Galerie de cartes mentales Chapitre 6 Conversion d'énergie entre les mitochondries et les cellules
Il s'agit d'une carte mentale sur les mitochondries, comprenant les caractéristiques de base des mitochondries, les mitochondries et les maladies, la respiration cellulaire et la conversion d'énergie, etc.
Modifié à 2024-01-19 01:36:40Cent ans de solitude est le chef-d'œuvre de Gabriel Garcia Marquez. La lecture de ce livre commence par l'analyse des relations entre les personnages, qui se concentre sur la famille Buendía et raconte l'histoire de la prospérité et du déclin de la famille, de ses relations internes et de ses luttes politiques, de son métissage et de sa renaissance au cours d'une centaine d'années.
Cent ans de solitude est le chef-d'œuvre de Gabriel Garcia Marquez. La lecture de ce livre commence par l'analyse des relations entre les personnages, qui se concentre sur la famille Buendía et raconte l'histoire de la prospérité et du déclin de la famille, de ses relations internes et de ses luttes politiques, de son métissage et de sa renaissance au cours d'une centaine d'années.
La gestion de projet est le processus qui consiste à appliquer des connaissances, des compétences, des outils et des méthodologies spécialisés aux activités du projet afin que celui-ci puisse atteindre ou dépasser les exigences et les attentes fixées dans le cadre de ressources limitées. Ce diagramme fournit une vue d'ensemble des 8 composantes du processus de gestion de projet et peut être utilisé comme modèle générique.
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Chapitre 6 Conversion d'énergie entre les mitochondries et les cellules
Section 1 Caractéristiques de base des mitochondries
1. Forme, quantité et structure des mitochondries
(1) Forme et quantité de mitochondries
Forme : linéaire, granulaire ou en forme de bâtonnet au microscope optique
Quantité : ① Varie selon le type de cellule ② Le minimum contient seulement 1 mitochondrie et le maximum en contient 500 000. ③Lorsque le métabolisme est fort, le nombre de mitochondries est plus grand, et vice versa. ④ Il y a environ 25 spermatozoïdes, environ 400 cellules rénales et environ 1 300 mitochondries dans les cellules hépatiques. La plupart des globules rouges matures n'ont pas de mitochondries.
(2) Ultrastructure des mitochondries
Au microscope électronique, les mitochondries sont des structures de vésicules à membrane fermée composées de membranes unitaires à double couche.
1. membrane externe (membrane externe)
Emplacement : La membrane unitaire la plus externe des mitochondries, d’environ 5 à 7 nm d’épaisseur.
Composition : Environ 50 % sont des lipides et environ 50 % sont des protéines.
Caractéristiques : ① Comprend une variété de protéines de transport, ② Forme un canal aqueux plus grand à travers la bicouche lipidique, provoquant l'apparition de petits pores d'un diamètre de 2 à 3 nm dans la membrane externe, permettant le passage de substances avec un poids moléculaire inférieur. supérieure à 10 000 Da, dont quelques petites molécules peptides.
2. Intima (membrane interne)
Localisation : Situé à l’intérieur de la membrane externe des mitochondries, avec une épaisseur moyenne de 4,5 nm
Composition : 20% lipides, 80% protéines.
Caractéristiques : Faible perméabilité, les substances d'un poids moléculaire supérieur à 150 ne peuvent pas passer. Choisissez une perméabilité élevée et les protéines de transport sur la membrane contrôlent l'échange de substances dans les chambres interne et externe pour assurer le métabolisme des substances actives.
3. site de contact de translocation
Il y a des endroits sur les membranes interne et externe des mitochondries où la membrane interne et la membrane externe entrent en contact l'une avec l'autre, où l'espace membranaire devient étroit, ce qu'on appelle un point de contact de translocation.
Fonction : canal permettant aux protéines et autres substances d'entrer et de sortir des mitochondries
4.Matrice
Ingrédients : ① Enzymes (catalysent le cycle des acides, l'oxydation des acides gras, la décomposition des acides aminés, la synthèse des protéines, etc.)
système génétique indépendant
②ADN circulaire double brin (unique aux mitochondries)
③ribosomes
5. particule élémentaire
De nombreuses particules dépassent de la cavité interne et sont attachées à la surface interne de la membrane interne (y compris le clocher), et chaque mitochondrie contient environ 104 à 105 particules.
La tête a une activité enzymatique et peut catalyser la phosphorylation de l'ADP pour générer de l'ATP.
Également connu sous le nom de complexe ATP synthase (complexe ATP synthase), également connu sous le nom de FoFiATP synthase.
2. Composition chimique des mitochondries
1. Protéine : C'est le composant principal des mitochondries, représentant environ 65 % à 70 %, et est principalement distribuée dans la membrane interne et la matrice.
2. Lipides : représentant 25 à 30 % du poids sec des mitochondries, dont la plupart sont des phospholipides.
3. Autres : Contient de l'ADN et un système génétique complet, une variété de coenzymes (telles que CoQ, FMN, FAD et NAD, etc.), des vitamines et divers ions inorganiques.
3. Système génétique mitochondrial (comprendre)
(1) ADN mitochondrial
1. Localisation : Dans la matrice des mitochondries ou attaché à la membrane interne des mitochondries.
2. Quantité : Il y a souvent 1 à plusieurs molécules d’ADNmt dans une mitochondrie, avec une moyenne de 5 à 10.
3. Structure du génome :
①Formulaire
②Longueur 16568pb
③Pas d'histones
④Chaîne H, chaîne L
⑤Aucun intron
⑥Copie et transcription
⑦Codon
4. Produits de codage : peu nombreux. ARNt mitochondrial, ARNr et certaines protéines mitochondriales.
(2) Réplication des mitochondries (comprendre)
La réplication de l'ADNmt est similaire à celle des cellules procaryotes, réplication en boucle D
La chaîne légère se réplique plus tard que la chaîne lourde
Le sens de synthèse de la chaîne lourde est dans le sens des aiguilles d’une montre et le sens de synthèse de la chaîne légère est dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.
La réplication n'est pas affectée par le cycle cellulaire, peut transcender la phase stationnaire ou interphase du cycle cellulaire et peut même être distribuée tout au long du cycle cellulaire.
sous-thème
4. Transport de protéines mitochondriales et nucléaires
(1) Transport de protéines codées par le noyau dans la matrice mitochondriale
1. Lorsque des protéines codées par le noyau pénètrent dans les mitochondries, une séquence signal est requise.
2. La protéine précurseur reste dans un état déplié en dehors des mitochondries
3. La puissance générée par le mouvement moléculaire aide la chaîne polypeptidique à traverser la membrane mitochondriale
4. La chaîne polypeptidique doit être repliée au sein de la matrice mitochondriale pour former une protéine active.
(2) Transport de protéines codées par le noyau vers d'autres parties des mitochondries
5. L'origine des mitochondries
L'hypothèse actuellement généralement acceptée, la théorie de l'endosymbiose, soutient que les mitochondries pourraient provenir de certaines bactéries primitives, qui existaient initialement en symbiose avec d'anciennes cellules eucaryotes anaérobies et qui sont finalement devenues une partie des cellules eucaryotes.
6. Fusion et fission mitochondriales
(1) Les mitochondries prolifèrent par fission
(2) L’ADNmt est distribué de manière aléatoire et inégale dans les nouvelles mitochondries
Au cours de la mitose et de la méiose, les molécules d'ADNmt nouvellement synthétisées sont distribuées de manière aléatoire aux mitochondries filles, et les mitochondries filles sont distribuées de manière aléatoire aux cellules filles. Par conséquent, les cellules filles ont des proportions différentes de molécules d'ADNmt mutantes.
(3) La fusion des mitochondries est propice à promouvoir la coopération mutuelle des mitochondries
7. Fonction des mitochondries
1. Phosphorylation oxydative : L'oxydation des nutriments dans les mitochondries et le couplage avec la phosphorylation pour générer de l'ATP sont la fonction principale des mitochondries.
2. Absorption et libération de Ca2 : les mitochondries et le réticulum endoplasmique travaillent ensemble pour réguler la concentration de Ca2 dans le cytosol
3. Participer à la mort cellulaire : Dans certains cas, les mitochondries sont le maillon initiateur de la mort cellulaire ; dans d'autres cas, les mitochondries ne sont qu'une « voie » de mort cellulaire.
Section 2 Respiration cellulaire et conversion d'énergie
introduire
La combustion directe et complète d’une molécule de glucose libère une énergie d’environ 2 804 kJ/mol, ce qui est bien supérieur à l’énergie que n’importe quelle molécule porteuse peut capter. L'énergie d'une molécule d'ATP est d'environ 31 kJ/mol
Cycle des transmetteurs d'hydrogène NAD et NADH
Le cycle des émetteurs d'hydrogène FAD et FADH
Oxydation cellulaire/oxydation biologique/respiration cellulaire
Oxydation cellulaire : Le processus dans lequel les cellules, avec la participation de l'O, décomposent diverses substances macromoléculaires pour produire du COz, et l'énergie libérée est stockée dans l'ATP, est également appelé oxydation biologique. Semblable à la respiration humaine, également connue sous le nom de respiration cellulaire
Pendant que les cellules oxydent les substances, elles subissent une réaction de phosphorylation de l’ADP, c’est pourquoi on l’appelle également phosphorylation oxydative.
Processus de base de l'oxydation cellulaire
1. Glycolyse
Le glucose est dégradé dans le cytoplasme pour former du pyruvate
Site d'apparition : cytoplasme
Production nette de 2 ATP, 2 NADH
Dans des conditions aérobies, il finit par pénétrer dans les mitochondries pour y être oxydé.
Capacité de fermentation en conditions anaérobies
La fermentation produit de l'ATP dans des conditions anaérobies tout en régénérant le NAD
2. Génération d’acétyl-CoA
Le pyruvate pénètre dans les mitochondries et est décomposé dans la matrice mitochondriale pour produire de l'acétyl CoA.
Site d'apparition : matrice mitochondriale
Générer 1 NADH
3. Cycle TCA
L'acétyl CoA passe par le cycle des trois acides et tout son C est oxydé en CO2
produire
3NADH
1FADH2
1ATP (GTP)
Site d'apparition : matrice mitochondriale
La perméabilité de la membrane mitochondriale interne est faible et les substances d'un poids moléculaire supérieur à 150 ne peuvent pas la traverser.
4. La phosphorylation oxydative couple la formation d’ATP
Le H produit par la glycolyse, l'acétyl-CoA et le cycle du trisulfate contient du H et de l'e-
Parmi eux, H est capturé par le NADH et le FADH et pompé dans la cavité intermembranaire mitochondriale via les coenzymes de la chaîne respiratoire.
e- est transmis séquentiellement par la chaîne respiratoire, et une différence d'énergie libre est générée pendant le processus de transmission, qui est utilisée comme énergie de pompe par les coenzymes.
Ils réduisent finalement l'O2 en H2O et synthétisent en même temps une grande quantité d'ATP à partir du grana.
Site d'apparition : membrane interne mitochondriale, grana
Comment se forme le gradient H ?
A quoi sert le dégradé H ?
5. Chaîne respiratoire/chaîne de transfert d'électrons
La chaîne respiratoire est une série de systèmes enzymatiques qui peuvent accepter et libérer de manière réversible H et e-. Ils sont ordonnés en chaîne sur la membrane mitochondriale interne, c'est pourquoi ils sont appelés chaîne respiratoire. Et parce qu’elles peuvent transférer H et e-, elles sont également appelées chaînes de transport d’électrons.
1 chaîne respiratoire
2 En pensant du point de vue de la « différence d'énergie libre », pourquoi les cellules doivent-elles subir de multiples transmissions ?
3 hypothèses de couplage chimiosmotique
L'hypothèse de la chimiosmose soutient que le principe de base du couplage de phosphorylation oxydative est que la différence d'énergie libre dans le transfert d'électrons provoque le transfert de H à travers la membrane, qui est converti en un gradient électrochimique de protons à travers la membrane mitochondriale interne. Les protons refluent le long du gradient et libèrent de l'énergie, conduisant l'ATP synthase liée à la membrane interne à catalyser la phosphorylation de l'ADP pour synthétiser l'ATP.
4 grains
Également connue sous le nom d’ATP synthase, elle a la forme d’un champignon et appartient à la pompe à protons de type F.
F1 sphérique (tête)
F0 (base) intégré dans la membrane
5 Mécanisme de fonctionnement de l'ATP synthase : allostérie de liaison
Section 3 Mitochondries et maladies
1. Modifications mitochondriales au cours des processus pathologiques
Les mitochondries sont très sensibles aux changements des facteurs environnementaux externes, et l'influence de certains facteurs environnementaux peut directement provoquer un fonctionnement mitochondrial anormal.
La capacité de phosphorylation oxydative des mitochondries diminue avec l’âge
2. Mutations et maladies de l'ADNmt
Les maladies dans lesquelles les défauts de la structure et du fonctionnement des mitochondries sont la principale cause de maladie sont souvent appelées maladies mitochondriales.
Les maladies mitochondriales touchent principalement les systèmes nerveux et musculaire.
3. Maladies liées à une fusion et une fission mitochondriales anormales
4. Traitement des maladies mitochondriales
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sous-thème