Structure et Fonction des Mitochondries et des Chloroplastes

La Mitochondrie

Structure de la Mitochondrie

• Matrice mitochondriale: Contient un fluide de consistance gélatineuse comprenant:
  1. Molécules d'ADN mitochondrial (ADNmt) : circulaire, double brin et différent de l'ADN nucléaire chez la plupart des mammifères.
  2. Molécules d'ARN mitochondrial.
  3. Enzymes pour la réplication, la transcription et la traduction de l'ADNmt.
  4. Enzymes impliquées dans le cycle de Krebs et la β-oxydation des acides gras.
  5. Ions de Ca²⁺, P et ribonucléoprotéines.
• Espace intermembranaire: Situé entre les membranes externe et interne, contient des enzymes qui utilisent l'ATP pour phosphoryler l'AMP ou d'autres nucléotides.
• Membrane mitochondriale interne: Présente des replis appelés crêtes mitochondriales. Contient environ 20% de lipides et 80% de protéines.
• Membrane mitochondriale externe: Délimite la mitochondrie. Structure bicouche lipidique associée à des protéines. Contient environ 40% de lipides (dont le cholestérol) et 60% de protéines.
• Particules élémentaires F (ATP synthase): Orientées vers la matrice, situées à l'extérieur des crêtes. Composées d'une tête sphérique (complexe F1), une tige et une base hydrophile. Le complexe F1 est une protéine globulaire.

Fonctions de la Mitochondrie

Les mitochondries sont des complexes enzymatiques distincts qui exercent différentes fonctions:

• Cycle de Krebs: Se déroule dans la matrice mitochondriale. Processus essentiel du catabolisme cellulaire.
• Chaîne respiratoire: Les électrons produits lors du cycle de Krebs sont transportés par des transporteurs situés dans la membrane mitochondriale interne, organisés en trois complexes.
• Phosphorylation oxydative: Réalisée par les particules F dans les crêtes mitochondriales. La tête F1 permet de phosphoryler l'ADP en ATP.
• β-oxydation des acides gras: Réalisée par des enzymes présentes dans la matrice mitochondriale.
• Concentration de substances dans la matrice: Protéines, fer, pigments, lipides, etc.

Les Plastes

Organites spécifiques aux cellules végétales, contenant des pigments (chlorophylles et caroténoïdes) et synthétisant et accumulant des substances de réserve (amidon, huiles...). Deux groupes principaux:

1. Leucoplastes: Dépourvus de pigments, stockent des substances comme l'amidon, les graisses et les protéines. Présents dans les cellules végétales des tiges et des racines.
2. Chromoplastes: Contiennent des pigments qui donnent leur couleur aux plantes. Ceux qui contiennent de la chlorophylle sont verts et appelés chloroplastes. Ceux qui contiennent de la phycoérythrine sont rouges et appelés rodoplastes.

Les Chloroplastes

Les chloroplastes sont les plastes les plus importants car ils réalisent la photosynthèse, transformant l'énergie lumineuse en énergie chimique. Leur morphologie est variée. Chez les plantes supérieures, ils sont généralement ovales, mais chez certaines algues, ils peuvent avoir des formes différentes (hélice, tasse...). Chaque cellule contient généralement 20 à 40 chloroplastes, mais il existe des cas extrêmes (Ricinus avec 400 000 cellules par mm²). Leur taille varie également selon les espèces. Ils sont situés dans le cytoplasme, sans être fixés, et peuvent se déplacer comme des amibes.

Structure des Chloroplastes

• Membrane externe et membrane interne: Structure similaire aux autres membranes cellulaires. La membrane externe est plus perméable que la membrane interne, qui est presque imperméable.
• Thylakoïdes: Sacs aplatis empilés les uns sur les autres, formant un système membranaire. Chaque pile de thylakoïdes est appelée grana. L'espace entre deux grana est appelé espace intergrana. Les réactions de la photosynthèse nécessitant de la lumière se déroulent dans les thylakoïdes.
• Stroma: Contient une molécule d'ADN circulaire double brin et des ribosomes (plastoribosomes). La phase sombre de la photosynthèse se déroule dans le stroma.

Fonctions des Chloroplastes

• Photosynthèse: Production d'ATP et de NADPH à partir de l'énergie lumineuse.
• Biosynthèse des acides gras: Utilisation des glucides, du NADPH et de l'ATP.
• Réduction des nitrates en nitrites: Puis en ammoniac, source d'azote pour la synthèse des acides aminés et des nucléotides.