Peroxisomes: Definition, struktur og funktion

Peroxisomes er små, groft sfæriske membranbundne enheder fundet i hele cytoplasmaet af næsten alle eukaryotisk (plante-, dyre-, protist- og svampeceller). I modsætning til de fleste kroppe i celler, der normalt klassificeres som organellerperoxisomer kun har en enkelt plasmamembran snarere end et dobbelt membranlag.

De repræsenterer den mest almindelige type mikrokrop inde i eukaryote celler med lysosomer måske at være en bedre kendt slags mikrokrop. Selvom de selv replikerer, indeholder de ikke deres eget DNA som mitokondrier gør.

Derfor, når de laver kopier af sig selv, skal de gøre brug af proteiner, de importerer til scenen til dette formål. Dette menes at forekomme via et peroxisomalt målretningssignal bestående af en specifik streng af aminosyrer (de monomere enheder af proteiner).

• Peroxisomes vs. Lysosomer: Mens peroxisomer er selvreplikerende, fremstilles lysosomer normalt i Golgi-komplekset.

Peroxisomes 'placering er i cytoplasmaet. Disse organeller har en diameter på ca. en tiendedel af et mikrometer til 1 mikrometer eller 0,1 til 1 um.

Dette fortæller dig ikke kun, at peroxisomer er små, men også at deres størrelse varierer betydeligt, hvilket er, hvad du kunne forvente af, hvad der i det væsentlige er en biologisk forsendelsescontainer. De fleste kasser, der bruges af pakkeleveringsfirmaer, ser trods alt mere eller mindre de samme bortset fra deres dimensioner.

Det celle membran og den for de fleste af cellens organeller (fx mitokondrier, kernen, det endoplasmatiske retikulum) består af en dobbeltdobbeltlag, med hvert af disse dobbeltlag inklusive a hydrofil (vand-søgende) side og en hydrofob (vandafvisende) side.

Dette skyldes, at en enkeltdobbeltlag består hovedsageligt af nogenlunde aflang phospholipidmolekyler, som har en fedtet ende, der ikke opløses let i vand, og en fosfat (ladet) ende, der gør.

I en dobbelt membran, de to "vandafvisende" lipidsider søger kemisk hinanden og dermed vender mod hinanden og danner centrum; i mellemtiden vender den ene af de to "vand-søgende" fosfatsider ud mod cellen, og den anden vender mod cellen cytoplasma.

Dette resulterer i konstruktionen af ​​skematisk et par identiske ark, der sidder sammen på en "spejlbillede" måde. I et peroxisom ligger de fede dele af den peroxisomale membran også på det indre af den enkelte membran og vender væk fra cytoplasmaet.

Peroxisomes indeholder mindst 50 forskellige enzymer. Har du nogensinde haft en nabo, der synes at have mindst en dåse af enhver form for destruktivt, men potentielt nyttigt kemikalie (insekticid, herbicid, smertetyndere) i sin garage? I organellernes verden er peroxisomer en slags nabo.

Enzymerne, de indeholder, hjælper med at nedbryde de materialer, som peroxisomet øser op fra det omgivende cytoplasma, herunder affaldsprodukterne fra de utallige metaboliske reaktioner, som en celle til enhver tid gennemgår for at udbrede livsprocessen sig selv. Et af disse almindelige biprodukter er brintoverilte, eller H₂O₂; dette giver peroxisome sit navn.

Peroxisombiogenese er atypisk for en komponent i eukaryote celler. Mangler DNA og deres reproduktive maskiner peroxisomes kan replikere sig selv ved simpel fission på samme måde som mitokondrier og kloroplaster.

Dette sker i sidste ende når en peroxisom, som er noget af en lille biokemisk hoarder, når en kritisk størrelse efter import af nok proteinprodukter, den møder i cytoplasmaet i dets lumen (inde i rummet) og membran. På det tidspunkt, hvor dette oppustede peroxisom splittes, begynder hver af de to resulterende celler sin eksistens med et supplement af ikke-peroxisomale proteiner, der startede som skrald et andet sted.

Inden for peroxisome er en uratoxidase krystallinsk kerne, der ligner en mørk cirkulær region ved mikroskopi. Uratoxidase er et enzym, der hjælper med at nedbryde urinsyre. Kernen er også hjemsted for en række andre enzymer, selvom de ikke kan visualiseres så let.

Peroxisomer er især rige på enzymet katalase, som nedbryder hydrogenperoxid og enten omdanner det til vand eller bruger det til oxidation af en organisk (kulstofholdig) forbindelse. H₂O₂ i sig selv er kun til stede i et betydeligt antal, fordi det genereres ved nedbrydning af et antal forskellige forbindelser, som peroxisomer indtager.

Peroxisomer, som mitokondrier, deltager entusiastisk i fedtsyreoxidation, og de startede sandsynligvis som fritlevende primitive aerobe eller iltbrugende bakterier. (De fleste fritlevende bakterier i dag kan stole på anaerob glykolyse alene.)

Selvom peroxisomer også deltager i biosyntese og fremstiller et antal forskellige lipidmolekyler, herunder komponenter af galde og kolesterol, er deres hovedrolle i cellebiologi katabolisk. Nogle peroxisomer i leveren afgift ethylalkoholen i drikkevarer ved at fjerne elektroner fra alkoholen og placere dem et andet sted, hvilket er definitionen på oxidation.

Nogle enzymer i peroxisomer nedbryde langkædede fedtsyrer som skyldes metabolismen af ​​triglycerider i kosten og fra andre kilder. Dette er en vital funktion, fordi en ophobning af disse fedtsyrer kan være giftige for neuralt væv. De enzymer, der kræves til disse reaktioner, skal tages op fra cytoplasma efter at være syntetiseret som polypeptidkæder af ribosomer på det endoplasmatiske retikulum.

Reaktive oxidative arter, eller ROS, er kemikalier, der uundgåeligt dannes ved brug af energi til nødvendige cellulære processer, ligesom biludstødning er et uundgåeligt produkt fra gasbrændende biler.

Som deres navn antyder, er de oxidationsmidler, som sådan kan de bidrage til forskellige typer celleskader, hvis de ikke holdes i relativt lave koncentrationer. Alligevel er disse oxidative reaktioner livsvigtige for selve livet; ROS kan være skadeligt, men det er ikke en mulighed at ignorere molekylerne, der fungerer som deres forløbere.

Et område af forskningsinteresse er således at undersøge, hvordan peroxisomer opnår en balance mellem produktionen af ​​nødvendig ROS og clearing af disse stoffer og enzymer, der producerer dem, før de stiger til niveauer, der kan skade mere end gavn for peroxisomet og cellen som en hel.

Alle dyreceller inkluderer peroxisomer, men de spiller en særlig vigtig rolle i nerveceller, inklusive dem i hjernen. Dette skyldes, at peroxisomer tjener som et sted for syntesen af plasmalogener. Disse er en speciel type phospholipidmolekyle, der er inkorporeret i plasmamembranerne i celler i visse væv, herunder hjertet og neuronerne i centralnervesystemet.

Plasmalogener er en nøglekomponent i stoffet myelin, hvilket er essentielt for den normale ledning af nerveimpulser. Skader på myelin kan føre til sygdomme som f.eks multipel sklerose (MS) og amyotrofisk lateral sklerose (ALS). Forskere sigter mod at lære den nøjagtige sammenhæng mellem lidelser, der involverer peroxisomfunktion, og progressionen af ​​visse nervesygdomme.

Lever og nyre er vigtige afgiftningscentre; som sådan har disse organer en høj tæthed af kemiske reaktioner og en samtidig høj ophobning af potentielt skadelige affaldsprodukter. I leveren producerer peroxisomer galdesyrer, hvor selve galden er kritisk for korrekt absorption af fedt og stoffer, der let opløses i fedt, som f.eks. vitamin B-12.

I nyrerne findes et bestemt protein, der almindeligvis findes i peroxisomer hjælper med at forhindre dannelsen af ​​nyresteneller renale calculi. Dette er en ekstremt smertefuld tilstand forbundet med calciumaflejringer.

I planteceller er peroxisomer involveret i processen med fotorespiration. Denne række reaktioner tjener til at befri planten for phosphoglycerat, et tilfældigt produkt af fotosyntese, der ikke kræves af planten og bliver en irritation på betydelige niveauer.

Phosphoglyceratet omdannes til glycerat i peroxisomer og returneres derefter til kloroplaster, hvor det kan deltage i de nyttige reaktioner i Calvin-cyklussen.

Peroxisomes spiller også en rolle i frøspiring i planter. De gør dette ved at omdanne lipider og fedtsyrer i nærheden af ​​den spirende organisme til sukkerarter, som er en meget mere nyttig kilde til adenosintrifosfat, eller ATP (et molekyle, der giver energi) til de hurtigt voksende og modne frøprodukter.