Пероксизоми: Определение, структура и функция

Пероксизоми са малки, приблизително сферични, свързани с мембрана образувания, открити в цялата цитоплазма на почти всички еукариот (растителни, животински, протистки и гъбични) клетки. За разлика от повечето тела в клетките, които обикновено се класифицират като органели, пероксизомите имат само една плазмена мембрана, а не двоен мембранен слой.

Те представляват най-често срещания тип микротяло вътре в еукариотни клетки с лизозоми може би като по-известен вид микротяло. Въпреки че се самовъзпроизвеждат, те не съдържат собствена ДНК като митохондрии направете.

Следователно, когато правят копия на себе си, те трябва да използват протеините, които внасят на сцената за тази цел. Смята се, че това се случва чрез пероксизомален насочващ сигнал, състоящ се от специфичен низ от аминокиселини (мономерните единици на протеините).

• Пероксизомите vs. Лизозоми: Докато пероксизомите се самовъзпроизвеждат, лизозомите обикновено се правят в комплекса на Голджи.

Местоположението на пероксизомите е в цитоплазмата. Тези органели имат диаметър от около една десета от микрометър до 1 микрометър, или

Това ви казва не само, че пероксизомите са малки, но и че размерът им варира значително, което можете да очаквате от това, което по същество е биологичен контейнер за корабоплаване. В края на краищата повечето кутии, използвани от компаниите за доставка на колети, изглеждат горе-долу еднакви, с изключение на техните размери.

The клетъчната мембрана и тази на повечето от органелите на клетката (напр. митохондрии, ядрото, ендоплазменият ретикулум) се състои от двойнодвуслой, като всеки от тези бислои включва a хидрофилен (търсеща вода) страна и a хидрофобни (водоотблъскваща) страна.

Това е така, защото a неженендвуслой се състои главно от приблизително продълговати фосфолипидни молекули, които имат мастен край, който не се разтваря лесно във вода, и фосфатен (зареден) край, който го прави.

В двойна мембрана, двете "отблъскващи водата" липидни страни химически се търсят една друга и следователно се изправят една срещу друга, образувайки центъра; междувременно едната от двете "търсещи вода" фосфатни страни е обърната към външната страна на клетката, а другата е обърната към цитоплазма.

Това води до изграждане на схематично двойка идентични листове, слепени заедно по "огледален образ". При пероксизома мастните части на пероксизомната мембрана също лежат във вътрешността на единичната мембрана, обърнати встрани от цитоплазмата.

Пероксизомите съдържат поне 50 различни ензима. Имали ли сте някога съсед, който изглежда да има поне една кутия от всякакъв вид разрушителен, но потенциално полезен химикал (инсектицид, хербицид, разредител на болката) в гаража си? В света на органелите пероксизомите са нещо като този съсед.

Ензимите, които те съдържат, помагат за разграждането на материалите, които пероксизомата извлича от околната цитоплазма, включително отпадъчните продукти от безбройните метаболитни реакции, които клетката претърпява всеки момент, за да разпространи процеса на живот себе си. Един от тези често срещани странични продукти е водороден прекис, или Н₂О₂; това дава името на пероксизома.

Пероксизомната биогенеза е нетипична за компонент на еукариотни клетки. Липсващ ДНК и собствени репродуктивни машини, пероксизомите могат да се самовъзпроизвеждат чрез просто делене по начина на митохондриите и хлоропласти.

В крайна сметка това се случва, след като пероксизома, която е нещо като малко биохимично натрупване, достигне критична размер след внос на достатъчно протеинови продукти, които среща в цитоплазмата в нейния лумен (вътре в космоса) и мембрана. По времето, когато тази подута пероксизома се разделя, всяка от двете получени клетки започва своето съществуване с набор от непероксизомни протеини, започнали като боклук някъде другаде.

В рамките на пероксизомата е a кристална сърцевина на уратна оксидаза, което при микроскопия прилича на тъмна кръгла област. Уратната оксидаза е ензим, който помага за разграждането на пикочната киселина. Ядрото е дом и на множество други ензими, въпреки че те не могат да бъдат визуализирани толкова лесно.

Пероксизомите са особено богати на ензима каталаза, който разгражда водородния пероксид и или го превръща във вода, или го използва при окисляването на органично (съдържащо въглерод) съединение. Н₂О₂ самата тя присъства в значителен брой само защото се генерира от разграждането на редица различни съединения, които пероксизомите поглъщат.

Пероксизомите, като митохондриите, участват ентусиазирано в окисляването на мастни киселини и вероятно са започнали като примитивни аеробни или използващи кислород бактерии. (Повечето свободно живеещи бактерии днес могат да разчитат само на анаеробна гликолиза.)

Въпреки че пероксизомите също участват в биосинтеза и произвеждат редица различни липидни молекули, включително компоненти на жлъчката и холестерола, тяхната основна роля в клетъчната биология е катаболна. Някои пероксизоми в черния дроб детоксикират етиловия алкохол в напитките чрез отстраняване на електроните от алкохола и поставянето им на друго място, което е определението за окисление.

Някои ензими в пероксизомите разграждат дълговерижните мастни киселини които са резултат от метаболизма на триглицеридите в храната и от други източници. Това е жизненоважна функция, тъй като натрупването на тези мастни киселини може да бъде токсично за нервната тъкан. Ензимите, необходими за тези реакции, трябва да бъдат извлечени от цитоплазма след като са синтезирани като полипептидни вериги от рибозоми върху ендоплазмения ретикулум.

Реактивни окислителни видове, или ROS, са химикали, които неизбежно се образуват при използването на енергия за необходимите клетъчни процеси, подобно на това, че отработените газове от автомобила са неизбежен продукт на автомобилите, изгарящи газ.

Както подсказва името им, те са окислители, като такива могат да допринесат за различни видове увреждания на клетките, ако не се поддържат при относително ниски концентрации. И все пак тези окислителни реакции са жизненоважни за самия живот; ROS може да бъде вредно, но игнорирането на молекулите, служещи като техни предшественици, не е опция.

По този начин една област на научен интерес е изследването как пероксизомите постигат баланс между производството на необходимите ROS и изчистването на тези вещества и ензимите, които ги произвеждат, преди те да се повишат до нива, които могат да навредят повече, отколкото в полза на пероксизомата и на клетката като цяло.

Всички животински клетки включват пероксизоми, но те играят особено важна роля в нервни клетки, включително тези в мозъка. Това е така, защото пероксизомите служат като място за синтеза на плазмалогени. Това са специален тип фосфолипидни молекули, които са включени в плазмените мембрани на клетките в определени тъкани, включително сърцето и невроните на Централна нервна система.

Плазмалогените са ключов компонент на веществото миелин, което е от съществено значение за нормалното провеждане на нервните импулси. Увреждането на миелина може да доведе до заболявания като множествена склероза (МС) и амиотрофична латерална склероза (ALS). Учените имат за цел да научат точната връзка между нарушенията, включващи пероксизомна функция и прогресията на някои нервни разстройства.

Черният дроб и бъбреците са основни центрове за детоксикация; като такива тези органи се отличават с висока плътност на химичните реакции и съпътстващо високо натрупване на потенциално вредни отпадъчни продукти. В черния дроб пероксизомите произвеждат жлъчни киселини, като самата жлъчка е от решаващо значение за правилното усвояване на мазнини и вещества, които лесно се разтварят в мазнини, като витамин В-12.

В бъбреците, определен протеин, често срещан в пероксизомите помага да се предотврати образуването на камъни в бъбрецитеили бъбречни камъни. Това е изключително болезнено състояние, свързано с отлаганията на калций.

В растителните клетки пероксизомите участват в процеса на фотодишане. Тази поредица от реакции служи за освобождаване на растението от фосфоглицерат, страничен продукт на фотосинтеза, който не се изисква от растението и се превръща в досада при значителни нива.

Фосфоглицератът се превръща в глицерат в рамките на пероксизомите и след това се връща в хлоропластите, където може да участва в полезните реакции на цикъла на Калвин.

Пероксизомите също играят роля в покълване на семена в растенията. Те правят това, като превръщат липидите и мастните киселини в близост до зараждащия се организъм в захари, които са много по-полезен източник на аденозин трифосфат, или ATP (молекула, която осигурява енергия), за бързо растящите и узряващи семенни продукти.