Značilnosti peroksizomov, lokacija, funkcije in struktura



The peroksisomi so sferične celične organele, s premerom približno 0,2 do 1,0 μm in obdani z membrano. Najdemo jih v živalskih in rastlinskih celicah in imajo potrebne encime za presnovne poti, povezane z oksidacijskimi procesi biomolekul (aminokislin in maščobnih kislin) ali strupenih snovi (alkohola)..

Encimi, ki sodelujejo pri teh procesih, se imenujejo oksidaze, ki so prav tako vključeni v sintetične poti. Peroksizomi imajo poseben encim: katalazo, s katero lahko odstranijo vodikov peroksid (H2O2), ki je sekundarni proizvod, ki ga povzroča razgradnja strupenih snovi.

Upoštevajte, da je ta potencialno škodljiva snov nastala in izločena v istem organelu, tako da celica nikoli ni izpostavljena tej spojini. Peroksizome je leta 1954 odkril švedski Johannes Rhodin, medtem ko je študiral morfologijo ledvic v muridih. Sprva so se imenovali mikro organi.

Kasneje, leta 1966, je skupina raziskovalcev opisala biokemične lastnosti novega organela in ji dodelila ime peroksisoma zaradi proizvodnje in razgradnje2O2.

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti in lokacija
    • 1.1 Raznolikost peroksizomov
  • 2 Funkcije
    • 2.1 Razgradnja maščobnih kislin
    • 2.2 Razgradnja strupenih proizvodov
    • 2.3 Sinteza biomolekul
  • 3 Peroksizom v rastlinah
    • 3.1 Glioksizomi
    • 3.2 Fotorespiracija
  • 4 Struktura
  • 5 Izvor
  • 6 Reference

Splošne značilnosti in lokacija

Peroksizomi so sferični predelki, obdani z eno samo membrano. Njihov lastni genom ali ribosomi nimajo svoje strukture, v nasprotju z drugimi celičnimi oddelki, kot so mitohondriji ali kloroplasti, ki so obdani s kompleksnim sistemom dveh ali treh membran..

Večina živalskih in rastlinskih celic ima peroksizome. Glavna izjema so rdeče krvne celice ali eritrociti.

V tej strukturi najdemo encime, ki sodelujejo pri oksidativni presnovi. Pri oksidaciji nekaterih produktov nastane vodikov peroksid, saj se vodiki teh substratov prenesejo na molekule kisika.

Vodikov peroksid je strupena snov v celico in jo je treba odstraniti. Zato peroksizomi vsebujejo encim katalaze, ki omogoča njegovo pretvorbo v vodo in kisikove molekule.

Raznolikost peroksisomov

Peroksizomi so zelo raznoliki organeli. Odvisno od vrste celice in vrste, ki jo preučujemo, lahko spremenijo encimsko sestavo znotraj. Na enak način se lahko spremenijo glede na okoljske razmere, ki so jim izpostavljene.

Na primer, dokazano je, da so v kvasovkah, ki rastejo v prisotnosti ogljikovih hidratov, peroksisomi majhni. Če ti organizmi rastejo v okoljih, bogatih z metanolom ali maščobnimi kislinami, so peroksizomi večji za oksidacijo teh spojin..

V protists žanra Trypanosoma (ta rod vključuje patogene vrste T. cruzi, povzročitelja Chagasove bolezni) in drugih kinetoplastidov, imajo tip peroksisoma, imenovan glikozom. Ta organel ima določene encime glikolize.

V gobah je struktura, ki se imenuje Woroninovo telo. To je vrsta peroksizoma, ki sodeluje pri vzdrževanju celične strukture.

Prav tako obstajajo encimi v peroksisomih nekaterih vrst, ki so edinstvene. Pri kresnicah peroksisomi vsebujejo encim luciferazo, ki je odgovoren za bioluminiscenco, značilno za to skupino kolopepat. V gobah rodu Penicillium, peroksizomi vsebujejo encime, ki sodelujejo pri proizvodnji penicilina.

Funkcije

Oksidacijske poti, ki so bistvene za celice, se pojavijo v peroksisomu. Imajo več kot petdeset vrst encimov, ki lahko razgradijo maščobne kisline, sečno kislino in aminokisline. Sodelujejo tudi pri poteh sinteze lipidov. Nato bo podrobno opisana vsaka njena funkcija:

Razgradnja maščobnih kislin

Oksidacija maščobnih kislin v peroksisomu poteka prek metabolne poti, imenovane oksidacija β, ki nastane zaradi proizvodnje acetilne skupine. To je v nasprotju z analogno reakcijo razgradnje, ki se pojavi v mitohondrijih, v kateri so končni produkti razgradnje maščobnih kislin ogljikov dioksid in ATP..

Za razliko od živalskih celic, kjer se β oksidacija pojavlja v mitohondrijih in peroksisom, se v kvasih pojavlja le pri peroksisomih..

Acetilne skupine se lahko prenašajo v druge celične celice in so vključene v poti biosinteze bistvenih metabolitov..

Razgradnja strupenih proizvodov

Peroksizomi sodelujejo pri reakcijah razstrupljanja, zlasti v jetrih in ledvicah.

Peroksizomi lahko razgradijo toksične substrate, ki vstopajo v krvni obtok, kot so alkohol, fenoli, mravljinčna kislina in formaldehid. Te oksidacijske reakcije proizvajajo vodikov peroksid.

Ime organele je podano s proizvodnjo te molekule. Da bi ga razgradili, ima encim katalaze, ki katalizira naslednjo kemijsko reakcijo, ki proizvaja snovi, ki so neškodljive za celico, vodo in kisik:

2H2O2 -> H2O + O2

Sinteza biomolekul

V živalskih celicah se sinteza holesterola in dolichola pojavlja v peroksizomu in v endoplazmatskem retikulumu. Holesterol je pomemben lipid nekaterih tkiv. Njegova prisotnost v plazemskih membranah določa njeno fluidnost. Najdemo ga tudi v krvni plazmi.

Dolichol je, tako kot holesterol, lipid in je prisoten v celičnih membranah, zlasti v endoplazmatskem retikulumu.

Peroksizomi sodelujejo tudi pri sintezi žolčnih kislin, sestavin žolča. Te spojine izvirajo iz holesterola. Glavna funkcija žolča je saponifikacija maščob v črevesju, ki deluje kot vrsta detergenta.

Plazmalogeni so molekule lipidne narave, za katere je značilna vez tipa eter. Ta lipid se nahaja kot nepogrešljiv sestavni del membran celic, ki tvorijo tkiva srca in možganov. Peroksizomi sodelujejo v prvih dveh korakih, ki povzročajo nastanek teh lipidov.

Iz tega razloga, ko se pojavijo nekatere celične okvare na ravni peroksisoma, se lahko kažejo v nevroloških nepravilnostih. Primer teh bolezni je Zellwegerjev sindrom.

Peroksizom v rastlinah

Glioksizomi

Rastline vsebujejo specialne organoleje peroksizoma, imenovane glioksizome. Funkcija je shranjevanje snovi in ​​razgradnja lipidov. Najdemo jih predvsem v semenih.

Tipična reakcija rastlin se pojavi v glioksizomih: pretvorba maščobnih kislin v glukozo.

Ta presnovna pot je znana kot cikel glioksilata in je precej podobna ciklu citronske kisline. Da bi dosegli to pretvorbo, se za proizvodnjo jantarne kisline uporabita dve molekuli acetil CoA, ki nato preide v glukozo.

Rastlina, ki izhaja iz semena, še ni fotosintetično aktivna. Za kompenzacijo tega dejstva lahko uporabijo te ogljikove hidrate iz glioksisoma, dokler jih rastlina ne more sintetizirati sama. Ta postopek je bistven za pravilno kalitev semena.

Ta pretvorba maščobnih kislin v ogljikove hidrate je v živalskih celicah nemogoča, saj ne vsebujejo encimov glioksilatnega cikla..

Photorespiration

Peroksizomi sodelujejo v procesih fotospiranja v rastlinskih celicah. Njena glavna naloga je na ta način presnavljati sekundarne produkte, ki nastanejo med fotosintetičnimi procesi.

Rubisk enzim (ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza / oksigenaza) sodeluje pri fiksaciji ogljikovega dioksida. Vendar pa lahko ta encim sprejme kisik in ne ogljikov dioksid. Kot kaže ime encima, gre za karboksilazo in oksigenazo hkrati.

Ena od spojin, ki jih proizvaja ta alternativna pot oksigenacije, je fosfoglikolat. Po pretvorbi v glikolat se ta molekula pošlje v peroksisom, kjer pride do oksidacije glicina..

Glicin se lahko prenese v mitohondrije, kjer postane serin. Serin se vrne v peroksisom in postane glicerat. Slednji prehaja kloroplast in se lahko vključi v Calvinov cikel.

Z drugimi besedami, peroksisomi pomagajo pri pridobivanju ogljika, saj fosfoglikolat ni uporaben metabolit za rastlino..

Struktura

Peroksizomi imajo zelo preproste strukture. Obdani so z eno lipidno membrano.

Ker ti oddelki nimajo nobenega genskega materiala, je treba uvoziti vse beljakovine, potrebne za njihovo delovanje. Proteini, ki jih je treba prenesti v peroksizome, se sintetizirajo z ribosomi in prevažajo iz citosola v njihov končni cilj..

Oznaka, ki kaže lokacijo določenega proteina na peroksizome, je označena z vsebnostjo sekvence serina, lizina in levcina v terminalnem ogljiku proteinske verige. Ta oznaka je znana kot PTS1 za svojo kratico v angleščini, peroksisomski ciljni signal 1.

Obstajajo tudi druge oznake, ki označujejo lokacijo proteina v peroksisomu, kot je prisotnost devetih aminokislin na amino koncu, imenovanem PTS2. Na enak način se fosfolipidi sintetizirajo v endoplazmičnem retikulumu in se prenesejo v peroksisom.

So podobni lizosomom, razen njihovega izvora. Lizosomi vzniknejo iz membranskega sistema celic. Peroksizomi, kot so mitohondriji in plastidi, se lahko razmnožujejo z delitvijo. Zahvaljujoč vključitvi beljakovin in lipidov lahko peroksizomi rastejo in se razdelijo na dva ločena oddelka.

Izvor

V preteklosti je bilo predlagano, da peroksizomi izvirajo iz endosimbiotičnega procesa; Vendar je bilo to stališče zelo vprašljivo.

Nedavni dokazi so pokazali obstoj tesnega odnosa med endoplazmatskim retikulumom in peroksizomi, kar potrjuje hipotezo, da izvirajo iz križa..

Reference

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Biologija. Ed Panamericana Medical.
  2. Cooper, G. M. (2000). Celica: molekularni pristop. 2. izdaja. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Peroksizomska raznolikost in evolucija. Filozofske transakcije Kraljeve družbe B: Biological Sciences, 365(1541), 765-773.
  4. Lodish, H. (2005). Celična in molekularna biologija. Ed Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S. R., & Walton, P.A. (2005). Biogeneza in celična biologija peroksizomov v zdravju ljudi in bolezni. V Biogeneza celičnih organelov (str. 164-175). Springer, Boston, MA.
  6. Titorenko, V. I., & Rachubinski, R. A. (2004). Peroksizom: orkestriranje pomembnih razvojnih odločitev znotraj celice. Journal of Cell Biology, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G. J., Funke, B. R., in Case, C. L. (2007). Uvod v mikrobiologijo. Ed Panamericana Medical.