.
La membrane interne contient un fluide appelé matrice tandis que l’espace intermembranaire situéentre les deux membranes est également rempli de fluide.
En raison de cette structure cellulaire relativement simple, les mitochondries ne disposent que de deux volumes d’exploitation distincts: la matrice située à l’intérieurla membrane interne et l'espace intermembranaire. Ils s'appuient sur des transferts entre les deux volumes pour la production d'énergie.
Augmenter l'efficacité et maximiser le potentiel de création d'énergie,les plis de la membrane interne pénètrent profondément dans la matrice.
En conséquence, la membrane interne a une grande surface et aucune partie de la matrice n’est éloignée du pli de la membrane interne.Les plis et la grande surface aident à la fonction mitochondriale, augmentant le taux de transfert potentiel entre la matrice et l'espace intermembranaire à travers la membrane interne.
Pourquoi les mitochondries sont-elles importantes?
Alors que les cellules individuelles ont évolué à l’origine sans mitochondries ni autres organites liées à la membrane, des organismes multicellulaires complexes et desles animaux tels que les mammifères tirent leur énergie de la respiration cellulaire basée sur la fonction mitochondriale.
Fonctions à haute énergie telles que celles des muscles cardiaques ou des ailes d'oiseauxavoir des concentrations élevées de mitochondries qui fournissent l'énergie nécessaire.
Grâce à leur fonction de synthèse de l’ATP, les mitochondries des muscles et d’autres cellules produisent la chaleur corporelle.garder les animaux à sang chaud à une température constante. C’est cette capacité de production d’énergie concentrée des mitochondries qui rend les activités à haute énergie et la productionde chaleur chez les animaux supérieurs possible.
Fonctions mitochondriales
Le cycle de production d'énergie dans les mitochondries repose sur la chaîne de transport d'électrons associée à l'acide citrique ouCycle de Krebs.
En savoir plus sur le cycle de Krebs.
Le processus de décomposition des glucides tels que le glucose pour produire de l'ATP s'appelle le catabolisme. Les électrons de l'oxydation du glucosesont passés le long d’une chaîne de réaction chimique qui inclut le cycle de l’acide citrique.
L’énergie issue des réactions de réduction-oxydation, ou redox, est utilisée pour transférer les protons hors dumatrice où les réactions ont lieu. La réaction finale dans la chaîne de fonctions mitochondriales est une réaction dans laquelle l'oxygène de la respiration cellulaire subit une réduction pour former de l'eau.Les produits finaux des réactions sont l'eau et l'ATP.
Les enzymes clés responsables de la production d’énergie mitochondriale sont le nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADP).nicotinamide adénine dinucléotide (NAD), adénosine diphosphate (ADP) et flavine adénine dinucléotide (FAD).
Ils travaillent ensemble pour aider au transfert de protons à partir de molécules d'hydrogènedans la matrice à travers la membrane mitochondriale interne. Cela crée un potentiel chimique et électrique à travers la membrane, les protons revenant à la matrice par l’enzyme ATP synthase.entraînant la phosphorylation et la production d’adénosine triphosphate (ATP).
Lisez à propos de la structure et la fonction de l'ATP.
La synthèse de l’ATP et les molécules d’ATP sont lespremiers porteurs d'énergie dans les cellules et pouvant être utilisés par les cellules pour la production des produits chimiques nécessaires aux organismes vivants.
••• SciencingEn plus de produire de l'énergie, les mitochondries peuvent également aider à la signalisation entre cellules par la libération de calcium.
Les mitochondries ont la capacité de stocker le calcium dans lematrice et peut la libérer en présence de certaines enzymes ou hormones. En conséquence, les cellules produisant de tels produits chimiques déclencheurs peuvent voir le signal de l’augmentation du calcium provenant de lalibération par les mitochondries.
Globalement, les mitochondries sont une composante vitale des cellules vivantes, facilitant les interactions cellulaires, distribuant des produits chimiques complexes et produisant l'ATP.qui forme la base énergétique de toute vie.
Les membranes mitochondriales interne et externe
La double membrane mitochondriale a différentes fonctions pour la membrane interne et externeet les deux membranes et sont constitués de substances différentes.
La membrane mitochondriale externe renferme le fluide de l’espace intermembranaire, mais elle doit permettre aux produits chimiquesles mitochondries doivent la traverser. Les molécules de stockage d'énergie produites par les mitochondries doivent pouvoir quitter l'organite et fournir de l'énergie au reste de la cellule.
Pour permettre de tels transferts, la membrane externe est composée de phospholipides et de structures protéiques appelées porines qui laissent de minuscules trous ou pores à la surface de la membrane.
L'espace intermembranaire contient un fluide dont la composition est similaire à celle du cytosol constituant le fluide de la cellule environnante.
Petites molécules, ions, nutriments etla molécule d'ATP transportant l'énergie produite par la synthèse d'ATP peut pénétrer dans la membrane externe et faire la transition entre le fluide de l'espace intermembranaire et le cytosol.
La membrane interne a une structure complexe avec des enzymes, des protéines et des graisses permettant uniquement à l'eau, au dioxyde de carbone et à l'oxygène de traverser librement la membrane.
D'autres molécules,y compris les grosses protéines, peuvent pénétrer dans la membrane mais uniquement par le biais de protéines de transport spéciales qui limitent leur passage. La grande surface de la membrane interne, résultantdes plis de la crête, laisse place à toutes ces structures protéiques et chimiques complexes.
Leur grand nombre permet un niveau élevé d’activité chimique et une efficacitéproduction d'énergie.
Le processus par lequel l’énergie est produite par des transferts chimiques à travers la membrane interne s’appelle la phosphorylation oxydative.
Au cours de ce processus,l'oxydation des glucides dans la mitochondrie pompe les protons à travers la membrane interne de la matrice dans l'espace intermembranaire. Le déséquilibre des protons provoque la diffusion des protonsà travers la membrane interne dans la matrice via un complexe enzymatique qui est une forme précurseur de l’ATP et qui est appelé ATP synthase.
Le flux de protons à travers l'ATP synthase à son tourest la base de la synthèse de l’ATP et produit des molécules d’ATP, le principal mécanisme de stockage de l’énergie dans les cellules.
Qu'y a-t-il dans la matrice?
Le fluide visqueux à l'intérieur dula membrane interne s'appelle la matrice.
Il interagit avec la membrane interne pour réaliser les principales fonctions de production d'énergie des mitochondries. Il contient les enzymes etproduits chimiques qui participent au cycle du krebs pour produire de l’ATP à partir de glucose et d’acides gras.
La matrice est l'endroit où se trouve le génome mitochondrial composé d'ADN circulaire et oùles ribosomes sont localisés. La présence de ribosomes et d'ADN signifie que les mitochondries peuvent produire leurs propres protéines et peuvent se reproduire en utilisant leur propre ADN, sans s'appuyer sur la division cellulaire.
Si les mitochondries semblent constituer de minuscules cellules complètes, c'est parce qu'elles étaient probablement des cellules séparées à un moment donné, alors que les cellules individuelles étaient encore en évolution.
Bactéries de type mitochondrieont pénétré dans de plus grandes cellules en tant que parasites et ont été autorisés à rester parce que cet arrangement était mutuellement avantageux.
Les bactéries ont pu se reproduire dans un environnement sécurisé eténergie fournie à la plus grande cellule. Au cours de centaines de millions d'années, la bactérie s'est intégrée à des organismes multicellulaires et a évolué pour devenir aujourd'hui des mitochondries.
Puisqu'ils se trouvent aujourd'hui dans les cellules animales, ils constituent un élément clé de l'évolution de l'homme.
Puisque les mitochondries se multiplient indépendamment sur la base du génome mitochondrial et neparticipent à la division cellulaire, les nouvelles cellules héritent simplement des mitochondries qui se trouvent dans leur partie du cytosol lors de la division cellulaire.
Cette fonction est importante pour lereproduction d'organismes supérieurs, y compris l'homme, car les embryons se développent à partir d'un œuf fécondé.
La cellule œuf de la mère est grande et contient beaucoup de mitochondriesson cytosol alors que le spermatozoïde fertilisant du père n’en a pratiquement pas. En conséquence, les enfants héritent de leurs mitochondries et de leur ADN mitochondrial de leur mère.
Par leur fonction de synthèse d’ATP dans la matrice et par la respiration cellulaire à travers la double membrane, les mitochondries et la fonction mitochondriale sont un élément clé de lacellules animales et aider à rendre la vie telle qu’elle existe possible.
La structure cellulaire avec des organites liées à la membrane a joué un rôle important dans l’évolution humaine et les mitochondries ont permisune contribution essentielle.