Objectifs
[Dans l'ensemble du module de biologie cellulaire nous traiterons principalement de la cellule animale.]
Dans cette ressource nous nous focaliserons sur la mitochondrie, sa morphologie, ses membranes (et leurs nombreux transporteurs) et son rôle primordial dans la production de l'ATP nécessaire au déroulement des fonctions cellulaires (fournisseur universel de l'énergie). La production de l'ATP nécessite un fort approvisionnement en métabolites tels que glucose et acides gras (et dans le cas de dénutrition extrême, acides aminés), un approvisionnement géré à partir des réserves par des hormones (glucagon, insuline et adrénaline). Les métabolites vont être convertis en NADH et FADH2 (plus CO2) dans des processus, comme la glycolyse, la β-oxydation et le cycle de l'acide citrique, pour finalement alimenter la chaîne respiratoire aboutissant à la production de l'ATP grâce au phénomène de chimiosmose. Les processus se déroulent dans des sites bien déterminés et le passage de métabolites d'un site à l'autre est assuré par de nombreux transporteurs. En plus de son rôle de production d'ATP, la mitochondrie est également présentée pour son intervention dans la synthèse des stéroïdes, la mort cellulaire programmée (apoptose) et l'homéostasie cellulaire du calcium. Enfin dans trois « excursions », la mitochondrie est replacée dans un contexte conceptuel élargi, ouvrant sur des implications aussi variées que diabète sucré et paléontologie.
Prérequis :
Savoir que, dans leur grande majorité, les fonctions cellulaires nécessitent l'hydrolyse de l'ATP : par exemple, contraction musculaire, pompes ATPasiques ou encore transport des organites par les protéines motrices.
Bien dominer les connaissances sur les diverses modalités de passage de composants cellulaires au travers de la membrane lipidique.
Avoir une notion de la structure chimique des lipides et des glucides, de leurs formes de stockage et de leur dégradation en métabolites utilisables.
Connaître l'essentiel des voies métaboliques telles que glycolyse, cycle de l'acide citrique et β-oxydation.
Objectifs :
Connaître les sites de localisation des différents processus métaboliques qui aboutissent à la production de l'ATP (glycolyse, β-oxydation, cycle de l'acide citrique, phosphorylation oxydative).
Connaître les différentes modalités de transport bidirectionnel des métabolites au travers de l'enveloppe mitochondriale (acides gras, pyruvate, ATP, ADP et Pi).
Comprendre comment l'oxydation des métabolites, résultant dans la production de NADH et FADH2, alimente la chaîne de transport des électrons de la membrane interne et crée un gradient de protons.
Comprendre comment le gradient de protons dirige la production de l'ATP par l'ATP synthase.
Connaître les fonctions mitochondriales autres que la production de l'ATP : synthèse des stéroïdes, homéostasie du calcium et mort programmée.
Temps de travail prévu : 3 heures
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