Karakteristike peroksizoma, lokacija, funkcije i struktura



peroksisom oni su sferične stanične organele, promjera od 0,2 do 1,0 μm približno i okruženi membranom. Nalaze se u životinjskim i biljnim stanicama i imaju potrebne enzime za metaboličke putove povezane s procesima oksidacije biomolekula (aminokiselina i masnih kiselina) ili toksičnih tvari (alkohola)..

Enzimi uključeni u te procese nazivaju se oksidaze, koje su također uključene u sintetske putove. Peroksizomi imaju poseban enzim: katalazu, s kojom mogu eliminirati vodikov peroksid (H2O2), koji je sekundarni proizvod uzrokovan razgradnjom otrovnih tvari.

Imajte na umu da je ova potencijalno štetna tvar nastala i eliminirana u istom organelu, tako da stanica nikada nije izložena ovom spoju. Peroksizome je 1954. godine otkrio švedski Johannes Rhodin, dok je proučavao morfologiju bubrega u muridima. U početku su se zvali mikro tijela.

Kasnije, 1966., skupina istraživača opisala je biokemijska svojstva nove organele i dodijelila mu ime peroksisoma, zbog proizvodnje i degradacije2O2.

indeks

  • 1 Opće karakteristike i mjesto
    • 1.1 Raznolikost peroksizoma
  • 2 Funkcije
    • 2.1 Razgradnja masnih kiselina
    • 2.2 Razgradnja toksičnih proizvoda
    • 2.3 Sinteza biomolekula
  • 3 Peroksizom u biljkama
    • 3.1 Glioksizomi
    • 3.2
  • 4 Struktura
  • 5 Podrijetlo
  • 6 Reference

Opće karakteristike i položaj

Peroksizomi su sferični odjeljci okruženi jednom membranom. Oni nemaju svoj vlastiti genom ili ribosome koji su vezani za njihovu strukturu, za razliku od drugih staničnih odjeljaka, kao što su mitohondriji ili kloroplasti, koji su okruženi složenim sustavom od dvije ili tri membrane..

Većina životinjskih i biljnih stanica ima peroksizome. Glavna iznimka su crvene krvne stanice ili eritrociti.

Enzimi uključeni u oksidativni metabolizam nalaze se unutar te strukture. Oksidacijom nekih proizvoda nastaje vodikov peroksid, budući da se vodikovi tih supstrata prenose na molekule kisika.

Vodikov peroksid je otrovna tvar u stanicu i mora se ukloniti. Stoga peroksizomi sadrže enzim katalazu, koji omogućuje njegovu pretvorbu u vodu i molekule kisika.

Raznolikost peroksizoma

Peroksizomi su vrlo različite organele. Ovisno o tipu stanice i vrsti istraživanja, oni mogu modificirati enzimski sastav unutar. Na isti način, oni se mogu mijenjati u skladu s uvjetima okoline kojima su izloženi.

Na primjer, dokazano je da su u kvascima koji rastu u prisutnosti ugljikohidrata peroksizomi mali. Kada ti organizmi rastu u okruženjima bogatim metanolom ili masnim kiselinama, peroksisomi su veći za oksidaciju tih spojeva.

U protistima tog žanra Trypanosoma (ovaj rod uključuje patogene vrste T. cruzi, uzročnika Chagasove bolesti) i drugih kinetoplastida, imaju vrstu peroksizoma zvanog glikozom. Ova organela posjeduje određene enzime glikolize.

U gljivama postoji struktura koja se zove tijelo Woronina. To je tip peroksizoma koji sudjeluje u održavanju stanične strukture.

Slično tome, postoje enzimi u peroksizomima pojedinih vrsta koje su jedinstvene. Kod krijesnica, peroksisomi sadrže enzim luciferazu, koji je odgovoran za bioluminiscenciju tipičnu za ovu skupinu koloptera. U gljivama roda Penicillium, peroksizomi sadrže enzime uključene u proizvodnju penicilina.

funkcije

Oksidacijski putovi neophodni za stanice javljaju se u peroksizomu. Imaju više od pedeset vrsta enzima koji mogu razgraditi masne kiseline, mokraćnu kiselinu i aminokiseline. Oni također sudjeluju u putevima sinteze lipida. Zatim će se detaljno opisati svaka od njegovih funkcija:

Razgradnja masnih kiselina

Oksidacija masnih kiselina u peroksizomu odvija se kroz metabolički put koji se zove β-oksidacija, a koji proizlazi iz proizvodnje acetilne skupine. To je u suprotnosti s analognom reakcijom razgradnje koja se javlja u mitohondrijama, u kojima su konačni produkti razgradnje masnih kiselina ugljični dioksid i ATP..

Za razliku od životinjskih stanica, gdje se β oksidacija javlja u mitohondrijima i peroksizomu, u kvascima javlja se samo u peroksisomima.

Acetilne skupine mogu se transportirati u druge stanične odjeljke i uključiti u puteve biosinteze esencijalnih metabolita.

Razgradnja toksičnih proizvoda

Peroksizomi sudjeluju u detoksikacijskim reakcijama, osobito u jetri i bubrezima.

Peroksizomi mogu razgraditi toksične supstrate koji ulaze u krvotok, kao što su alkohol, fenoli, mravlja kiselina i formaldehid. Ove oksidacijske reakcije proizvode vodikov peroksid.

Naziv organela daje se proizvodnjom ove molekule. Da bi se razgradio, posjeduje enzim katalazu, koji katalizira sljedeću kemijsku reakciju koja proizvodi tvari koje su bezopasne za stanicu, vodu i kisik:

2H2O2 -> H2O + O2

Sinteza biomolekula

U životinjskim stanicama sinteza kolesterola i dolichola javlja se u peroksizomu i endoplazmatskom retikulumu. Kolesterol je bitan lipid nekih tkiva. Njegova prisutnost u membranama plazme određuje njegovu fluidnost. Također se nalazi u krvnoj plazmi.

Dolichol, poput kolesterola, je lipid i prisutan je u staničnim membranama, posebno u endoplazmatskom retikulumu.

Peroksizomi također sudjeluju u sintezi žučnih kiselina, komponenti žuči. Ovi spojevi potječu od kolesterola. Glavna funkcija žuči je saponifikacija masti u crijevima, djelujući kao vrsta deterdženta.

Plazmalogeni su molekule lipidne prirode, karakterizirane prisutnošću veze tipa etera. Taj se lipid nalazi kao nezamjenjiva komponenta membrana stanica koje čine tkiva srca i mozga. Peroksizomi sudjeluju u prva dva koraka koji dovode do nastanka tih lipida.

Iz tog razloga, kada se neka stanična greška dogodi na razini peroksizoma, ona se može manifestirati u neurološkim abnormalnostima. Primjer ovih patologija je Zellwegerov sindrom.

Peroksizom u biljkama

glyoxisomes

Biljke sadrže specijalizirane organele koji se nazivaju glioksizomi. Funkcija je pohranjivanje tvari i razgradnja lipida. Oni se nalaze uglavnom u sjemenkama.

Tipična reakcija biljaka javlja se u glioksizomima: pretvorba masnih kiselina u glukozu.

Ovaj metabolički put je poznat kao ciklus glioksilata i vrlo je sličan ciklusu limunske kiseline. Da bi se postigla ta pretvorba, koriste se dvije molekule acetil CoA za proizvodnju sukcinske kiseline, koja zatim prelazi u glukozu.

Biljka koja izlazi iz sjemena još nije fotosintetski aktivna. Kako bi kompenzirali ovu činjenicu, oni mogu koristiti ove ugljikohidrate iz glioksisoma sve dok ih biljka ne sintetizira sama. Ovaj proces je neophodan za ispravno klijanje sjemena.

Ova pretvorba masnih kiselina u ugljikohidrate nije moguća u životinjskim stanicama, budući da ne posjeduju enzime glioksilatnog ciklusa.

photorespiration

Peroksizomi sudjeluju u procesima fotorespiracije u biljnim stanicama. Njegova glavna funkcija je na taj način metabolizirati sekundarne produkte nastale tijekom fotosintetskih procesa.

Rubisco enzim (ribuloza-1,5-bisfosfat-karboksilaza / oksigenaza) sudjeluje u fiksaciji ugljičnog dioksida. Međutim, ovaj enzim može uzeti kisik, a ne ugljični dioksid. Kao što naziv enzima ukazuje, to je karboksilaza i oksigenaza u isto vrijeme.

Jedan od spojeva proizvedenih ovim alternativnim putem oksigenacije je fosfoglikolat. Nakon pretvaranja u glikolat, ova se molekula šalje u peroksizom, gdje se njegova oksidacija događa u glicinu..

Glicin se može odnijeti u mitohondrije, gdje postaje serin. Serin se vraća u peroksizom i postaje glicerat. Ovo posljednje prolazi kloroplast i može se ugraditi u Calvinov ciklus.

Drugim riječima, peroksisomi pomažu u oporavku ugljika, budući da fosfoglikolat nije koristan metabolit za biljku.

struktura

Peroksizomi imaju vrlo jednostavne strukture. Okruženi su jednom lipidnom membranom.

Budući da ti odjeljci nemaju nikakav genetski materijal, moraju se uvesti svi proteini potrebni za njihove funkcije. Proteini koji se moraju transportirati do peroksizoma sintetizirani su ribosomima i transportirani iz citosola do njihovog konačnog odredišta..

Oznaka koja ukazuje na mjesto određenog proteina na peroksisome je karakterizirana sadržajem sekvence serina, lizina i leucina u terminalnom ugljiku lanca proteina. Ova oznaka je poznata kao PTS1 za akronim na engleskom jeziku, signal ciljanja peroksisoma 1.

Postoje i druge oznake koje ukazuju na mjesto proteina u peroksisomu, kao što je prisutnost devet aminokiselina na amino kraju nazvanom PTS2. Na isti način, fosfolipidi se sintetiziraju u endoplazmatskom retikulumu i odvode u peroksisom.

Oni su slični lizosomima, osim njihovog porijekla. Lizosomi rastu iz membranskog sustava stanica. Peroksizomi, poput mitohondrija i plastida, mogu se replicirati podjelom. Zahvaljujući ugradnji proteina i lipida, peroksisomi mogu rasti i razdvajati se u dva odvojena odjeljka.

izvor

U prošlosti je predloženo da peroksizomi nastaju endosimbiotskim procesom; Međutim, ovo je stajalište vrlo upitno.

Nedavni dokazi pokazali su postojanje bliske veze između endoplazmatskog retikuluma i peroksizoma, što potvrđuje hipotezu da su nastale iz končanice.

reference

  1. Campbell, N.A., & Reece, J. B. (2007). biologija. Ed Panamericana Medical.
  2. Cooper, G. M. (2000). Stanica: molekularni pristup. 2. izdanje. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Peroksizomska raznolikost i evolucija. Filozofske transakcije Kraljevskog društva B: Biološke znanosti, 365(1541), 765-773.
  4. Lodish, H. (2005). Stanična i molekularna biologija. Ed Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S.R. & Walton, P.A. (2005). Biogeneza i biologija stanica peroksizoma u ljudskom zdravlju i bolesti. u Biogeneza staničnih organela (str. 164-175). Springer, Boston, MA.
  6. Titorenko, V.I., & Rachubinski, R.A. (2004). Peroksizom: orkestriranje važnih razvojnih odluka iz stanice. Journal of Cell Biology, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G.J., Funke, B.R. i Case, C.L. (2007). Uvod u mikrobiologiju. Ed Panamericana Medical.