Peroksisomu raksturojums, atrašanās vieta, funkcijas un struktūra



The peroksisomi tās ir sfēriskas šūnu organellas, kuru diametrs ir aptuveni 0,2 līdz 1,0 μm un kuru ieskauj membrāna. Tie ir atrodami dzīvnieku un augu šūnās, un tiem ir vajadzīgie fermentu metabolisma ceļi, kas saistīti ar biomolekulu (aminoskābju un taukskābju) vai toksisko vielu (alkohola) oksidācijas procesiem..

Šajos procesos iesaistītie fermenti tiek saukti par oksidāzi, kas ir iesaistīti arī sintētiskajos ceļos. Peroksisomiem ir īpašs enzīms: katalāze, ar kuru tās spēj novērst ūdeņraža peroksīdu (H2O2), kas ir sekundārs produkts, ko izraisa toksisku vielu noārdīšanās.

Ņemiet vērā, ka šī potenciāli kaitīgā viela ir radusies un izvadīta vienā organelē, tāpēc šūna nekad nav pakļauta šim savienojumam. Peroksisomas 1954. gadā atklāja zviedru Johannes Rhodin, pētot nieru morfoloģiju. Sākotnēji tos sauca par mikroorganismiem.

Vēlāk, 1966. gadā, pētnieku grupa aprakstīja jaunās organeles bioķīmiskās īpašības un piešķīra tai peroksisoma nosaukumu, pateicoties to ražošanai un degradācijai.2O2.

Indekss

  • 1 Vispārīgās īpašības un atrašanās vieta
    • 1.1 Peroksisomu daudzveidība
  • 2 Funkcijas
    • 2.1 Taukskābju noārdīšanās
    • 2.2. Toksisku produktu noārdīšanās
    • 2.3. Biomolekulu sintēze
  • 3 Peroksisome augos
    • 3.1. Glioksisomi
    • 3.2 Fotoreaktivitāte
  • 4 Struktūra
  • 5 Izcelsme
  • 6 Atsauces

Vispārīgās īpašības un atrašanās vieta

Peroksisomi ir sfēriski nodalījumi, ko ieskauj viena membrāna. Viņiem nav sava genoma vai ribosomu, kas ir pievienotas to struktūrai, atšķirībā no citiem šūnu nodalījumiem, piemēram, mitohondrijiem vai hloroplastiem, kurus ieskauj attiecīgi divu vai trīs membrānu sistēma..

Vairumam dzīvnieku un augu šūnu ir peroksisomi. Galvenais izņēmums ir sarkanās asins šūnas vai eritrocīti.

Šajā struktūrā ir atrodami oksidējošā vielmaiņā iesaistītie fermenti. Dažu produktu oksidēšana rada ūdeņraža peroksīdu, jo šo substrātu hidrogēnus pārnes uz skābekļa molekulām.

Ūdeņraža peroksīds ir toksiska viela šūnai un ir jānovērš. Tāpēc peroksisomi satur katalāzes fermentu, kas ļauj to pārveidot par ūdeni un skābekļa molekulām.

Peroksisomu daudzveidība

Peroksisomi ir diezgan dažādi organelles. Atkarībā no šūnu veida un pētāmās sugas, tās var modificēt fermentu sastāvu. Tādā pašā veidā tie var mainīties atkarībā no vides apstākļiem, kuriem tie ir pakļauti.

Piemēram, ir pierādīts, ka raugos, kas aug ogļhidrātu klātbūtnē, peroksisomi ir mazi. Kad šie organismi aug vidē, kurā ir daudz metanola vai taukskābju, peroksisomi ir lielāki šo savienojumu oksidēšanai.

Žanra protistos Trypanosoma (šī ģints ietver patogēnās sugas T. cruzi, Chagas slimības izraisītājs) un citiem kinetoplastīdiem, ir kāda veida peroksisomu, ko sauc par glikozomu. Šim organellam piemīt daži glikolīzes enzīmi.

Sēņos ir struktūra, ko sauc par Woronina ķermeni. Šis ir peroksisoma veids, kas piedalās šūnu struktūras uzturēšanā.

Tāpat ir dažu sugu peroksisomās fermenti, kas ir unikāli. Fireflijos peroksisomās ir luciferāzes enzīms, kas ir atbildīgs par šai coleoptera grupai raksturīgo bioluminescenci. Ģints sēnes Penicillium, peroksisomi satur fermentus, kas iesaistīti penicilīna ražošanā.

Funkcijas

Šūnām notiekošie oksidācijas ceļi notiek peroksisomā. Tiem ir vairāk nekā piecdesmit fermentu veidi, kas var noārdīt taukskābes, urīnskābi un aminoskābes. Viņi piedalās arī lipīdu sintēzes maršrutos. Tālāk katrs tās funkcijas tiks detalizēti aprakstīts:

Taukskābju noārdīšanās

Taukskābju oksidācija peroksisomā notiek caur vielmaiņas ceļu, ko sauc par β oksidāciju, kas rodas acetilgrupas ražošanas rezultātā. Tas ir pretrunā ar analogo degradācijas reakciju, kas notiek mitohondrijās, kurās gala taukskābju noārdīšanās produkti ir oglekļa dioksīds un ATP..

Atšķirībā no dzīvnieku šūnām, kur β oksidācija notiek mitohondrijās un peroksisomā, raugos tā notiek tikai peroksisomās..

Acetilgrupas var transportēt uz citiem šūnu nodalījumiem un iekļaut būtisku metabolītu biosintēzes ceļos.

Toksisku produktu noārdīšanās

Peroksisomi piedalās detoksikācijas reakcijās, īpaši aknās un nierēs.

Peroksisomi var noārdīt toksiskos substrātus, kas nonāk asinsritē, piemēram, alkohols, fenoli, skudrskābe un formaldehīds. Šīs oksidācijas reakcijas rada ūdeņraža peroksīdu.

Organellas nosaukumu norāda šīs molekulas ražošanā. Lai to noārdītu, tam ir katalāzes enzīms, kas katalizē šādu ķīmisku reakciju, kas rada vielas, kas ir nekaitīgas šūnai, ūdenim un skābeklim:

2 H2O2 -> H2O + O2

Biomolekulu sintēze

Dzīvnieku šūnās holesterīna un dolichola sintēze notiek peroksisomā un endoplazmatiskajā retikulā. Holesterīns ir dažu audu būtisks lipīds. Tās klātbūtne plazmas membrānās nosaka tā plūsmu. Tas ir atrodams arī asins plazmā.

Dolichols, tāpat kā holesterīns, ir lipīds un tas atrodas šūnu membrānās, īpaši endoplazmatiskajā retikulā..

Peroksisomi piedalās arī žultsskābju, žults sastāvdaļu sintēzes procesā. Šie savienojumi ir iegūti no holesterīna. Galvenā žults funkcija ir tauku piesūcināšana zarnās, kas darbojas kā sava veida mazgāšanas līdzeklis.

Plasmalogēni ir lipīdu rakstura molekulas, ko raksturo ētera tipa saite. Šis lipīds tiek uzskatīts par neaizstājamu šūnu, kas veido sirds un smadzeņu audus, membrānu sastāvdaļu. Peroksisomi piedalās pirmajos divos posmos, kas izraisa šos lipīdus.

Šā iemesla dēļ, ja peroksisomu līmenī rodas kāda šūnu mazspēja, tā var izpausties neiroloģiskajās patoloģijās. Šo patoloģiju piemērs ir Zellweger sindroms.

Peroksisome augos

Glioksisomi

Augi satur specializētus peroksisomu tipa organellus, ko sauc par glikoksīmiem. Funkcija ir uzglabāt vielas un noārdīt lipīdus. Tie ir atrodami galvenokārt sēklās.

Tipiska augu reakcija notiek glikoksismos: taukskābju pārvēršana glikozē.

Šis metaboliskais ceļš ir pazīstams kā glikoksilāta cikls un ir diezgan līdzīgs citronskābes ciklam. Lai sasniegtu šo konversiju, divās acetil-CoA molekulās tiek izmantotas glikozes skābes, kas pēc tam pāriet uz glikozi.

Augs, kas rodas no sēklām, vēl nav fotosintētiski aktīvs. Lai kompensētu šo faktu, viņi var izmantot šos ogļhidrātus no glikoksisoma, līdz augs var tos sintezēt pats. Šis process ir būtisks pareizai sēklu dīgšanai.

Dzīvnieku šūnās šī taukskābju pārveidošana par ogļhidrātiem nav iespējama, jo tiem nav glikoksilāta cikla enzīmu..

Fotorespirācija

Peroksisomi piedalās fotospirācijas procesos augu šūnās. Tās galvenā funkcija šādā veidā ir fotosintētisko procesu laikā veidoto sekundāro produktu metabolizācija.

Rubisco enzīms (ribulozes-1,5-bisfosfāta karboksilāze / oksigenāze) piedalās oglekļa dioksīda fiksācijā. Tomēr šis enzīms var saturēt skābekli un ne oglekļa dioksīdu. Kā norāda fermenta nosaukums, vienlaikus tas ir karboksilāze un oksigenāze.

Viens no savienojumiem, ko ražo šis alternatīvais skābekļa padeves ceļš, ir fosflikolāts. Pēc tam, kad molekula tiek pārvērsta glikolātā, šī molekula tiek nosūtīta uz peroksisomu, kur tā oksidēšanās notiek ar glicīnu.

Glicīnu var nogādāt mitohondrijās, kur tas kļūst par serīnu. Serīns atgriežas peroksisomā un kļūst glicerāts. Pēdējais iziet hloroplastu un var tikt iekļauts Calvin ciklā.

Citiem vārdiem sakot, peroksisomi palīdz atgūt ogles, jo fosflikolāts nav noderīgs metabolīts augam..

Struktūra

Peroksisomām ir ļoti vienkāršas struktūras. Tos ieskauj viena lipīdu membrāna.

Tā kā šiem nodalījumiem nav nekāda veida ģenētiskā materiāla, ir jāimportē visas to funkcijai nepieciešamās olbaltumvielas. Olbaltumvielas, kas jāpārvadā uz peroksisomām, sintezē ar ribosomām un transportē no citozola līdz galamērķim..

Uz etiķetes, kas norāda uz konkrētas olbaltumvielas atrašanās vietu peroksisomām, raksturīga serīna, lizīna un leicīna secība proteīna ķēdes terminālajā ogleklī. Šī etiķete ir pazīstama kā PTS1 par akronīmu angļu valodā, peroksisomas mērķa signāls 1.

Ir arī citas etiķetes, kas norāda proteīna atrašanās vietu peroksisomā, piemēram, deviņu aminoskābju klātbūtne aminoskābē, ko sauc par PTS2. Tādā pašā veidā fosfolipīdi tiek sintezēti endoplazmatiskā retikulā un tiek pārnesti uz peroksisomu..

Tie ir līdzīgi lizosomām, izņemot to izcelsmi. Lizosomas izaug no šūnu membrānas sistēmas. Peroksisomi, piemēram, mitohondriji un plastīdi, var kopēt ar sadalījumu. Pateicoties proteīnu un lipīdu iekļaušanai, peroksisomi var augt un sadalīties divos atsevišķos nodalījumos.

Izcelsme

Agrāk tika ierosināts, ka peroksisomi rodas no endosimbiotiska procesa; Tomēr šis viedoklis ir ļoti apšaubīts.

Nesenie pierādījumi liecina, ka pastāv cieša saikne starp endoplazmatisko retikulātu un peroksisomām, kas apstiprina hipotēzi, ka tās radušās no tīklenes.

Atsauces

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Bioloģija. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cooper, G. M. (2000). Šūna: molekulārā pieeja. 2. izdevums. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Peroksizējoša daudzveidība un evolūcija. Royal Society B filozofiskie darījumi: Bioloģijas zinātnes, 365(1541), 765-773.
  4. Lodish, H. (2005). Šūnu un molekulārā bioloģija. Ed. Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S. R., un Walton, P. A. (2005). Peroksisomu biogenēze un šūnu bioloģija cilvēka veselībā un slimībās. In Šūnu orgānu biogenēze (164. - 175. lpp.). Springer, Boston, MA.
  6. Titorenko, V. I., & Rachubinski, R. A. (2004). Peroksisome: svarīgu attīstības lēmumu organizēšana no šūnas. The Journal of Cell Biology, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G. J., Funke, B. R. un Case, C. L. (2007). Ievads mikrobioloģijā. Ed. Panamericana Medical.