Peroxisomy: definice, struktura a funkce

Peroxisomy jsou malé, zhruba sférické entity vázané na membránu, které se nacházejí téměř v celé cytoplazmě eukaryotický (rostlinné, zvířecí, protistické a plísňové) buňky. Na rozdíl od většiny těl v buňkách, které jsou obvykle klasifikovány jako organely, peroxizomy mají pouze jednu plazmatickou membránu spíše než dvojitou membránovou vrstvu.

Představují nejběžnější typ mikrobody uvnitř eukaryotických buněk s lysozomy možná je známějším druhem mikrobody. I když se samy replikují, neobsahují vlastní DNA jako mitochondrie dělat.

Když si tedy vytvářejí kopie, musí pro tento účel využívat proteiny, které dovážejí na scénu. Předpokládá se, že k tomu dochází prostřednictvím peroxizomálního směrovacího signálu sestávajícího ze specifického řetězce aminokyselin (monomerní jednotky proteinů).

• Peroxisomy vs. Lysosomy: Zatímco peroxisomy se samy replikují, lysosomy se obvykle vyrábějí v komplexu Golgi.

Peroxisomy se nacházejí v cytoplazmě. Tyto organely mají průměr asi jedné desetiny mikrometru až 1 mikrometru, nebo 0,1 až 1 μm.

To vám říká nejen to, že peroxisomy jsou malé, ale také to, že jejich velikost se značně liší, což je to, co byste očekávali od toho, co je v podstatě biologickým přepravním kontejnerem. Většina krabic používaných společnostmi pro doručování balíků ostatně vypadá víceméně stejně, až na jejich rozměry.

The buněčná membrána a většina organel buňky (např. mitochondrie, jádro, endoplazmatické retikulum) sestává z dvojnásobekdvouvrstvá, přičemž každá z těchto dvojvrstev zahrnuje a hydrofilní (hledající vodu) strana a hydrofobní (vodoodpudivá) strana.

Je to proto, že a singldvouvrstvá sestává hlavně z přibližně podlouhlého fosfolipidové molekuly, které mají mastný konec, který se snadno nerozpouští ve vodě, a fosfátový (nabitý) konec, který ano.

V dvojitá membrána, dvě "vodoodpudivé" lipidové strany se navzájem chemicky hledají, a proto stojí proti sobě a tvoří střed; mezitím jedna ze dvou fosfátových stran „hledajících vodu“ směřuje k vnějšku buňky a druhá k cytoplazma.

To má za následek konstrukci, schematicky, dvojice identických listů slepených dohromady způsobem „zrcadlového obrazu“. V peroxisomu leží mastné části peroxisomální membrány také na vnitřní straně jediné membrány, odvrácené od cytoplazmy.

Peroxisomy obsahují alespoň 50 různých enzymů. Už jste někdy měli v garáži souseda, který vypadá, že má alespoň jednu plechovku jakéhokoli druhu destruktivní, ale potenciálně užitečné chemikálie (insekticid, herbicid, ředidlo proti bolesti)? Ve světě organel jsou peroxisomy něco jako ten soused.

Enzymy, které obsahují, pomáhají degradovat materiály, které peroxisom získává z okolní cytoplazmy, včetně odpadní produkty z nesčetných metabolických reakcí, kterými buňka každou chvíli prochází, aby rozšířila proces života sám. Jedním z těchto běžných vedlejších produktů je peroxid vodíku, nebo H₂Ó₂; toto dává peroxisomu jeho jméno.

Biogeneze peroxizomu je atypická pro složku eukaryotických buněk. Chybí DNA vlastní reprodukční stroje, peroxisomy se mohou samy replikovat jednoduchým štěpením na způsob mitochondrií a chloroplasty.

K tomu nakonec dojde, jakmile peroxisom, který je něco jako malý biochemický hromadící se prostředek, dosáhne kritické hodnoty velikost po importu dostatečného množství proteinových produktů, se kterými se setkává v cytoplazmě, do jejího lumenu (uvnitř vesmíru) a membrána. V době, kdy se tento nafouklý peroxisom štěpí, začíná každá ze dvou výsledných buněk svou existenci s doplňkem neperoxisomálních proteinů, které začínají jako odpad někde jinde.

V peroxisomu je a krystalické jádro urát oxidázy, která na mikroskopii vypadá jako tmavá kruhová oblast. Urát oxidáza je enzym, který pomáhá štěpit kyselinu močovou. Jádro je také domovem řady dalších enzymů, i když je nelze tak snadno vizualizovat.

Peroxizomy jsou obzvláště bohaté na enzym kataláza, který štěpí peroxid vodíku a buď jej převede na vodu, nebo jej použije při oxidaci organické sloučeniny (obsahující uhlík). H₂Ó₂ sama o sobě je přítomna ve významném počtu pouze proto, že je generována rozpadem řady různých sloučenin, které peroxisomy přijímají.

Peroxisomy, stejně jako mitochondrie, se nadšeně účastní oxidace mastných kyselin a pravděpodobně začaly jako volně žijící primitivní aerobní nebo kyslík využívající bakterie. (Většina volně žijících bakterií se dnes může spoléhat pouze na anaerobní glykolýzu.)

Ačkoli se peroxisomy také účastní biosyntézy a vyrábějí řadu různých lipidových molekul, včetně složek žluči a cholesterolu, jejich hlavní role v buněčné biologii je katabolická. Některé peroxisomy v játrech detoxikujte ethylalkohol v nápojích odstraněním elektronů z alkoholu a jejich umístěním jinam, což je definice oxidace.

Některé enzymy v peroxisomech rozkládají mastné kyseliny s dlouhým řetězcem které jsou výsledkem metabolismu triglyceridů ve stravě a z jiných zdrojů. Toto je zásadní funkce, protože akumulace těchto mastných kyselin může být toxická pro nervovou tkáň. Enzymy potřebné pro tyto reakce musí být absorbovány z cytoplazma poté, co byl syntetizován jako polypeptidové řetězce ribozomy na endoplazmatickém retikulu.

Reaktivní oxidační druhynebo ROS, jsou chemikálie, které se nevyhnutelně tvoří při použití energie pro nezbytné buněčné procesy, podobně jako výfukové plyny automobilů jsou nevyhnutelným produktem automobilů spalujících plyn.

Jak naznačuje jejich název, jedná se o oxidační činidla, která jako taková mohou přispívat k různým typům poškození buněk, pokud nejsou udržována v relativně nízkých koncentracích. Přesto jsou tyto oxidační reakce životně důležité pro samotný život; ROS může být škodlivý, ale ignorování molekul sloužících jako jejich prekurzory není možné.

Jedna oblast zájmu výzkumu tedy zkoumá, jak peroxisomy dosahují rovnováhy mezi produkcí potřebného ROS a clearance těchto látek látky a enzymy, které je produkují, než se zvýší na hladinu, která může peroxizomu a buňce jako Celý.

Všechny zvířecí buňky obsahují peroxisomy, ale hrají v nich obzvláště důležitou roli nervové buňky, včetně těch v mozku. Je to proto, že peroxisomy slouží jako místo syntézy plazmalogeny. Jedná se o speciální typ molekuly fosfolipidů, které jsou zabudovány do plazmatických membrán buněk v určitých tkáních, včetně srdce a neuronů centrální nervový systém.

Plazmalogeny jsou klíčovou složkou látky myelin, což je nezbytné pro normální vedení nervových impulsů. Poškození myelinu může vést k onemocněním, jako je roztroušená skleróza (MS) a amyotrofická laterální skleróza (ALS). Vědci se snaží zjistit přesnou souvislost mezi poruchami zahrnujícími funkci peroxisomu a progresí určitých nervových poruch.

Játra a ledviny jsou hlavní detoxikační centra; jako takové mají tyto orgány vysokou hustotu chemických reakcí a současně vysokou akumulaci potenciálně škodlivých odpadních produktů. V játrech peroxisomy vytvářejí žlučové kyseliny, přičemž samotná žluč je rozhodující pro správné vstřebávání tuků a látek, které se snadno rozpustí v tucích, jako je vitamin B-12.

V ledvinách konkrétní protein, který se běžně vyskytuje v peroxisomech pomáhá předcházet tvorbě ledvinových kamenůnebo ledvinové kameny. Jedná se o extrémně bolestivý stav spojený s usazeninami vápníku.

V rostlinných buňkách jsou do procesu zapojeny peroxisomy fotorespirace. Tato řada reakcí slouží k tomu, aby se rostlina zbavila fosfoglycerátu, což je náhodný produkt fotosyntézy, který rostlina nevyžaduje a na významných úrovních se stává mrzutostí.

Fosfoglycerát se v peroxisomech převádí na glycerát a poté se vrací do chloroplastů, kde se může účastnit užitečných reakcí Calvinova cyklu.

Peroxisomy také hrají roli v klíčení semen v rostlinách. Dělají to přeměnou lipidů a mastných kyselin v blízkosti rodícího se organismu na cukry, které jsou mnohem užitečnějším zdrojem adenosintrifosfátu nebo ATP (molekula, která dodává energii), pro rychle rostoucí a zralé semenné produkty.