Peroxisomer Karakteristika, Placering, Funktioner og Struktur



den peroxisomer de er sfæriske cellulære organeller med en diameter på 0,2 til 1,0 μm ca. og omgivet af en membran. De findes i dyre- og planteceller og har de nødvendige enzymer til metaboliske veje forbundet med oxidationsprocesser af biomolekyler (aminosyrer og fedtsyrer) eller giftige stoffer (alkohol)..

De enzymer, der er involveret i disse processer kaldes oxidaser, som også er involveret i syntetiske ruter. Peroxisomer har et særligt enzym: katalase, som de er i stand til at fjerne hydrogenperoxid (H2O2), som er et sekundært produkt forårsaget af nedbrydning af giftige stoffer.

Bemærk at dette potentielt skadelige stof er opstået og elimineret i samme organelle, så cellen er aldrig udsat for denne forbindelse. Peroxisomer blev opdaget i 1954 af den svenske Johannes Rhodin, mens de studerede morfologi af nyrerne i murider. I starten blev de kaldt mikrolegemer.

Senere i 1966 beskrev en gruppe forskere de biokemiske egenskaber af den nye organelle og tildelte den navnet peroxisom på grund af produktion og nedbrydning af2O2.

indeks

  • 1 Generelle egenskaber og placering
    • 1.1 Mangfoldighed af peroxisomer
  • 2 funktioner
    • 2.1 Nedbrydning af fedtsyrer
    • 2.2 Nedbrydning af giftige produkter
    • 2.3 Syntese af biomolekyler
  • 3 peroxisomer i planter
    • 3.1 Glioxysomer
    • 3.2 Fotorespiration
  • 4 struktur
  • 5 Oprindelse
  • 6 referencer

Generelle egenskaber og beliggenhed

Peroxisomer er sfæriske rum omgivet af en enkelt membran. Ikke har deres egen genom eller ribosomer bundet til dets struktur, i modsætning til andre cellerum, såsom mitochondrier eller chloroplaster, som er omgivet af et komplekst system af to eller tre membraner, henholdsvis.

De fleste dyr og planteceller har peroxisomer. Den største undtagelse er røde blodlegemer eller erytrocytter.

Enzymer involveret i oxidativ metabolisme findes inden for denne struktur. Oxidation af nogle produkter frembringer hydrogenperoxid som hydrogenatomerne i disse substrater overføres til oxygenmolekyler.

Hydrogenperoxid er et giftigt stof til cellen og skal elimineres. Derfor indeholder peroxisomer katalaseenzymet, som tillader dets omdannelse til vand og oxygenmolekyler.

Mangfoldighed af peroxisomer

Peroxisomer er ganske forskellige organeller. Afhængigt af celletypen og undersøgelsesarten kan de ændre den enzymatiske sammensætning indeni. På samme måde kan de ændre sig i overensstemmelse med de miljømæssige forhold, de udsættes for.

For eksempel er det blevet bevist, at i gær, der vokser i nærværelse af kulhydrater, er peroxisomerne små. Når disse organismer vokser i miljøer, der er rige på methanol eller fedtsyrer, er peroxisomer større for at oxidere disse forbindelser.

I protesterne af genren Trypanosoma (denne slægt omfatter de patogene arter T. cruzi, det forårsagende middel til Chagas sygdom) og andre kinetoplastider, har en type peroxisom kaldet glycosom. Denne organelle besidder visse enzymer af glycolyse.

I svampe er der en struktur kaldet Woronins legeme. Dette er en type peroxisom, der deltager i vedligeholdelsen af ​​den cellulære struktur.

Tilsvarende er der enzymer i peroxisomer af visse arter, der er unikke. I ildfluer indeholder peroxisomer enzymet luciferase, som er ansvarlig for den bioluminescens, der er typisk for denne gruppe af coleoptera. I svampens svampe Penicillium, peroxisomer indeholder enzymer involveret i produktion af penicillin.

funktioner

Oxidationsveje, der er essentielle for celler, forekommer i peroxisomet. De har mere end halvtreds typer enzymer, som kan nedbryde fedtsyrer, urinsyre og aminosyrer. De deltager også i lipidsynteseveje. Dernæst vil hver af dens funktioner blive beskrevet i detaljer:

Nedbrydning af fedtsyrer

Oxidation af fedtsyrer i peroxisomet forekommer gennem en metabolisk vej kaldet β-oxidation, som er resultatet af produktionen af ​​acetylgruppe. Dette er i strid med den analoge nedbrydningsreaktion, der forekommer i mitokondrier, hvor de endelige produkter af nedbrydning af fedtsyrer er carbondioxid og ATP.

I modsætning til dyreceller, hvor β-oxidation forekommer i mitokondrier og i peroxisomet, hos gær forekommer det kun i peroxisomer.

Acetylgrupper kan transporteres til andre cellekamre og inddrages i biosynteseprocedurer af vigtige metabolitter.

Nedbrydning af giftige produkter

Peroxisomer deltager i afgiftningsreaktioner, især i lever og nyrer.

Peroxisomer kan nedbryde giftige substrater, der kommer ind i blodbanen, såsom alkohol, phenoler, myresyre og formaldehyd. Disse oxidationsreaktioner producerer hydrogenperoxid.

Navnet på organellen er givet ved produktionen af ​​dette molekyle. For at nedbryde den har den katalaseenzymet, som katalyserer den følgende kemiske reaktion, der frembringer stoffer, der er harmløse for cellen, vandet og oxygenet:

2 H2O2 -> H2O + O2

Syntese af biomolekyler

I dyreceller forekommer syntesen af ​​kolesterol og dolichol i peroxisomet og i det endoplasmatiske retikulum. Kolesterol er et vigtigt lipid af nogle væv. Dens tilstedeværelse i plasmamembraner bestemmer dens fluiditet. Det findes også i blodplasmaet.

Dolichol, som kolesterol, er en lipid og er til stede i cellemembraner, specifikt i det endoplasmatiske retikulum.

Peroxisomer deltager også i syntesen af ​​galdesyrer, gallekomponenter. Disse forbindelser stammer fra cholesterol. Den vigtigste funktion af galde er forsæbning af fedtstoffer i tarmene, der virker som en slags vaskemiddel.

Plasmalogener er molekyler af en lipid natur, der er karakteriseret ved tilstedeværelsen af ​​en ether-type binding. Dette lipid er fundet som en uundværlig bestanddel af membranerne i de celler, der udgør hjernens og hjernens væv. Peroxisomer deltager i de første to trin, der giver anledning til disse lipider.

Af denne årsag kan det forekomme, når der forekommer en cellefejl på peroxisomniveauet i neurologiske abnormiteter. Et eksempel på disse patologier er Zellwegers syndrom.

Peroxisom i planter

glyoxisomes

Planterne indeholder specialiserede peroxisom-type organeller kaldet glyoxysomer. Funktionen er at opbevare stoffer og nedbryde lipider. De findes hovedsagelig i frø.

En typisk reaktion af planter forekommer i glyoxysomer: omdannelsen af ​​fedtsyrer til glucose.

Denne metaboliske vej er kendt som glyoxylatcyklusen og er meget lig den citronsyrecyklus. For at opnå denne omdannelse anvendes to molekyler acetyl CoA til fremstilling af ravsyre, som efterfølgende passerer til glucose.

Planten, der kommer fra frøet, er endnu ikke fotosyntetisk aktiv. For at kompensere for denne kendsgerning kan de bruge disse kulhydrater fra glyoxysomet, indtil planten kan syntetisere dem selv. Denne proces er afgørende for korrekt spiring af frøet.

Denne omdannelse af fedtsyrer til kulhydrater er umulig i dyreceller, da de ikke har enzymerne i glyoxylatcyklusen.

fotorespiration

Peroxisomer deltager i fotorespirationsprocesser i planteceller. Dens hovedfunktion på denne måde er at metabolisere de sekundære produkter dannet under fotosyntetiske processer.

Rubisco (ribulose-1,5-bisphosphat-carboxylase / oxygenase) deltager i fastsættelsen af ​​kuldioxid. Dette enzym kan imidlertid tage ilt og ikke carbondioxid. Som navnet på enzymet indikerer, er det en carboxylase og en oxygenase på samme tid.

En af forbindelserne fremstillet ved denne alternative oxygeneringsvej er phosphoglycolatet. Efter omdannelse til glycolat sendes dette molekyle til peroxisomet, hvor dets oxidation forekommer for glycin.

Glycin kan tages til mitokondrier, hvor det bliver serin. Serinen vender tilbage til peroxisomet og bliver glycerat. Sidstnævnte passerer chloroplast og kan inkorporeres i Calvin-cyklen.

Med andre ord hjælper peroxisomer med at genvinde carbonerne, da phosphoglycolatet ikke er en nyttig metabolit til planten.

struktur

Peroxisomer har meget enkle strukturer. De er omgivet af en enkelt lipidmembran.

Da disse rum ikke besidder nogen form for genetisk materiale, skal alle proteiner, der er nødvendige for deres funktioner, importeres. Proteinerne, som skal transporteres til peroxisomer, syntetiseres af ribosomer og transporteres fra cytosol til deres endelige destination.

Mærket, der angiver placeringen af ​​et bestemt protein til peroxisomer, karakteriseres ved at indeholde en sekvens af serin, lysin og leucin i proteinkædenes terminale carbon. Denne etiket er kendt som PTS1 for dets akronym på engelsk, peroxisom targeting signal 1.

Der er også andre mærker, som angiver placeringen af ​​proteinet i peroxisomet, såsom tilstedeværelsen af ​​ni aminosyrer ved aminoterminalen kaldet PTS2. På samme måde syntetiseres phospholipider i det endoplasmatiske retikulum og føres til peroxisomet.

De ligner lysosomer, bortset fra deres oprindelse. Lysosomerne spirer fra membransystemet af cellerne. Peroxisomer, som mitokondrier og plastider, kan replikere ved division. Takket være inkorporeringen af ​​proteiner og lipider kan peroxisomer vokse og opdeles i to separate rum.

kilde

Tidligere blev det foreslået, at peroxisomer opstod ved en endosymbiotisk proces; Denne opfattelse har imidlertid været meget spørgsmålstegnende.

Nylige beviser har vist, at der eksisterer et nært forhold mellem det endoplasmatiske retikulum og peroxisomerne, hvilket understøtter den hypotese, at de stammede fra retiklen.

referencer

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). biologi. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cooper, G. M. (2000). Cellen: En molekylær tilgang. 2. udgave. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Peroxisom mangfoldighed og evolution. Filosofiske Transaktioner af Royal Society B: Biologiske Videnskaber, 365(1541), 765-773.
  4. Lodish, H. (2005). Cellulær og molekylærbiologi. Ed. Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S. R., & Walton, P.A. (2005). Biogenese og cellebiologi af peroxisomer i menneskers sundhed og sygdom. i Biogenese af cellulære organeller (s. 164-175). Springer, Boston, MA.
  6. Titorenko, V. I., & Rachubinski, R. A. (2004). Peroxisomet: Orkesterer vigtige udviklingsbeslutninger inde fra cellen. Journal of Cell Biology, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G.J., Funke, B.R., og Case, C.L. (2007). Introduktion til mikrobiologi. Ed. Panamericana Medical.