BIOLOGIE CELLULAIRE 1

S1B0100 2009-2010

Compartimentation cellulaire Structure et Fonctions des Organites

Mitochondrie Chloroplaste Proxysome

Mtabolisme bionergtique

Rticulum endoplasmique Appareil de Golgi Lysosomes Endosomes Systme endomembranaire Synthse et transport des protines

ATP : Adnosine triphosphate

NH2 N N O O P O O O N N Adnine (base purique)

~O

P O

~O

P O

O

CH2 O -D-ribose, sucre 5 carbones (pentose) OH

HO P-P-P

Adnosine (nucloside) AMP ADP ATP

~

Liaison haut potentiel, riche en nergie

Hydrolyse

ATP

Phosphorylation

ADP + Pi

Le mtabolisme bionergtique : structure et fonctions des organites impliqus

A - Les mitochondries 1 - Analyse en MP : structure et proprits des mitochondries 2 - Ultrastructure du chondriome en microscopie 3 - Composition chimique et organisation de lenveloppe mitochondriale 4 - Le mtabolisme intramitochondrial 5 - Origine, multiplication et mort des mitochondries B - Les plastes 1 - Les interconversions plastidiales 2 - Ultrastructure et fonctions des plastes 3 - Les chloroplastes 4 - Origine, multiplication et mort des plastes C - Les proxysomes 1 - Ultrastructure des proxysomes 2 - Fonction des proxysomes 3 - Biogense et renouvellement des proxysomes

1 - Analyse en MP : Structure et proprits des mitochondries a - Polymorphisme et Mobilit du chondriome(ensemble des mitochondries en suspension dans le cytosol) Visible en MP : - coloration cytochimique au vert Janus B - Immunofluorescence en microscopie fluorescence - Microscopie contraste de phase (mobilit observe)

Mitos = filament chondros = grain

Granulaire (0,5 1 m)

Ovalaire (2 / 4 m)

Filamenteuse (0,2 0,5 / 7 m)

Morphologie modifie par les proprits physicochimiques du cytosol (pH et pression osmotique)

Immobilit selon une demande locale en nergie ou mobilit importante suivant le courant cytosolique (mouvement du cytosquelette)

1 - Analyse en MP : Structure et proprits des mitochondries b - Distribution intracellulaire des mitochondriesSouvent uniforme Exception des cellules spcialises :Lumire intestinale

Epithlium intestinalMicrovillosits apicales

Lot apical de Mitochondries

Noyau

Lot basal de mitochondries

Lame basale Capillaire sanguin Tissu conjonctif vascularis

Entrocyte

1 - Analyse en MP : Structure et proprits des mitochondries b - Distribution intracellulaire des mitochondriesSouvent uniforme Exception des cellules spcialises :Tte Spirale mitochondriale Pice intermdiaire

Pice terminale

Flagelle

Spermatozode

2 - Ultrastructure du chondriome en microscopie lectronique

Une constance ultrastructurale

3 - Composition chimique et organisation de lenveloppe

H+

matrice

H2O O-- + 2H+

ATP

ADP + Pi NADH F1 FADH2 F0membrane interne

NAD+ 2e- + O2 FAD

I

2e-

II2e

-

III

IVCytochrome C

H+

H+

H+

H+

Espace intermembranaire

5 - Origine, multiplication et mort des mitochondries Origine : Thorie endosymbiotique (Mereschkowski 1905) Mitochondries = organismes procaryotes en symbiosedans les cellules eucaryotes Les mitochondries drivent lorigine dune -protobactrie arobie. Les arguments et preuves : . ADN circulaire double brin prsentant des similitudes avec lADN bactrien) . Expression de linformation gntique mitochondriale indpendante de celle du noyau : ARNm, ARNt, ribosomes propres. . Multiplication indpendante du noyau . Double membraneMitochondrie Organite semi-autonome Internalisation -protobactrie arobie

Cellule eucaryote anarobie

Endocytose

Cellule eucaryote arobie

5 - Origine, multiplication et mort des mitochondries

Multiplication : division de mitochondries existantes

Mort : autophagie dans le compartiment lysosomal

1 - Les interconversions plastidiales : Le plastidome

Proplaste Oloplaste Protoplaste

Leucoplaste Etioplaste

Amyloplaste

Chloroplaste

Chromoplaste

2 Les diffrents plastes et leur fonction : a - Les proplastes Petit plastes incolores sphriques (1 m) Ultrastructure simple Non diffrencis

cytosol enveloppe vsicule lamelle membranaire stroma

dans les cellules indiffrencies : dans lembryon dans les cellules mristmatiques

2 Les diffrents plastes et leur fonction : b - Les tioplastes Couleur jaune, peu diffrencis et non photosynthtiques Obscurit tioplastes

Lumire chloroplastes

Feuille tiole

Jeune plante tiole de Soja

Pois

2 Les diffrents plastes et leur fonction : c - Les chromoplastesChromoplastes / MP

Couleur jaune, orange, rouge ou violette de nombreux fruits, fleurs et racinesPoivrons Tomates

Carotte Violette

Forsythia

2 Les diffrents plastes et leur fonction : c - Les chromoplastes 4 types ultrastructuraux

Cristaux

Pigments carotnodiens = Ttraterpnes (C40)

Rouge

Orange

Violet

Jaune

2 Les diffrents plastes et leur fonction : d - Les amyloplastesA partir du glucose du cytosol Amidon, rserve durable

Stockage damidon dans les organes de rserveracines tubrises, rhizomes, fruits, graines, spores . Banane

Grain de mas

Taille variable : 1 - 175 m Constance ultrastructurale Cytosol Enveloppe

Rhizomes (Iris) Pomme de Terre

Amidon

Stroma

Absence de chlorophylle et de structures membranaires

2 Fonctions des plastes : d - Les amyloplastesStrate Hile

Simple

Strie

Enveloppe

Strie commune

Semi-Compos

Compos

3 - Les Chloroplastes

Feuille Elode Microscopie photoniqueAlgues et microalgues Ptridophytes - Fougres Briophytes - Mousses

Couleur verte Chlorophylles Photosynthse

Ovode 3 - 4 m longueur 2 - 3 m diamtre

3 - Les Chloroplastes : a - Ultrastructure, organisation gnrale ADN circulaire double brin (plastome) Enveloppe Membrane externe Membrane interne Globules plastidiaux

Thylakode intergranaire Granum

Thylakode granaire

Plastoribosomes

Stroma :

- pH alcalin - riche en protines (Rubisco), ions (Mg2+, PO32+), molcules organiques varies

Plage damidon transitoire

Les chloroplastes ressemblent aux mitochondries mais ont un compartiment supplmentaire

Espace intermembranaire Membrane interne

Stroma

Membrane thylakodale

Lumen

4 - Origine, multiplication et mort des plates

Origine : Thorie endosymbiotique Ils drivent dune cyanobactrie

Multiplication Ils proviennent de la division de plastes existants

Mort - destruction Par autophagie dans le compartiment lysosomal

1 - Ultrastructure des proxysomes Cellules eucaryotes animales et vgtales Organite de forme ovale ou sphrique dlimit par une membrane Taille : 250 nm 1,5 m as de gnome ni de ribosome

Rseau particulaire et canaliculaire

Canalicule Proxysome Particule Une seule membrane

500 nm

Proxysomes

Microtubules du cytosquelette

ADN nuclaire

Rpartition en microscopie fluorescence

3 - Origine, multiplication et mort des proxysomes

Origine : non dtermine Multiplication : bourgeonnement du rticulum endoplasmique croissance et division de proxysomes prexistants

Mort : autophagie dans le compartiment lysosomal