PEROKSISOMOS: CHARAKTERISTIKOS, FUNKCIJOS, STRUKTŪRA, BIOGENEZĖ - BIOLOGIJA - 2025

Kad peroksisomų , taip pat žinomas kaip microbodies, yra mažos organoidus, labai panašūs į lizosomas, kuri yra suspenduotų daugumos eukariotinių ląstelių citozolį.

Lygiai taip pat, kaip žmogaus kūnas turi organus, atliekančius skirtingas funkcijas, kad jis išliktų gyvas, ląstelės taip pat turi juos ir yra tai, ką mes vadiname „organelėmis“ arba „organelėmis“.

Mikrobų ląstelių schema, rodanti peroksizomą (peroksisomą), mitochondriją (mitochondromą) ir branduolį (branduolį) (Šaltinis: CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) per „Wikimedia“ Commons)

Lygiai taip pat, kaip širdis siurbia kraują į likusį kūną, nosis ir plaučiai yra naudojami kvėpuoti, skrandis gauna maistą ir prasideda nuo jo virškinimo, o smegenys yra atsakingos už viską, ką reikia koordinuoti (pateikti kelis pavyzdžius). Organelės yra būtinos daugeliui ląstelių funkcijų.

Tarp kai kurių ląstelių organelių yra peroksisomos, kurias 1960 m. Aprašė Christianas René de Duve'as, tas pats tyrėjas, sukūręs tarpląstelinio frakcionavimo metodus, kad atskirtų skirtingus ląstelių organeliukus pagal jų tankį.

1974 m. de Duve pasidalino Nobelio fiziologijos ir medicinos premija kartu su Albertu Claude'u ir George'u Palade'u dėl jų darbo su šiais metodais ir peroksisomų atradimo.

Šių organelių pavadinimas kilo iš vandenilio peroksido (H ₂ O ₂ ), kuris yra jose vykstančių oksidacijos ir redukcijos reakcijų šalutinis produktas ir kuris yra potencialiai toksiškas ląstelėms, gamybos (jis gali reaguoti su daugeliu kitų molekulių). ), todėl greitai suyra.

Ląstelėje gali būti iki 500 peroksisomų, „plaukiančių“ citozolyje, tačiau šių organelių skaičius ir dydis priklauso ne tik nuo nagrinėjamos ląstelės rūšies, bet ir nuo ląstelės fiziologinės būklės bei ją supančios aplinkos.

Bendrosios peroksisomų charakteristikos

Yra daugybė peroksisomų savybių, kurios daro juos panašius į kitus ląstelių organelius ir tuo pačiu labai skirtingus. Čia yra trumpas sąrašas svarbiausių:

- Tai yra maži organeliukai, apsupti paprasta membrana, atskiriančia juos nuo kitų citozolyje esančių molekulių ir organelių.

- Didžioji dalis to, kas yra jų viduje, ypač baltymai ir fermentai, yra sintetinami ląstelės, kuriai jie priklauso, citozolyje laisvųjų ribosomų pagalba, kurie yra baltymų kompleksai, galintys tarpininkauti pasiuntinės RNR (mRNR) transliacijai. ) iš branduolio ir išgaunamos iš tam tikro geno transkripcijos.

- Jie neturi savo genomo, tai yra, viduje nėra DNR ar mechanizmų, reikalingų jo apdorojimui (pavyzdžiui, replikacijai, transkripcijai ir vertimui).

- Jie padauginami iš padalijimo.

- Viduje galite rasti iki 50 skirtingų virškinimo fermentų ir jų antrinių produktų (pavojingų ląstelėms).

- Jų dydis ir skaičius įvairiose ląstelėse gali labai skirtis, nes jie priklauso nuo tarpląstelinių sąlygų (jie yra indukuojami) ir ląstelės tipo.

funkcijos

Peroksisomos atlieka skirtingas funkcijas ląstelėje, daugelis jų susijusios su fermentais, esančiais ląstelėje.

- Oksidacinės reakcijos

Peroksisomų viduje įvyksta daug oksidacijos-redukcijos reakcijų, tai yra elektronų mainai tarp vieno junginio ir kito, paprastai katalizuojami baltymų, turinčių fermentinį aktyvumą (fermentų).

Šios oksidacijos-redukcijos reakcijos peroksisomose paprastai gamina vandenilio peroksidą (H ₂ O ₂ ), junginį, kuris yra kenksmingas ląstelėms.

Tačiau peroksisomų viduje yra fermentas, vadinamas katalaze, kuris yra atsakingas už vandenilio peroksido skaidymą, kad susidarytų vanduo, arba panaudojant jį kitų junginių oksidinimui.

Gebėjimas sulaikyti šias reakcijas yra glaudžiai susijęs su kitomis funkcijomis, kurias atlieka šie ląstelių organeliai, nes daugelio molekulių metabolinis skaidymas reiškia jų oksidaciją.

Jei nevyktų oksidacinių peroksisomų reakcijų, pavyzdžiui, kaupiantis junginiams, pavyzdžiui, ilgosios grandinės riebiosioms rūgštims, būtų galima padaryti didelę žalą nervų ląstelėms smegenyse.

- Energijos apykaita

Peroksisomos dalyvauja gaminant ATP, kuris yra pagrindinė ląstelės energinė „valiuta“.

Vienas iš būdų, kaip tai padaryti, yra skaidomas riebiosios rūgštys (iš kokių riebalų ir iš kurių susidaro daug lipidų), virškinant etanolį (tam tikro tipo alkoholį) ir aminorūgštis (baltymus sudarančius „statybinius blokus“) ir pan.

Gyvūnų ląstelėse dauguma riebalų rūgščių skaidomos mitochondrijose, o nedidelė dalis yra apdorojamos peroksisomose, tačiau mielėse ir augaluose ši funkcija praktiškai priklauso tik nuo peroksisomų.

- Biosintezė

Peroksisomos taip pat veikia gaminant molekules, kurios yra ląstelių membranų dalis. Šios molekulės yra žinomos kaip plazmalogenai ir yra labai svarbus lipidų tipas žmogaus ir kitų žinduolių smegenų ir širdies (širdies) ląstelėms.

Kiti lipidai, sintetinami peroksisomose ir dalyvaujant endoplazminiam retikului (dar viena labai svarbi ląstelės organelė), yra cholesterolis ir dolicholis, būtini ląstelių veikimui.

Pavyzdžiui, daugeliui gyvūnų žinduolių kepenų ląstelių peroksisomos taip pat dalyvauja tulžies rūgščių, kurios yra gaunamos iš cholesterolio ir yra labai reikalingos virškinant riebalus, esančius maiste, kuris yra perdirbamas skrandyje ir vėliau, sintezėje. plonojoje žarnoje.

Struktūra

Peroksisomos yra membraninės organelės, tačiau, skirtingai nuo kitų organelių, pavyzdžiui, mitochondrijų ir chloroplastų, matomos membranos, pavyzdžiui, turi vieną membraną, o ne dvigubos membranos sistemą.

Jo išvaizda nėra pastovi, tai yra, ji gali pasikeisti. Tačiau dažniausiai tai yra sferinės organelės, kurių vidutinis skersmuo yra nuo 0,2 iki 1 μm, tai yra viena milimetro metro.

Pagrindinė peroksisomos struktūros schema (Šaltinis: Thuresson / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) per „Wikimedia Commons“)

Kai jie nėra sferinės formos, tada jie gali būti vertinami kaip maži, skirtingo dydžio kanalėliai, sujungti vienas su kitu (neabejotinai jie yra peroksisomos pasidalijime).

Jie dažnai turi kristalinį centrą arba branduolį, kurį mokslininkai apibūdina tokiu būdu, kaip jie į jį žiūri mikroskopu, tikriausiai dėl didžiulio baltymų kiekio jų viduje.

Biogenezė (kilmė)

Nors peroksisomose nėra DNR viduje, tai yra, jie neturi savo genomo, tačiau jie gali būti suskirstyti pagal pumpurą ar dalijimąsi.

Šis procesas priklauso nuo baltymų ir medžiagų, reikalingų naujoms membranoms, kurias jie turi, importuoti iš citozolio, kiekio.

Tie, kurie dalyvauja?

Endoplazminis retikulumas yra atsakingas ir už fosfolipidų, kurie sudaro peroksisomos membraną, sintezę, ir už kai kurių jo baltymų sintezę per susijusias ribosomas.

Ribosomos (faktiškai citozolyje esančios kaip „laisvosios poliribosomos“) yra tos, kurios perkelia didžiąją dalį baltymų. Šie baltymai gali patekti į peroksisomų vidų tik tada, kai turi specialų etiketę arba „ženklą“.

Be šių žymių baltymai negali būti atpažinti kitų baltymų, esančių ant peroksisomos membranos, todėl jie negali praeiti pro šalį.

Taigi, jei ribosomos, pritvirtintos prie šiurkštaus endoplazminio retikulumo (RER), ir tos, kurios laisvos citozolyje, „siunčia“ pakankamai medžiagos į peroksisomas, jos gali pasidalyti į dvi dalis.

Gyvūnų ląstelių peroksisomos

Gyvūnų ląstelėse yra daug peroksisomų ir lizosomų, panašių organelių, atsakingų už kitų organelių „perdirbimą“ ir skirtingo dydžio, skirtingo dydžio molekules.

Pavyzdžiui, kai kurių gyvūnų (bet ne žmonių) ląstelės turi peroksisomas, galinčias skaidyti šlapimo rūgštį, kuri paprastai yra azoto turinčios medžiagų apykaitos atliekos, kurių kaupimasis kraujyje gali turėti žalingą poveikį.

„Keistos“ funkcijos

Be visų aukščiau paminėtų funkcijų, kai kuriems gyvūnams peroksisomos atlieka labai specifines funkcijas. Pavyzdžiui, ugniažolės ir kiti vabzdžiai, naudodami fermentą savo ląstelių peroksizomose, suranda bendražygius ir, tam tikrais atvejais, savo maistą.

Šis fermentas žinomas kaip luciferazė. Liuciferazė padeda patinams sukurti ryškią „blykstę“, kuri gali būti žalia arba geltona ir kuri pritraukia tų pačių rūšių pateles.

Kiekvieno blyksnio trukmė ir intervalas, kuriuo jie atsiranda, yra būdingi kiekvienai rūšiai, kad patelės galėtų atskirti patinus nakties tamsoje. Kai kurių rūšių patelė taip pat sukuria blykstę, o kitose ji skleidžia šviesą, kuri pritraukia patiną ją valgyti.

Modifikuotos peroksisomos

Kaip augalai turi glikoksizomas, kurios yra tam tikros rūšies peroksisomos, kurių specializacija yra specifinis metabolizmo būdas, kai kurių gyvūnų ląstelės turi modifikuotas peroksisomas.

Kinetoplastidai, grupė parazitų, sukeliančių skirtingas žmonių ir kitų gyvūnų ligas, turi „modifikuotos peroksisomos“ rūšį, vadinamą glikozoma.

Glikozomos gauna šį pavadinimą, nes juose yra fermentų, reikalingų gliukozės perdirbimui (glikolitiniai fermentai), taip pat kitų fermentų, kurie dalyvauja kituose metabolizmo keliuose energijai gauti.

Peroksisomos augalų ląstelėse

Augalų ląstelėse taip pat yra peroksisomų ir jos turi labai svarbias augalų veikimo funkcijas, be funkcijų, kurios yra bendros su kitų rūšių ląstelių peroksisomomis.

- Glioksilato ciklas

Pvz., Sėklose jų ląstelių peroksisomos yra atsakingos už laikomų riebalų pavertimą angliavandeniais, kurie yra būtinos medžiagos daigams vystytis, kurie sudygs.

Procesas, kurio metu augalų peroksisomos atlieka šią funkciją, yra žinomas kaip glioksilato ciklas, kuris laikomas Krebso ciklo variantu, todėl kai kuriuose tekstuose šios peroksisomos nurodomos kaip glioksizomos.

- Fotorespiracija

Augaluose šie organeliai taip pat dalyvauja procese, vadinamame fotorespiracija, kuris susideda iš metabolizmo kelio, „priešingo“ fotosintezei, nes deguonis ne gaminamas, o sunaudojamas, o anglies dioksidas išsiskiria negaudamas ATP. .

Nepaisant to, kas išdėstyta aukščiau, šis procesas taip pat žinomas kaip „anglies atgavimas“, nes peroksisomos iš chloroplastų (kitos augalų ląstelių organelės) gauna cheminį junginį, vadinamą glikolatu, kurį jie paverčia kitu junginiu, vadinamu glicinu (a amino rūgštis).

Augalų peroksisomose susidaręs glicinas pernešamas į mitochondrijas (organelę, kur vyksta kvėpavimas ir didelių ATP sintezė). Mitochondrijose šis glicinas virsta serinu - kita aminorūgštimi, kuri grąžinama į peroksisomą.

Serinas, patekęs į peroksizomą, virsta gliceritu ir iš ten vėl siunčiamas į chloroplastą. Dėl šio proceso energijos negaminama, tačiau naudojami anglies atomai, kurie yra prijungti prie glikolato.

Peroksisomos ligos

Yra įvairių rūšių „sutrikimai“, susiję su peroksisomomis. Paprastai šie sutrikimai yra susiję su genų, dalyvaujančių šių organelių biogenezėje, mutacijomis, arba net su tais genais, kurie koduoja fermentus arba transportuoja baltymus.

Kadangi jie turi genetinį komponentą, šie sutrikimai paprastai yra įgimti (jie paveldimi iš tėvų vaikams), kurie, atsižvelgiant į atvejį, gali sukelti vidutinio sunkumo ar sunkias pasekmes.

Zellwegerio sindromas

Šis sindromas, nors ir retas, apima keletą sunkiausių ligų. Jam būdingas visiškas chromosomų skaičiaus kūno ląstelėse nebuvimas arba pastebimas sumažėjimas.

Genetinės mutacijos, sukeliančios šį sindromą, taip pat sukelia junginių, kuriuose gausu elementų, tokių kaip geležis ir varis, ir labai ilgos grandinės riebalų rūgščių kaupimąsi kraujyje ir kituose audiniuose, pavyzdžiui, kepenyse, smegenyse ir inkstuose.

Kokios pasekmės?

Maži vaikai, paveikti šio sindromo, paprastai gimsta turėdami veido (veido) deformacijas ir turėdami tam tikrų intelekto sutrikimų. Jie gali kenkti dėl regėjimo ir klausos problemų, taip pat virškinimo trakto ir kepenų problemų, todėl paprastai negyvena ilgiau nei metus.

Kiti susiję sindromai

Yra ir kitų ligų, susijusių su peroksisomų defektais. Tai apima naujagimių adrenoleukodistrofiją (NALD, naujagimio adrenoleukodistrofiją) ir vaikystės refsumo ligą.

Abiem ligoms būdingas vėlyvas simptomų pasireiškimas, dažniausiai pastebimas vaikystėje, todėl pacientai gali išgyventi iki ankstyvos pilnametystės.

Nuorodos

1. Britanijos ląstelių biologijos draugija. (nd). Gauta 2020 m. Balandžio 13 d. Iš www.bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/peroxisome/.
2. Cooperis, GM ir Hausmanas, RE (2004). Ląstelė: molekulinis požiūris. Medicinska naklada.
3. De Duve, CABP ir Baudhuin, P. (1966). Peroksisomos (mikroorganizmai ir susijusios dalelės). Fiziologinės apžvalgos, 46 (2), 323–357.
4. Enciklopedijos „Britannica“ redaktoriai. (2014). Enciklopedija „Britannica“. Gauta 2020 m. Balandžio 13 d. Iš www.britannica.com/science/peroxisome.
5. Hu, J., Baker, A., Bartel, B., Linka, N., Mullen, RT, Reumann, S., & Zolman, BK (2012). Augalų peroksisomos: biogenezė ir funkcijos. Augalų ląstelė, 24 (6), 2279-2303.
6. Lazarow, PB ir Fujiki, Y. (1985). Peroksisomų biogenezė. Metinė ląstelių biologijos apžvalga, 1 (1), 489–530.
7. Roelsas, F., Baesas, M., ir Delanghe, S. (Red.). (2012). Peroksisominiai sutrikimai ir genų reguliavimas (544 tomas). „Springer“ mokslo ir verslo žiniasklaida.
8. Van den Bosch, H., Schutgens, RBH, Wanders, RJA, & Tager, JM (1992). Peroksisomų biochemija. Metinė biochemiko apžvalga.