Peroksisoomide omadused, asukoht, funktsioonid ja struktuur



The peroksisoomid need on sfäärilised rakulised organellid, mille läbimõõt on 0,2 kuni 1,0 μm ja ümbritsetud membraaniga. Neid leidub loomade ja taimede rakkudes ning neil on vajalikud ensüümid metaboolsete radade jaoks, mis on seotud biomolekulide (aminohapete ja rasvhapete) või toksiliste ainete (alkohol) oksüdatsiooniprotsessidega..

Nendes protsessides osalevaid ensüüme nimetatakse oksüdaasideks, mis on samuti seotud sünteetiliste teedega. Peroksisoomidel on eriline ensüüm: katalaas, millega nad on võimelised vesinikperoksiidi kõrvaldama (H2O2), mis on mürgiste ainete lagunemisest tingitud kõrvalsaadus.

Pange tähele, et see potentsiaalselt kahjulik aine on pärit ja elimineeritud samas organelle, nii et rakk ei puutu kunagi selle ühendiga kokku. Peroksisoomid avastati 1954. aastal rootsi Johannes Rhodini poolt, uurides neerude morfoloogiat. Esialgu nimetati neid mikroorganisatsioonideks.

Hiljem, 1966. aastal kirjeldas grupp teadlasi uue organelle biokeemilisi omadusi ja määras selle peroksisoomi nimetuse tänu nende tootmise ja lagunemise tõttu.2O2.

Indeks

  • 1 Üldised omadused ja asukoht
    • 1.1 Peroksisoomide mitmekesisus
  • 2 Funktsioonid
    • 2.1 Rasvhapete lagunemine
    • 2.2 Toksiliste toodete lagunemine
    • 2.3 Biomolekulide süntees
  • 3 Peroksisoom taimedes
    • 3.1 Glioksüsoomid
    • 3.2 Fotoreaktsioon
  • 4 Struktuur
  • 5 Päritolu
  • 6 Viited

Üldised omadused ja asukoht

Peroksisoomid on sfäärilised sektsioonid, mida ümbritseb üks membraan. Neil ei ole oma struktuuri külge kinnitatud oma genoomi ega ribosoome, erinevalt teistest rakulistest osakestest, nagu mitokondrid või kloroplastid, mida ümbritsevad kaks või kolm membraani keeruline süsteem..

Enamikul loomade ja taimede rakkudest on peroksisoomid. Peamine erand on punased vererakud või erütrotsüüdid.

Selles struktuuris leidub oksüdatiivses ainevahetuses osalevaid ensüüme. Mõnede toodete oksüdeerimine tekitab vesinikperoksiidi, kuna nende substraatide vesinikud viiakse hapniku molekulidesse.

Vesinikperoksiid on rakule toksiline aine ja see tuleb kõrvaldada. Seetõttu sisaldavad peroksisoomid katalaasi ensüümi, mis võimaldab selle muundumist vee ja hapniku molekulideks.

Peroksisoomide mitmekesisus

Peroksisoomid on üsna erinevad organellid. Sõltuvalt rakutüübist ja uuringuliigist võivad nad modifitseerida sees olevat ensümaatilist kompositsiooni. Samamoodi võivad nad muutuda vastavalt keskkonnatingimustele, millega nad kokku puutuvad.

Näiteks on tõestatud, et süsivesikute juuresolekul kasvavatel pärmidel on peroksisoomid väikesed. Kui need organismid kasvavad metanooli või rasvhapete rikkalikus keskkonnas, on peroksisoomid nende ühendite oksüdeerimiseks suuremad.

Žanri protistides Trypanosoom (see perekond hõlmab patogeenset liiki T. cruzi, Chagase haiguse põhjustaja) ja teiste kinetoplastiidide puhul on teatud tüüpi peroksisoom, mida nimetatakse glükosoomiks. Sellel organellil on teatud glükolüüsi ensüüme.

Seentes on struktuur, mida nimetatakse Woronini kehaks. See on tüüpi peroksisoom, mis osaleb raku struktuuri säilitamises.

Samamoodi on teatud liikide peroksisoomides ensüüme, mis on ainulaadsed. Fireflipides sisaldavad peroksisoomid ensüümi lutsiferaasi, mis vastutab selle coleoptera grupi jaoks tüüpilise bioluminestsentsi eest. Perekonna seened Penicillium, peroksisoomid sisaldavad penitsilliini tootmisel osalevaid ensüüme.

Funktsioonid

Rakkude jaoks olulised oksüdatsioonirajad esinevad peroksisoomil. Neil on üle viiekümne tüüpi ensüüme, mis võivad lagundada rasvhappeid, kusihapet ja aminohappeid. Nad osalevad ka lipiidide sünteesiteedel. Järgnevalt kirjeldatakse üksikasjalikult kõiki selle funktsioone:

Rasvhapete lagunemine

Rasvhapete oksüdeerumine peroksisoomis toimub metaboolse tee kaudu, mida nimetatakse β oksüdatsiooniks ja mis tuleneb atsetüülrühma tootmisest. See on vastuolus analoogse lagunemisreaktsiooniga, mis toimub mitokondrites, kus rasvhapete lagunemise lõppsaadused on süsinikdioksiid ja ATP..

Erinevalt loomarakkudest, kus β oksüdeerumine toimub mitokondrites ja peroksisoomis, toimub pärmides ainult peroksisoomides.

Atsetüülrühmi võib transportida teistesse rakupiirkondadesse ja kaasata oluliste metaboliitide biosünteesiradadesse.

Mürgiste toodete lagunemine

Peroksisoomid osalevad võõrutusreaktsioonides, eriti maksas ja neerudes.

Peroksisoomid võivad lagundada vereringesse sisenevaid toksilisi substraate, nagu alkohol, fenoolid, sipelghape ja formaldehüüd. Need oksüdatsioonireaktsioonid tekitavad vesinikperoksiidi.

Organelle nimetuse annab selle molekuli tootmine. Selle lagundamiseks omab see katalaasi ensüümi, mis katalüüsib järgmist keemilist reaktsiooni, mis tekitab rakule, veele ja hapnikule kahjulikke aineid:

2 H2O2 -> H2O + O2

Biomolekulide süntees

Loomarakkudes esineb kolesterooli ja dolichooli süntees peroksisoomis ja endoplasmaatilises retiikulumis. Kolesterool on mõnede kudede oluline lipiid. Selle olemasolu plasmamembraanides määrab selle voolavuse. Seda leidub ka vereplasmas.

Dolichol, nagu kolesterool, on lipiid ja esineb rakumembraanides, eriti endoplasmaatilises retiikulumis..

Peroksisoomid osalevad ka sapphapete, sapi komponentide sünteesil. Need ühendid pärinevad kolesteroolist. Sappide peamiseks ülesandeks on soolte seebistamine, mis toimib mingi detergendina.

Plasmalogeenid on lipiidide molekulid, mida iseloomustab eetri-tüüpi sideme olemasolu. Seda lipiidi peetakse asendamatuks komponendiks südame ja aju kudede moodustavate rakkude membraanides. Peroksisoomid osalevad kahes esimeses etapis, mis tekitavad need lipiidid.

Sel põhjusel, kui mõni raku ebaõnnestumine esineb peroksisoomi tasemel, võib see ilmneda neuroloogilistes kõrvalekalletes. Nende patoloogiate näide on Zellwegeri sündroom.

Peroksisoom taimedes

Glioksüsoomid

Taimed sisaldavad spetsiifilisi peroksisoomi tüüpi organelle, mida nimetatakse glüoksüoomideks. Funktsioon on ainete ja lipiidide lagundamine. Neid leidub peamiselt seemnetes.

Tüüpiline taimede reaktsioon toimub glüoksüsoomides: rasvhapete muundamine glükoosiks.

See metaboolne rada on tuntud kui glütsülaattsükkel ja on üsna sarnane sidrunhappe tsükliga. Selle muundamise saavutamiseks kasutatakse merevaikhappe valmistamiseks kahte atsetüül-CoA molekuli, mis seejärel liigub glükoosile.

Külvist väljuv taim ei ole veel fotosünteetiliselt aktiivne. Selle asjaolu kompenseerimiseks saavad nad neid süsivesikuid glükoosoomist kasutada seni, kuni taime neid ise sünteesida. See protsess on oluline seemne õigeks idanemiseks.

See rasvhapete muundamine süsivesikuteks on loomarakkudes võimatu, kuna neil ei ole glüoksaadi tsükli ensüüme.

Fotorespiratsioon

Peroksisoomid osalevad fotoreaktsiooniprotsessides taimerakkudes. Selle peamine funktsioon on sel viisil fotosünteetiliste protsesside käigus moodustunud sekundaartoodete metaboliseerimine.

Rubisco ensüüm (ribuloos-1,5-bisfosfaatkarboksülaas / oksüdaas) osaleb süsinikdioksiidi fikseerimisel. Kuid see ensüüm võib võtta hapnikku ja mitte süsinikdioksiidi. Nagu ensüümi nimi näitab, on see samaaegselt karboksülaas ja oksüdaas.

Üks selle alternatiivse hapnikutee-mise teel saadud ühenditest on fosfoglükolaat. Pärast seda, kui see on muundatud glükolaadiks, saadetakse see molekul peroksisoomile, kus selle oksüdatsioon toimub glütsiiniga.

Glütsiini saab viia mitokondritesse, kus see muutub seriiniks. Seriin naaseb peroksisoomi ja muutub glütseraadiks. Viimane läbib kloroplasti ja seda võib lisada Calvini tsüklisse.

Teisisõnu aitavad peroksisoomid süsinikuid taastada, kuna fosfoglükolaat ei ole taime jaoks kasulik metaboliit..

Struktuur

Peroksisoomidel on väga lihtsad struktuurid. Neid ümbritseb üks lipiidmembraan.

Kuna neil kambritel ei ole mingit geneetilist materjali, tuleb importida kõik nende funktsioonide jaoks vajalikud valgud. Proteiinid, mis tuleb peroksisoomidesse transportida, sünteesitakse ribosoomide poolt ja transporditakse tsütosoolist nende lõppsihtkohta.

Etiketti, mis näitab teatud valgu asukohta peroksisoomidele, iseloomustab see, et see sisaldab valguahela terminaalses süsinikus seriini, lüsiini ja leutsiini järjestust. See märgis on tuntud kui inglise keeles PTS1, peroksisoomi sihtmärksignaal 1.

On ka teisi märgiseid, mis näitavad valgu asukohta peroksisoomis, näiteks üheksa aminohappe olemasolu aminootsas PTS2. Samamoodi sünteesitakse fosfolipiidid endoplasmaatilises retiikulumis ja viiakse peroksisoomile..

Need on sarnased lüsosoomidega, välja arvatud nende päritolu. Lüsosoomid idanduvad rakkude membraanisüsteemist. Peroksisoomid, nagu mitokondrid ja plastiidid, võivad paljuneda. Tänu valkude ja lipiidide lisamisele võivad peroksisoomid kasvada ja jagada kaheks eraldi kambriks.

Päritolu

Varem pakuti välja, et peroksisoomid pärinevad endosümbiotilisest protsessist; See seisukoht on siiski väga küsitav.

Hiljutised tõendid on näidanud endoplasmaatilise retiikulumi ja peroksisoomide vahelise tiheda seose olemasolu, mis toetab hüpoteesi, et nad pärinevad võrestikust.

Viited

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Bioloogia. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cooper, G. M. (2000). Cell: Molekulaarne lähenemine. 2. väljaanne. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Peroksiseeriv mitmekesisus ja areng. Royal Society B: bioloogilised teadused, 365(1541), 765-773.
  4. Lodish, H. (2005). Rakuline ja molekulaarbioloogia. Ed. Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S. R., & Walton, P. A. (2005). Peroksisoomide biogenees ja rakubioloogia inimese tervises ja haigustes. Sisse Rakuliste organiide biogenees (lk 164-175). Springer, Boston, MA.
  6. Titorenko, V. I., ja Rachubinski, R. A. (2004). Peroksisoom: tähtsate arenguotsuste korraldamine raku sees. The Journal of Cell Biology, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007). Mikrobioloogia tutvustus. Ed. Panamericana Medical.