البيروكسيسومات: التعريف والبنية والوظيفة

بيروكسيسومات هي كيانات صغيرة مرتبطة بغشاء كروي تقريبًا توجد في جميع أنحاء السيتوبلازم تقريبًا حقيقيات النوى الخلايا (النباتية والحيوانية والحيوانية والفطرية). على عكس معظم الأجسام داخل الخلايا التي تصنف عادة على أنها العضيات، تحتوي البيروكسيسومات على غشاء بلازما واحد فقط بدلاً من طبقة غشاء مزدوجة.

إنها تمثل النوع الأكثر شيوعًا من الميكروب داخل الخلايا حقيقية النواة مع الجسيمات المحللة ربما يكون نوعًا معروفًا من الميكروبات. على الرغم من التكاثر الذاتي ، إلا أنها لا تحتوي على الحمض النووي الخاص بها الميتوكوندريا فعل.

لذلك ، عندما يصنعون نسخًا من أنفسهم ، يجب عليهم الاستفادة من البروتينات التي يستوردونها إلى المشهد لهذا الغرض. يُعتقد أن هذا يحدث عبر إشارة استهداف بيروكسيسومال تتكون من سلسلة محددة من الأحماض الأمينية (الوحدات الأحادية للبروتينات).

• مقابل البيروكسيسومات. الجسيمات المحللة: في حين أن البيروكسيسومات تتكاثر ذاتيًا ، فإن الجسيمات الحالة تصنع عادة في مجمع جولجي.

موقع البيروكسيسومات موجود في السيتوبلازم. يبلغ قطر هذه العضيات حوالي عُشر ميكرومتر إلى 1 ميكرومتر ، أو 0.1 إلى 1 ميكرومتر.

لا يخبرك هذا أن البيروكسيسومات صغيرة فحسب ، بل يخبرك أيضًا أن حجمها يختلف اختلافًا كبيرًا ، وهو ما قد تتوقعه لما هو أساسًا حاوية شحن بيولوجية. معظم الصناديق التي تستخدمها شركات توصيل الطرود تبدو متشابهة إلى حد ما باستثناء أبعادها.

ال غشاء الخلية ومعظم عضيات الخلية (على سبيل المثال ، الميتوكوندريا ، النواة ، الشبكة الإندوبلازمية) تتكون من مزدوجطبقة ثنائية، مع كل من هذه الطبقات الثنائية بما في ذلك أ محبة للماء (البحث عن الماء) والجانب أ نافرة من الماء (طارد المياه) الجانب.

هذا لأن ملف أعزبطبقة ثنائية يتكون بشكل أساسي من مستطيل تقريبًا جزيئات الفسفوليبيدالتي لها نهايات دهنية لا تذوب بسهولة في الماء ونهايتها الفوسفاتية (المشحونة) تفعل ذلك.

في غشاء مزدوج، الجانبين الدهني "الطارد للماء" يبحثان كيميائيًا عن بعضهما البعض ، وبالتالي يواجه كل منهما الآخر ، ويشكل المركز ؛ في غضون ذلك ، يواجه أحد وجهي الفوسفات "الساعين للمياه" الجزء الخارجي من الخلية ، والآخر يواجه السيتوبلازم.

ينتج عن هذا تكوين ، بشكل تخطيطي ، زوج من الأوراق المتطابقة ملتصقة معًا بطريقة "صورة معكوسة". في البيروكسيسوم ، تقع الأجزاء الدهنية من غشاء البيروكسيسوم أيضًا على الجزء الداخلي من الغشاء المفرد ، بعيدًا عن السيتوبلازم.

تحتوي البيروكسيسومات ما لا يقل عن 50 إنزيمًا مختلفًا. هل سبق لك أن كان لديك جار يبدو أنه يمتلك علبة واحدة على الأقل من كل نوع من المواد الكيميائية المدمرة ولكن يحتمل أن تكون مفيدة (مبيد حشري ، مبيدات أعشاب ، مخفف الألم) في مرآبه؟ في عالم العضيات ، تشبه البيروكسيسومات ذلك الجار.

تساعد الإنزيمات التي تحتويها على تحلل المواد التي يزيلها البيروكسيسوم من السيتوبلازم المحيط ، بما في ذلك النفايات الناتجة عن التفاعلات الأيضية التي لا تعد ولا تحصى التي تمر بها الخلية في أي لحظة لنشر عملية الحياة بحد ذاتها. أحد هذه المنتجات الثانوية الشائعة هو بيروكسيد الهيدروجين, أو ح₂ا₂; هذا يعطي البيروكسيسوم اسمه.

يعتبر تكوين البيروكسيسوم الحيوي غير نمطي لمكون من مكونات الخلايا حقيقية النواة. تفتقر إلى الحمض النووي والآلات الإنجابية الخاصة بهم ، يمكن أن تتكاثر البيروكسيسومات ذاتيًا عن طريق الانشطار البسيط بطريقة الميتوكوندريا و البلاستيدات الخضراء.

يحدث هذا في النهاية بمجرد أن يصل البيروكسيسوم ، وهو عبارة عن مخزون كيميائي حيوي صغير ، إلى نقطة حرجة الحجم بعد استيراد ما يكفي من منتجات البروتين التي يصادفها في السيتوبلازم في تجويفه (داخل الفضاء) و غشاء. في الوقت الذي ينقسم فيه هذا البيروكسيسوم المتضخم ، تبدأ كل خلية من الخليتين الناتجتين وجودها بمجموعة مكملة من البروتينات غير البيروكسيسومية التي بدأت كقمامة في مكان آخر.

داخل البيروكسيسوم هو أ يورات أوكسيديز اللب البلوري، والتي تبدو مثل المنطقة الدائرية الداكنة في الفحص المجهري. يورات أوكسيديز هو إنزيم يساعد على تكسير حمض البوليك. النواة هي موطن لمجموعة متنوعة من الإنزيمات الأخرى أيضًا ، على الرغم من أنه لا يمكن تصورها بسهولة.

البيروكسيسومات غنية بشكل خاص بالإنزيم الكاتلاز، الذي يكسر بيروكسيد الهيدروجين ويحوله إلى ماء أو يستخدمه في أكسدة مركب عضوي (يحتوي على الكربون). ح₂ا₂ نفسها موجودة بأعداد كبيرة فقط لأنها تتولد عن طريق انهيار عدد من المركبات المختلفة التي تبتلعها البيروكسيسومات.

تشارك البيروكسيسومات ، مثل الميتوكوندريا ، بحماس في أكسدة الأحماض الدهنية ، وربما بدأت كبكتيريا هوائية بدائية بدائية أو تستخدم الأكسجين. (يمكن أن تعتمد معظم البكتيريا الحرة اليوم على تحلل السكر اللاهوائي وحده).

على الرغم من أن البيروكسيسومات تشارك أيضًا في التخليق الحيوي وتصنع عددًا من جزيئات الدهون المختلفة ، بما في ذلك مكونات الصفراء والكوليسترول ، فإن دورها الرئيسي في بيولوجيا الخلية هو تقويضي. بعض البيروكسيسومات في الكبد إزالة السموم من الكحول الإيثيلي في المشروبات عن طريق إزالة الإلكترونات من الكحول ووضعها في مكان آخر ، وهو تعريف الأكسدة.

بعض الإنزيمات في البيروكسيسومات تكسير الأحماض الدهنية طويلة السلسلة التي تنتج عن استقلاب الدهون الثلاثية في النظام الغذائي ومن مصادر أخرى. هذه وظيفة حيوية لأن تراكم هذه الأحماض الدهنية يمكن أن يكون سامًا للأنسجة العصبية. يجب أن تؤخذ الإنزيمات المطلوبة لهذه التفاعلات من السيتوبلازم بعد تصنيعه كسلاسل بولي ببتيد بواسطة الريبوسومات على الشبكة الإندوبلازمية.

الأنواع المؤكسدة التفاعلية، أو روس، هي مواد كيميائية تتشكل حتمًا في استخدام الطاقة للعمليات الخلوية الضرورية ، مثل عوادم السيارات التي لا مفر منها في السيارات التي تعمل بالغاز.

كما يوحي اسمها ، فهي عوامل مؤكسدة ، وبالتالي يمكنها المساهمة في أنواع مختلفة من تلف الخلايا إذا لم يتم الحفاظ عليها بتركيزات منخفضة نسبيًا. ومع ذلك ، فإن هذه التفاعلات المؤكسدة ضرورية للحياة نفسها ؛ يمكن أن تكون أنواع الأكسجين التفاعلية ضارة ، ولكن تجاهل الجزيئات التي تعمل كسلائف لها ليس خيارًا.

وبالتالي ، فإن أحد مجالات الاهتمام البحثي هو دراسة كيفية تحقيق البيروكسيسومات توازنًا بين إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية المطلوبة وتصفية هذه العناصر. المواد والإنزيمات التي تنتجها ، قبل أن ترتفع إلى مستويات يمكن أن تضر أكثر مما تنفع للبيروكسيسوم وللخلية باعتبارها كل.

تحتوي جميع الخلايا الحيوانية على البيروكسيسومات ، لكنها تلعب دورًا مهمًا بشكل خاص في الخلايا العصبية، بما في ذلك تلك الموجودة في الدماغ. وذلك لأن البيروكسيسومات تعمل كموقع لتركيب البلازما. هذه هي نوع خاص من جزيئات الفوسفوليبيد التي يتم دمجها في أغشية البلازما للخلايا في أنسجة معينة ، بما في ذلك القلب والخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي.

تعتبر البلازماوجينات مكونًا رئيسيًا للمادة المايلين، وهو أمر ضروري للتوصيل الطبيعي للنبضات العصبية. يمكن أن يؤدي تلف الميالين إلى أمراض مثل التصلب المتعدد (MS) و التصلب الجانبي الضموري (ALS). يهدف العلماء إلى معرفة العلاقة الدقيقة بين الاضطرابات التي تنطوي على وظيفة البيروكسيسوم وتطور بعض اضطرابات الأعصاب.

يعتبر الكبد والكلى من المراكز الرئيسية لإزالة السموم. على هذا النحو ، تتميز هذه الأعضاء بكثافة عالية من التفاعلات الكيميائية وتراكم عالٍ في نفس الوقت من منتجات النفايات التي قد تكون ضارة. في الكبد ، تصنع البيروكسيسومات أحماض صفراوية ، حيث تكون الصفراء نفسها ضرورية لامتصاص سليم للدهون والمواد التي تذوب بسهولة في الدهون ، مثل فيتامين ب 12.

في الكلى ، يوجد بروتين معين شائع في البيروكسيسومات يساعد على منع تكون حصوات الكلى، أو حصوات الكلى. هذه حالة مؤلمة للغاية مرتبطة بترسبات الكالسيوم.

في الخلايا النباتية ، تشارك البيروكسيسومات في عملية التنفس الضوئي. تعمل هذه السلسلة من التفاعلات على تخليص النبات من الفوسفوجليسيرات ، وهو نتاج عرضي لعملية التمثيل الضوئي التي لا يتطلبها النبات ويصبح مصدر إزعاج عند مستويات كبيرة.

يتم تحويل الفسفوجليسيرات إلى جليسيرات داخل البيروكسيسومات ثم إعادتها إلى البلاستيدات الخضراء ، حيث يمكن أن تشارك في التفاعلات المفيدة لدورة كالفين.

تلعب البيروكسيسومات أيضًا دورًا في إنبات البذور في النباتات. يفعلون ذلك عن طريق تحويل الدهون والأحماض الدهنية بالقرب من الكائن الحي الناشئ إلى سكريات ، والتي تعد مصدرًا أكثر فائدة بكثير للأدينوزين ثلاثي الفوسفات ، أو ATP (جزيء يوفر الطاقة) ، لمنتجات البذور سريعة النمو والنضوج.