Charakteristiky peroxizómov, umiestnenie, funkcie a štruktúra



peroxizómov sú to sférické bunkové organely s priemerom 0,2 až 1,0 μm a sú obklopené membránou. Nachádzajú sa v živočíšnych a rastlinných bunkách a majú potrebné enzýmy pre metabolické cesty spojené s oxidačnými procesmi biomolekúl (aminokyselín a mastných kyselín) alebo toxických látok (alkohol)..

Enzýmy zapojené do týchto procesov sa nazývajú oxidázy, ktoré sa tiež zúčastňujú syntetických ciest. Peroxizómy majú špeciálny enzým: katalázu, s ktorou sú schopné eliminovať peroxid vodíka (H)2O2), čo je sekundárny produkt spôsobený degradáciou toxických látok.

Všimnite si, že táto potenciálne škodlivá látka vzniká a vylučuje sa v tej istej organele, takže bunka nie je nikdy vystavená tejto zlúčenine. Peroxizómy boli objavené v roku 1954 švédskym Johannesom Rhodinom pri štúdiu morfológie obličiek v muridoch. Spočiatku sa nazývali mikroorganizmy.

Neskôr, v roku 1966, skupina výskumníkov opísala biochemické vlastnosti novej organely a priradila jej názov peroxizómu v dôsledku produkcie a degradácie.2O2.

index

  • 1 Všeobecné charakteristiky a umiestnenie
    • 1.1 Rozmanitosť peroxizómov
  • 2 Funkcie
    • 2.1 Degradácia mastných kyselín
    • 2.2 Degradácia toxických produktov
    • 2.3 Syntéza biomolekúl
  • 3 Peroxizóm v rastlinách
    • 3.1 Glioxysómy
    • 3.2 Fotorezpirácia
  • 4 Štruktúra
  • 5 Pôvod
  • 6 Referencie

Všeobecné charakteristiky a umiestnenie

Peroxizómy sú sférické kompartmenty obklopené jednou membránou. Nemajú svoj vlastný genóm alebo ribozómy pripojené k ich štruktúre, na rozdiel od iných bunkových kompartmentov, ako sú mitochondrie alebo chloroplasty, ktoré sú obklopené komplexným systémom dvoch alebo troch membrán..

Väčšina živočíšnych a rastlinných buniek má peroxizómy. Hlavnou výnimkou sú červené krvinky alebo erytrocyty.

Enzýmy podieľajúce sa na oxidatívnom metabolizme sa nachádzajú v tejto štruktúre. Oxidácia niektorých produktov produkuje peroxid vodíka, pretože vodíky týchto substrátov sa prenášajú na molekuly kyslíka.

Peroxid vodíka je toxická látka pre bunku a musí byť odstránená. Peroxizómy preto obsahujú katalázový enzým, ktorý umožňuje jeho premenu na molekuly vody a kyslíka.

Rozmanitosť peroxizómov

Peroxizómy sú dosť rôznorodé organely. V závislosti od typu bunky a študovaného druhu môžu modifikovať enzymatické zloženie vo vnútri. Rovnako sa môžu meniť podľa podmienok prostredia, ktorým sú vystavení.

Napríklad sa dokázalo, že v kvasinkách, ktoré rastú v prítomnosti sacharidov, sú peroxizómy malé. Keď tieto organizmy rastú v prostrediach bohatých na metanol alebo mastné kyseliny, peroxizómy sú väčšie na oxidáciu týchto zlúčenín.

V protistoch žánru Trypanosoma (tento rod zahŕňa patogénne druhy T. cruzi, pôvodca ochorenia Chagas) a iné kinetoplastidy majú typ peroxizómu nazývaný glykozóm. Táto organela má určité enzýmy glykolýzy.

V huby je štruktúra zvaná telo Woronin. Toto je typ peroxizómu, ktorý sa podieľa na udržiavaní bunkovej štruktúry.

Podobne existujú enzýmy v peroxizómoch určitých druhov, ktoré sú jedinečné. V svetluškach obsahujú peroxizómy enzým luciferázu, ktorý je zodpovedný za bioluminiscenciu typickú pre túto skupinu coleoptera. V húb rodu Penicillium, peroxizómy obsahujú enzýmy podieľajúce sa na produkcii penicilínu.

funkcie

Oxidačné dráhy nevyhnutné pre bunky sa vyskytujú v peroxizóme. Majú viac ako päťdesiat druhov enzýmov, ktoré môžu degradovať mastné kyseliny, kyselinu močovú a aminokyseliny. Podieľajú sa tiež na spôsoboch syntézy lipidov. Každá z jej funkcií bude podrobne popísaná:

Degradácia mastných kyselín

Oxidácia mastných kyselín v peroxizóme prebieha prostredníctvom metabolickej dráhy nazývanej oxidácia p, ktorá je výsledkom produkcie acetylovej skupiny. To je v rozpore s analogickou degradačnou reakciou, ktorá sa vyskytuje v mitochondriách, v ktorých konečné produkty degradácie mastných kyselín sú oxid uhličitý a ATP..

Na rozdiel od živočíšnych buniek, kde oxidácia β prebieha v mitochondriách av peroxizómoch, v kvasinkách sa vyskytuje len v peroxizómoch.

Acetylové skupiny môžu byť transportované do iných bunkových kompartmentov a môžu byť zahrnuté do biosyntetických ciest esenciálnych metabolitov.

Degradácia toxických produktov

Peroxizómy sa zúčastňujú detoxikačných reakcií, najmä v pečeni a obličkách.

Peroxizómy môžu degradovať toxické substráty, ktoré vstupujú do krvného obehu, ako je alkohol, fenoly, kyselina mravčia a formaldehyd. Tieto oxidačné reakcie produkujú peroxid vodíka.

Názov organely je daný produkciou tejto molekuly. Na jeho degradáciu má katalázový enzým, ktorý katalyzuje nasledujúcu chemickú reakciu, ktorá produkuje látky, ktoré sú pre bunku, vodu a kyslík neškodné:

2 H2O2 -> H2O + O2

Syntéza biomolekúl

V živočíšnych bunkách prebieha syntéza cholesterolu a dolicholu v peroxizóme av endoplazmatickom retikule. Cholesterol je základným lipidom niektorých tkanív. Jeho prítomnosť v plazmatických membránach určuje jeho tekutosť. Nachádza sa tiež v krvnej plazme.

Dolichol, podobne ako cholesterol, je lipid a je prítomný v bunkových membránach, konkrétne v endoplazmatickom retikule..

Peroxizómy sa tiež zúčastňujú syntézy žlčových kyselín, zložiek žlče. Tieto zlúčeniny pochádzajú z cholesterolu. Hlavnou funkciou žlče je zmydelňovanie tukov v črevách, ktoré pôsobia ako druh detergentu.

Plazmogény sú molekuly lipidovej povahy, charakterizované prítomnosťou väzby éterového typu. Tento lipid sa nachádza ako nevyhnutná zložka membrán buniek, ktoré tvoria tkanivá srdca a mozgu. Peroxizómy sa zúčastňujú prvých dvoch krokov, ktoré vedú k vzniku týchto lipidov.

Z tohto dôvodu, keď dôjde k určitému bunkovému zlyhaniu na úrovni peroxizómov, môže sa prejaviť v neurologických abnormalitách. Príkladom týchto patológií je Zellwegerov syndróm.

Peroxizóm v rastlinách

glyoxisomes

Rastliny obsahujú špecializované organoxické organely nazývané glyoxysómy. Funkciou je ukladanie látok a rozkladanie lipidov. Nachádzajú sa hlavne v semenách.

Typická reakcia rastlín sa vyskytuje v glyoxyzómoch: premene mastných kyselín na glukózu.

Táto metabolická dráha je známa ako glyoxylátový cyklus a je celkom podobná cyklu kyseliny citrónovej. Na dosiahnutie tejto konverzie sa na výrobu kyseliny jantárovej používajú dve molekuly acetyl-CoA, ktoré následne prechádzajú na glukózu.

Rastlina, ktorá sa vynára zo semien, ešte nie je fotosynteticky aktívna. Na kompenzáciu tejto skutočnosti môžu tieto sacharidy použiť z glyoxysómu, kým ich rastlina nedokáže syntetizovať sama. Tento proces je nevyhnutný pre správne klíčenie semien.

Táto premena mastných kyselín na sacharidy je v živočíšnych bunkách nemožná, pretože nemajú enzýmy glyoxylátového cyklu..

fotorespirace

Peroxizómy sa zúčastňujú na fotorezpiračných procesoch v rastlinných bunkách. Jej hlavnou funkciou je metabolizácia sekundárnych produktov vznikajúcich počas fotosyntetických procesov.

Enzým rubisco (ribulóza-1,5-bisfosfátkarboxyláza / oxygenáza) sa zúčastňuje fixácie oxidu uhličitého. Tento enzým však môže mať kyslík a nie oxid uhličitý. Ako naznačuje názov enzýmu, je to súčasne karboxyláza a oxygenáza.

Jednou zo zlúčenín vyrobených touto alternatívnou cestou okysličovania je fosfoglykolát. Po premene na glykolát je táto molekula odoslaná do peroxizómu, kde dochádza k jej oxidácii na glycín.

Glycín sa môže odobrať do mitochondrií, kde sa stáva serínom. Serín sa vracia do peroxizómu a stáva sa glycerátom. Ten prechádza chloroplastom a môže byť začlenený do Calvinovho cyklu.

Inými slovami, peroxizómy pomáhajú obnoviť uhlíky, pretože fosfoglykolát nie je užitočným metabolitom pre rastlinu..

štruktúra

Peroxizómy majú veľmi jednoduché štruktúry. Sú obklopené jednou lipidovou membránou.

Keďže tieto oddelenia nemajú žiadny typ genetického materiálu, musia sa dovážať všetky proteíny potrebné na ich funkcie. Proteíny, ktoré musia byť transportované do peroxizómov, sú syntetizované ribozómami a transportované z cytosolu do ich konečného cieľa..

Značka, ktorá označuje umiestnenie určitého proteínu na peroxizómy, je charakterizovaná tým, že obsahuje sekvenciu serínu, lyzínu a leucínu na terminálnom uhlíku proteínového reťazca. Tento štítok je známy ako PTS1 pre jeho akronym v angličtine, peroxizómový zameriavací signál 1.

Existujú aj iné značky, ktoré indikujú umiestnenie proteínu v peroxizóme, ako je napríklad prítomnosť deviatich aminokyselín na aminokonci nazývanom PTS2. Rovnakým spôsobom sa syntetizujú fosfolipidy v endoplazmatickom retikule a odoberajú sa do peroxizómu..

Sú podobné lyzozómom, okrem ich pôvodu. Lyzozómy vyrastajú z membránového systému buniek. Peroxizómy, ako mitochondrie a plastidy, sa môžu replikovať delením. Vďaka inkorporácii proteínov a lipidov môžu peroxizómy rásť a rozdeliť do dvoch oddelených oddelení.

zdroj

V minulosti sa navrhovalo, aby peroxizómy vznikli endosymbiotickým procesom; Tento názor však bol veľmi spochybnený.

Nedávne dôkazy ukázali existenciu úzkeho vzťahu medzi endoplazmatickým retikulom a peroxizómami, ktorý podporuje hypotézu, že pochádzajú z retikula.

referencie

  1. Campbell, N.A., & Reece, J.B. (2007). biológie. Panamericana Medical.
  2. Cooper, G.M. (2000). Bunka: Molekulárny prístup. 2. vydanie. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Peroxizómová rozmanitosť a evolúcia. Filozofické transakcie Kráľovskej spoločnosti B: Biologické vedy, 365(1541), 765-773.
  4. Lodish, H. (2005). Bunková a molekulárna biológia. Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S. R., & Walton, P. A. (2005). Biogenéza a bunková biológia peroxizómov v ľudskom zdraví a chorobách. v Biogenéza bunkových organel (str. 164-175). Springer, Boston, MA.
  6. Titorenko, V. I., & Rachubinski, R. A. (2004). Peroxizóm: organizovanie dôležitých vývojových rozhodnutí z vnútra bunky. Journal of Cell Biology, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G. J., Funke, B.R., a C. L. (2007). Úvod do mikrobiológie. Panamericana Medical.