Peroksisomien ominaisuudet, sijainti, toiminnot ja rakenne



peroksisomit ne ovat pallomaisia ​​solulevyjä, joiden läpimitta on 0,2 - 1,0 μm ja joita ympäröi kalvo. Niitä esiintyy eläin- ja kasvisoluissa ja niillä on tarvittavat entsyymit aineenvaihduntaan, joka liittyy biomolekyylien (aminohappojen ja rasvahappojen) tai myrkyllisten aineiden (alkoholin) hapettumisprosessiin..

Näihin prosesseihin osallistuvia entsyymejä kutsutaan oksidaaseiksi, jotka osallistuvat myös synteettisiin reitteihin. Peroksisomeilla on erityinen entsyymi: katalaasi, jolla ne pystyvät poistamaan vetyperoksidia (H2O2), joka on myrkyllisten aineiden hajoamisesta johtuva toissijainen tuote.

Huomaa, että tämä mahdollisesti haitallinen aine on peräisin ja eliminoitu samassa organellissa, joten solu ei ole koskaan altistunut tälle yhdisteelle. Peroksisomeja löysi vuonna 1954 ruotsalainen Johannes Rhodin, kun se tutki munuaisten morfologiaa murideissa. Aluksi niitä kutsuttiin mikroelimiksi.

Myöhemmin, vuonna 1966, ryhmä tutkijoita kuvaili uuden organellin biokemiallisia ominaisuuksia ja antoi sille peroksisomin nimen.2O2.

indeksi

  • 1 Yleiset ominaisuudet ja sijainti
    • 1.1 Peroksisomien monimuotoisuus
  • 2 Toiminnot
    • 2.1 Rasvahappojen hajoaminen
    • 2.2 Myrkyllisten tuotteiden hajoaminen
    • 2.3 Biomolekyylien synteesi
  • 3 Peroksisomi kasveissa
    • 3.1 Glioksisomit
    • 3.2 Valoherkkyys
  • 4 Rakenne
  • 5 Alkuperä
  • 6 Viitteet

Yleiset ominaisuudet ja sijainti

Peroksisomit ovat pallomaisia ​​osastoja, joita ympäröi yksi kalvo. Niillä ei ole omaa genomiaan tai niiden rakenteeseen kiinnitettyjä ribosomeja, toisin kuin muut solukappaleet, kuten mitokondriot tai kloroplastit, joita ympäröi kahden tai kolmen kalvon monimutkainen järjestelmä, vastaavasti..

Useimmilla eläin- ja kasvisoluilla on peroksisomeja. Tärkein poikkeus on punasolut tai erytrosyytit.

Tässä rakenteessa esiintyy oksidatiiviseen aineenvaihduntaan osallistuvia entsyymejä. Joidenkin tuotteiden hapettaminen tuottaa vetyperoksidia, koska näiden substraattien hydrogeenit siirretään happimolekyyleihin.

Vetyperoksidi on myrkyllinen aine soluun ja se on poistettava. Siksi peroksisomit sisältävät katalaasientsyymin, joka mahdollistaa sen muuttumisen vesi- ja happimolekyyleiksi.

Peroksisomien monimuotoisuus

Peroksisomit ovat melko erilaisia ​​organelleja. Solutyypistä ja tutkimuslajeista riippuen ne voivat muuttaa entsymaattista koostumusta. Samalla tavalla ne voivat muuttua niiden ympäristöolosuhteiden mukaan, joihin ne altistuvat.

Esimerkiksi on osoitettu, että hiivoissa, jotka kasvavat hiilihydraattien läsnä ollessa, peroksisomit ovat pieniä. Kun nämä organismit kasvavat metanolia tai rasvahappoja sisältävissä ympäristöissä, peroksisomit ovat suurempia näiden yhdisteiden hapettamiseksi.

Genren protisteissa Trypanosoma (tämä suku sisältää patogeeniset lajit T. cruzi, Chagasin taudin aiheuttaja) ja muut kinetoplastidit, on eräänlainen peroksisomi nimeltä glykosoma. Tällä organellillä on tiettyjä glykolyysin entsyymejä.

Sienissä on rakenne, jota kutsutaan Woroniniksi. Tämä on eräänlainen peroksisomi, joka osallistuu solurakenteen ylläpitoon.

Samoin tiettyjen lajien peroksisomeissa on entsyymejä, jotka ovat ainutlaatuisia. Firefliesissa peroksisomit sisältävät lusiferaasin entsyymin, joka vastaa tälle coleoptera-ryhmälle tyypillistä bioluminesenssia. Suvun sienissä Penicillium, peroksisomit sisältävät penisilliinin tuotantoon osallistuvia entsyymejä.

tehtävät

Oksidointireitit, jotka ovat välttämättömiä soluille, esiintyvät peroksisomissa. Niissä on yli viisikymmentä tyyppistä entsyymiä, jotka voivat hajottaa rasvahappoja, virtsahappoa ja aminohappoja. He osallistuvat myös lipidisynteesireitteihin. Seuraavaksi kuvataan yksityiskohtaisesti kaikki sen toiminnot:

Rasvahappojen hajoaminen

Rasvahappojen hapetus peroksisomissa tapahtuu metabolisen reitin kautta, jota kutsutaan β-hapetukseksi, joka johtuu asetyyliryhmän tuotannosta. Tämä on vastoin analogista hajoamisreaktiota, joka tapahtuu mitokondrioissa, joissa rasvahappojen hajoamisen lopputuotteet ovat hiilidioksidi ja ATP..

Toisin kuin eläinsolut, joissa β-hapettuminen tapahtuu mitokondrioissa ja peroksisomeissa, hiivoissa se esiintyy vain peroksisomeissa.

Asetyyliryhmät voidaan kuljettaa muihin soluosiin ja ne voidaan sisällyttää välttämättömien metaboliittien biosynteesireitteihin.

Myrkyllisten tuotteiden hajoaminen

Peroksisomit osallistuvat vieroitusreaktioihin, erityisesti maksassa ja munuaisissa.

Peroksisomit voivat hajottaa verenkiertoon tulevia myrkyllisiä substraatteja, kuten alkoholia, fenoleja, muurahaishappoa ja formaldehydiä. Nämä hapetusreaktiot tuottavat vetyperoksidia.

Orgaanin nimi annetaan tämän molekyylin tuotannolla. Sen hajottamiseksi sillä on katalaasientsyymi, joka katalysoi seuraavaa kemiallista reaktiota, joka tuottaa solulle, vedelle ja hapelle vaarattomia aineita:

2 H2O2 -> H2O + O2

Biomolekyylien synteesi

Eläinsoluissa kolesterolin ja dolicholin synteesi tapahtuu peroksisomissa ja endoplasmisessa retikulumissa. Kolesteroli on joidenkin kudosten välttämätön lipidi. Sen läsnäolo plasmamembraaneissa määrää sen juoksevuuden. Se löytyy myös veriplasmasta.

Dololiini, kuten kolesteroli, on lipidi ja se on läsnä solukalvoissa, erityisesti endoplasmisessa retikuliossa..

Peroksisomit osallistuvat myös sappihappojen, sapen komponenttien synteesiin. Nämä yhdisteet ovat peräisin kolesterolista. Sappeen pääasiallinen tehtävä on suolistossa olevien rasvojen saippuointi, joka toimii eräänlaisena pesuaineena.

Plasmalogeenit ovat lipidimolekyylejä, joille on tunnusomaista eetterityyppisen sidoksen läsnäolo. Tämä lipidi on välttämätön osa sydän- ja aivokudosten muodostavien solujen kalvoja. Peroksisomit osallistuvat kahteen ensimmäiseen vaiheeseen, jotka aiheuttavat näitä lipidejä.

Tästä syystä, kun jokin soluvirhe esiintyy peroksisomitasolla, se voi ilmetä neurologisissa poikkeavuuksissa. Esimerkki näistä patologioista on Zellwegerin oireyhtymä.

Peroksisomi kasveissa

glyoxisomes

Kasvit sisältävät erikoistuneita peroksisomityyppisiä organelleja, joita kutsutaan glyoksoomeiksi. Toiminto on tallentaa aineita ja hajottaa lipidejä. Ne löytyvät pääasiassa siemenistä.

Tyypillinen kasvien reaktio tapahtuu glyoksisomeissa: rasvahappojen muuttuminen glukoosiksi.

Tämä metabolinen reitti tunnetaan glyoksylaattisyklinä ja on melko samanlainen kuin sitruunahapposykli. Tämän muuntamisen saavuttamiseksi käytetään kaksi asetyyli-CoA-molekyyliä tuottamaan meripihkahappoa, joka sitten kulkee glukoosiin.

Siemenestä tuleva kasvi ei ole vielä fotosynteettisesti aktiivinen. Tämän tosiasian kompensoimiseksi he voivat käyttää näitä hiilihydraatteja glyoksisomista, kunnes kasvi voi syntetisoida ne itse. Tämä prosessi on välttämätön siementen oikean itämisen kannalta.

Tämä rasvahappojen muuntaminen hiilihydraateiksi ei ole mahdollista eläinsoluissa, koska niillä ei ole glyoksylaattisyklin entsyymejä.

photorespiration

Peroksisomit osallistuvat kasvisolujen valoherkkyysprosessiin. Sen päätehtävä tällä tavalla on fotosynteettisten prosessien aikana muodostuneiden sekundääristen tuotteiden metabolointi.

Rubisco-entsyymi (ribuloos-1,5-bisfosfaatti-karboksylaasi / oksidaasi) osallistuu hiilidioksidin kiinnitykseen. Tämä entsyymi voi kuitenkin ottaa happea eikä hiilidioksidia. Kuten entsyymin nimi osoittaa, se on samanaikaisesti karboksylaasi ja hapenaaasi.

Yksi yhdisteistä, jotka on tuotettu tällä vaihtoehtoisella hapetusreitillä, on fosfoglykolaatti. Kun tämä molekyyli on muutettu glykolaatiksi, se lähetetään peroksisomiin, jossa sen hapetus tapahtuu glysiiniin.

Glysiini voidaan viedä mitokondrioihin, joissa siitä tulee seriini. Seriini palaa peroksisomiin ja muuttuu glyseraatiksi. Jälkimmäinen kulkee kloroplastin läpi ja voidaan sisällyttää Calvin-sykliin.

Toisin sanoen peroksisomit auttavat talteen hiiliä, koska fosfoglykolaatti ei ole käyttökelpoinen metaboliitti kasville.

rakenne

Peroksisomeilla on hyvin yksinkertaiset rakenteet. Niitä ympäröi yksi lipidikalvo.

Koska näillä osastoilla ei ole minkäänlaista geneettistä materiaalia, kaikki niiden funktioihin tarvittavat proteiinit on tuotava. Ribosomit syntetisoivat peroksisomeihin kuljetettavat proteiinit ja kuljetetaan sytosolista lopulliseen määränpäähänsä.

Etikettiin, joka osoittaa tietyn proteiinin sijainnin peroksisomeille, on tunnusomaista se, että se sisältää sekvenssin seriiniä, lysiiniä ja leusiinia proteiiniketjun päätehiilessä. Tämä merkki tunnetaan nimellä PTS1 sen lyhenne englanniksi, peroksisomin kohdistussignaali 1.

On myös muita leimoja, jotka osoittavat proteiinin sijainnin peroksisomissa, kuten yhdeksän aminohapon läsnäolo aminopäässä PTS2. Samalla tavalla fosfolipidit syntetisoidaan endoplasmiseen reticulumiin ja viedään peroksisomiin.

Ne ovat samanlaisia ​​kuin lysosomit, niiden alkuperää lukuun ottamatta. Lysosomit ityvät solujen kalvojärjestelmästä. Peroksisomit, kuten mitokondriot ja plastidit, voivat replikoitua jakautumalla. Proteiinien ja lipidien sisällyttämisen ansiosta peroksisomit voivat kasvaa ja jakaa kahteen erilliseen osastoon.

lähde

Aikaisemmin ehdotettiin, että peroksisomit perustuvat endosymbiottiprosessiin; Tätä näkemystä on kuitenkin kyseenalaistettu.

Viimeaikaiset todisteet ovat osoittaneet, että endoplasmisen reticulumin ja peroksisomien välillä on läheinen suhde, joka tukee hypoteesia siitä, että ne ovat lähtöisin verkosta.

viittaukset

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). biologia. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cooper, G. M. (2000). Solu: Molekyylinen lähestymistapa. 2. painos. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Peroksisominen monimuotoisuus ja kehitys. Royal Society B: n filosofiset tapahtumat: Biologiset tieteet, 365(1541), 765 - 773.
  4. Lodish, H. (2005). Solu- ja molekyylibiologia. Ed. Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S. R., & Walton, P. A. (2005). Peroksisomien biogeneesi ja solubiologia ihmisen terveyteen ja tautiin. sisään Cellular Organellesin biogeneesi (s. 164-175). Springer, Boston, MA.
  6. Titorenko, V. I., ja Rachubinski, R. A. (2004). Peroksisomi: tärkeiden kehityspäätösten järjestäminen solun sisältä. The Journal of Cell Biology, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007). Johdatus mikrobiologiaan. Ed. Panamericana Medical.