MITOCHONDRIES ET CHLOROPLASTES: SITES DE CONVERSION DE L'ÉNERGIE
Toutes les activités cellulaires, synthèse de protéines, division, fonctionnement des enzymes nécessitent de l'énergie. Une conversion: c'est une transformation d'une forme
d'énergie en une autre. Mitochondrie: conversion d'énergie chimique (énergie de liaison entre les élément d'une molécule) et une énergie utilisable par la cellule: l'ATP. Chloroplastes: conversion d'énergie lumineuse en ATP.
I) L'ATP: UNIQUE FORME D'ÉNERGIE UTILISABLE PAR LA CELLULE
1) L'ATP: Adénosine triphosphate
L'ATP a été mis en évidence en 1929. C'est un nucléotide qui associe une base azotée d'un sucre à trois groupements phosphate. De part la présence de charges négatives, l'hydrolyse de l'ATP est simplifiée. P-O-P est une liaison polyphosphate qui libère de l'énergie lors de l'hydrolyse de l'ATP: hydrolyse de l'ATP donne de l'ADP (adénosine diphosphate) et hydrolyse l'ADP donne de l'AMP (acide adénylique).
2) Hydrolyse de l'ATP ATP → ADP+Pi
Hydrolyse: Réaction exergonique, qui libère de l'énergie (30,5 KJ/mol) Synthèse: Réaction endergonique, nécessite de l'énergie (30,5 KJ/mol)
3) Régénération de l'ATP
Couplage avec une réaction exergonique. Phophoénolpyruvate PEP se transforme en pyruvate+Pi en libérant 61,9 KJ/mol.
L'ATP synthétase est situé dans la membrane interne des mitochondries et lamembrane des thylakoïdes des chloroplastes.
II) MITOCHONDRIE ET CHLOROPLASTES: DEUX ORGANITES SEMI AUTONOMES
1) Structure d'une mitochondrie
La mitochondrie est délimitée par deux membranes (interne et externe). Elles définissent deux compartiments à l'intérieur de la mitochondrie: la matrice et l'espace intermembranaire.
Ces deux membranes on une composition différentes. La membrane externe contient 60% de protéines pour 40% de lipides. La membrane interne est repliée, chaque pli est appelé crête mitochondriale. Elle est composé a 80% de protéines et à 20% de lipides. Il y a, dans la
membrane, de l'ATP synthétase ainsi qu'une chaîne de transport d'e-. La mitochondrie possède une partie de l'information génétique sous forme d'ADN mitochondrial et compose 1 à 5% de l'ADN total. Elle possède également ces propres ribosomes et peut ainsi synthétiser certaines de ses protéines (5%)
Les mitochondries ont des dimensions très voisines d'une bactérie: de 1 à 2μm de long, de 0,5 à 1μm de large. La fixation des tissus au tétraoxyde d'osmium fait apparaître autour de chaque mitochondrie un double système membranaire; chaque membrane a une épaisseur de 6 à 8 nm (1 nm = 10-9 m). La membrane externe, régulièrement convexe, est séparée de la membrane interne par l'espace intermembranaire, dont l'épaisseur peut varier selon les conditions imposées à la mitochondrie. La membrane interne s'invagine en villosités ou crêtes délimitant la matrice.
On peut mettre en évidence dans la matrice de petites molécules d'ADN circulaire et des ribosomes. La surface développée par la membrane interne peut être considérable, et cette surface est d'autant plus élevée que les mitochondries sont actives sur le plan énergétique.
2) Principaux rôles au sein des cellules animales et végétales 3) Organisation d'un chloroplaste
Les chloroplastes sont toujours limités par deux membranes plasmiques, d'environ 6 à 8 nm d'épaisseur, concentriques et distantes d'environ 10 nm. La membrane interne émet dans le stroma des replis en forme de crêtes, rappelant celles des mitochondries. Ces replis sont
toutefois rares dans les chloroplastes entièrement différenciés. Dans le stroma se trouvent surtout de nombreuses lamelles, partiellement associées en empilements compacts. Une analyse précise montre qu'il s'agit en réalité de saccules aplatis dont les profils sont plus ou moins longs et parfois discontinus. Ces saccules sont les thylakoïdes. Les plus étendus traversent le plaste de part en part, mais sont généralement des lames ajourées, ce qui se traduit par des interruptions dans les sections transversales ultrafines. D'autres thylakoïdes ont la forme de disques de dimensions plus restreintes. Chez les végétaux supérieurs, ces thylakoïdes ont ordinairement tendance à s'associer étroitement sur la totalité ou sur une partie de leurs surfaces latérales.
Ils forment ainsi des empilements lamellaires grossièrement cylindriques.
4) Principaux rôles dans les cellules végétales
III) LA RESPIRATION CELLULAIRE DANS LES MITOCHONDRIES
1) Prise en charge du pyruvate issu de la glycolyse 2) Devenir des composants réduits
3) Bilan Cf schéma
IV) LA PHOTOSYNTHÈSE DANS LES CHLOROPLASTES
Les cellules végétales sont chlorophylliennes. La photosynthèse est un processus au cour duquel on voit la synthèse de molécules organiques en présence de lumière à partir de substance minérale.
Ex: glucose 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
1) La photosynthèse: un processus en deux étapes
On distingue deux grands types de réaction. Certaines réaction dépendent de l'intensité lumineuse : se sont des réactions photochimiques. D'autres réactions différentes ne dépendent pas de l'intensité lumineuse mais de la température. Et de la concentration en CO2 : se sont des réactions non photochimiques. Les réactions photochimiques ou phase photochimique s'effectue dans les thylakoïdes et les réactions non photochimiques ou phase non photochimique dans le stroma.
2) La phase photochimique de la photosynthèse: phase claire
Cette phase a lieu dans les thylakoïdes et nécessite de énergie lumineuse. C'est au cour de cette phase que l'énergie lumineuse est convertie en énergie utilisable par la cellule.
a) Capture de l'énergie lumineuse
Elle fait intervenir des pigments contenus dans la membrane du thylakoïde, ils sont de nature diverse : chlorophylle (vert), carotène (orange), xanthophylle (jaune). Ils sont regroupés au sein de complexe nommé photosystèmes (PS I et PS II), ils constituent les unités
photoréceptrices du chloroplaste. La capture de l'énergie lumineuse au sein des photosystèmes va engendrer un transfert d'e-.
b) Transfert d'e- de la membrane des thylakoïdes
Les pigments comme la chlorophylle passent à l'état existé lorsqu'ils capturent des photons, état non stable, ils libèrent des e- pour redevenir stable. Le déficit en e- est comblé grâce à un donneur en e-. Il s'agit de l'eau : 2H20 → O2 + 4e- + 4H+
Les e- libérés vont être transférés le long d'une chaîne de transfert qui inclue différentes protéines (plastoquinone, plastocyannine, PS I et II). Le transfert se fait par une série
d'oxydoréductions. En bout de chaîne, l'accepteur final est le NADP+ qui est réduit en NADPH (NADP: nicotine adénine dinucléotide phosphate, on le trouve uniquement dans les cellules végétale).
c) Production d'ATP par phosphorylation
Au cours du transfert des e- dans la membrane du thylakoïde, des protons son libérés dans l'espace intra-thylakoïde. Cela crée un gradient électrochimique de protons, il permet le fonctionnement des ATP synthétases situées dans la membrane du thylakoïde.
Cf schéma
3) La phase non photochimique de la photosynthèse (phase sombre)
C'est la phase au cour de laquelle le CO2 est incorporé aux molécules organiques et qui permet la synthèse de molécules organiques. Elle a lieu dans le stroma. Au cour de cette phase de synthèse sont produits le glucose, des acides aminés et des acides gras. Cette synthèse nécessite de l'énergie, il y a donc une consommation D'ATP et de pouvoir réducteur (NADPH). Le CO2 est incorporé sur une molécule a 5 carbones : ribulose biphosphate ou Rudi-P qui va donner deux composés à trois carbones : acide phosphoglycérique. Il rentre dans la série de réaction nommé le cycle de Calvin qui va former le 3-phosphoglycéraldéhyde (cycle de Calvin)
4) Bilan
