Υπεροξυσώματα: Ορισμός, Δομή & Λειτουργία

Υπεροξυσώματα είναι μικρές, περίπου σφαιρικές δεσμευμένες μεμβράνες οντότητες που βρίσκονται σε όλο το κυτταρόπλασμα σχεδόν όλων ευκαρυωτικός (φυτικά, ζωικά, προστατευτικά και μυκητιακά) κύτταρα. Σε αντίθεση με τα περισσότερα σώματα εντός κυττάρων που ταξινομούνται κανονικά ως οργανίδια, τα υπεροξυσώματα έχουν μόνο μία μεμβράνη πλάσματος και όχι ένα στρώμα διπλής μεμβράνης.

Αντιπροσωπεύουν τον πιο κοινό τύπο μικρόσωμα μέσα σε ευκαρυωτικά κύτταρα με λυσοσώματα ίσως να είναι ένα πιο γνωστό είδος μικροβίου. Αν και αυτοαναπαράγονται, δεν περιέχουν το δικό τους DNA ως μιτοχόνδρια κάνω.

Επομένως, όταν δημιουργούν αντίγραφα του εαυτού τους, πρέπει να χρησιμοποιούν τις πρωτεΐνες που εισάγουν στη σκηνή για το σκοπό αυτό. Αυτό πιστεύεται ότι συμβαίνει μέσω ενός σήματος στόχευσης υπεροξοσωμικού που αποτελείται από μια συγκεκριμένη σειρά αμινοξέων (οι μονομερείς μονάδες πρωτεϊνών).

• Peroxisomes εναντίον Λυσοσώματα: Ενώ τα υπεροξυσώματα είναι αυτοαναπαραγόμενα, τα λυσοσώματα παράγονται συνήθως στο σύμπλεγμα Golgi.

Η τοποθεσία των υπεροξεισώμων βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα. Αυτά τα οργανίδια έχουν διάμετρο περίπου το ένα δέκατο ενός μικρομέτρου έως 1 μικρομέτρου, ή 0,1 έως 1 μm.

Αυτό σας λέει όχι μόνο ότι τα υπεροξυσώματα είναι μικροσκοπικά, αλλά και ότι το μέγεθός τους ποικίλλει σημαντικά, κάτι που μπορείτε να περιμένετε από αυτό που είναι ουσιαστικά ένα βιολογικό δοχείο αποστολής. Τα περισσότερα κουτιά που χρησιμοποιούνται από εταιρείες παράδοσης δεμάτων, έχουν, τελικά, την ίδια εμφάνιση εκτός από τις διαστάσεις τους.

ο κυτταρική μεμβράνη και ότι τα περισσότερα από τα οργανίδια του κυττάρου (π.χ. μιτοχόνδρια, ο πυρήνας, το ενδοπλασματικό δίκτυο) αποτελούνται από διπλόδιπλής στιβάδας, με καθένα από αυτά τα δύο στρώματα, συμπεριλαμβανομένου ενός υδρόφιλο (αναζήτηση νερού) πλευρά και α υδροφόβος (αδιάβροχη) πλευρά.

Αυτό συμβαίνει επειδή μονόκλινοδιπλής στιβάδας αποτελείται κυρίως από περίπου επιμήκη μόρια φωσφολιπιδίου, τα οποία έχουν ένα λιπαρό άκρο που δεν διαλύεται εύκολα στο νερό και ένα φωσφορικό άλας (φορτισμένο) άκρο.

Σε ένα διπλή μεμβράνη, οι δύο πλευρές λιπιδίων που "απωθούν το νερό" χημικά αναζητούν η μία την άλλη και ως εκ τούτου αντικρίζουν την άλλη, σχηματίζοντας το κέντρο. Εν τω μεταξύ, μία από τις δύο πλευρές φωσφορικού «που αναζητούν νερό» βλέπει στο εξωτερικό του κυττάρου και η άλλη που βλέπει κυτόπλασμα.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την κατασκευή, σχηματικά, ενός ζεύγους πανομοιότυπων φύλλων κολλημένων μεταξύ τους με «καθρέφτη-εικόνα». Σε ένα υπεροξείδιο, τα λιπαρά τμήματα της υπεροξυσωματικής μεμβράνης βρίσκονται επίσης στο εσωτερικό της μονής μεμβράνης, στραμμένα μακριά από το κυτόπλασμα.

Τα υπεροξυσώματα περιέχουν τουλάχιστον 50 διαφορετικά ένζυμα. Είχατε ποτέ έναν γείτονα που φαίνεται να έχει τουλάχιστον ένα κουτί κάθε είδους καταστροφικής αλλά δυνητικά χρήσιμης χημικής ουσίας (εντομοκτόνο, ζιζανιοκτόνο, αραιωτικό πόνου) στο γκαράζ του; Στον κόσμο των οργανιδίων, τα υπεροξυσώματα μοιάζουν με αυτόν τον γείτονα.

Τα ένζυμα που περιέχουν βοηθούν στην υποβάθμιση των υλικών που απορροφά το υπεροξείδιο από το γύρω κυτταρόπλασμα, συμπεριλαμβανομένων τα απόβλητα των αμέτρητων μεταβολικών αντιδράσεων που υποβάλλονται σε ένα κύτταρο ανά πάσα στιγμή για να διαδώσουν τη διαδικασία της ζωής εαυτό. Ένα από αυτά τα κοινά υποπροϊόντα είναι υπεροξείδιο του υδρογόνου, ή Η₂Ο₂; Αυτό δίνει το όνομά του στο υπεροξύσωμα.

Η βιογένεση του υπεροξεισώματος είναι άτυπη για ένα συστατικό των ευκαρυωτικών κυττάρων. Έλλειψη DNA και αναπαραγωγικά μηχανήματα από μόνα τους, τα υπεροξυσώματα μπορούν να αναπαράγονται μόνα τους με απλή σχάση με τον τρόπο των μιτοχονδρίων και χλωροπλάστες.

Αυτό τελικά συμβαίνει όταν ένα υπεροξείδιο, το οποίο είναι κάτι μικροσκοπικό βιοχημικό συσσωρευτή, φτάσει σε κρίσιμο μέγεθος μετά την εισαγωγή αρκετών πρωτεϊνικών προϊόντων που συναντά στο κυτόπλασμα στον αυλό του (εντός του χώρου) και μεμβράνη. Τη στιγμή που αυτό το φουσκωμένο υπεροξώσωμα διασπάται, καθένα από τα δύο προκύπτοντα κύτταρα αρχίζει την ύπαρξή του με ένα συμπλήρωμα μη-υπεροξυσωματικών πρωτεϊνών που ξεκίνησαν ως σκουπίδια κάπου αλλού.

Εντός του υπεροξειδίου είναι ένα κρυσταλλικός πυρήνας ουρικής οξειδάσης, που μοιάζει με σκοτεινή κυκλική περιοχή στη μικροσκοπία. Η ουρική οξειδάση είναι ένα ένζυμο που βοηθά στη διάσπαση του ουρικού οξέος. Ο πυρήνας φιλοξενεί μια ποικιλία άλλων ενζύμων, αν και δεν μπορούν να απεικονιστούν τόσο εύκολα.

Τα υπεροξυσώματα είναι ιδιαίτερα πλούσια στο ένζυμο καταλάση, το οποίο διασπά το υπεροξείδιο του υδρογόνου και είτε το μετατρέπει σε νερό είτε το χρησιμοποιεί στην οξείδωση μιας οργανικής (που περιέχει άνθρακα) ένωσης. Η₂Ο₂ Το ίδιο υπάρχει σε σημαντικούς αριθμούς μόνο επειδή δημιουργείται από τη διάσπαση ενός αριθμού διαφορετικών ενώσεων που λαμβάνουν τα υπεροξώματα.

Τα υπεροξυσώματα, όπως τα μιτοχόνδρια, συμμετέχουν με ενθουσιασμό στην οξείδωση λιπαρών οξέων και πιθανότατα ξεκίνησαν ως πρωτόγονα αερόβια ή βακτήρια που χρησιμοποιούν οξυγόνο. (Τα περισσότερα βακτήρια που ζουν ελεύθερα σήμερα μπορούν να βασίζονται μόνο στην αναερόβια γλυκόλυση.)

Αν και τα υπεροξώματα συμμετέχουν επίσης στη βιοσύνθεση και παράγουν έναν αριθμό διαφορετικών μορίων λιπιδίων, συμπεριλαμβανομένων των συστατικών της χολής και της χοληστερόλης, ο κύριος ρόλος τους στη βιολογία των κυττάρων είναι καταβολικός. Μερικά υπεροξυσώματα στο ήπαρ αποτοξινώνει την αιθυλική αλκοόλη στα ποτά αφαιρώντας ηλεκτρόνια από το αλκοόλ και τοποθετώντας τα αλλού, που είναι ο ορισμός της οξείδωσης.

Μερικά ένζυμα στα υπεροξώματα διαλύστε τα λιπαρά οξέα μακράς αλυσίδας που προκύπτει από το μεταβολισμό των τριγλυκεριδίων στη διατροφή και από άλλες πηγές. Αυτή είναι μια ζωτική λειτουργία επειδή η συσσώρευση αυτών των λιπαρών οξέων μπορεί να είναι τοξική για τον νευρικό ιστό. Τα ένζυμα που απαιτούνται για αυτές τις αντιδράσεις πρέπει να ληφθούν από το κυτόπλασμα αφού συντέθηκαν ως πολυπεπτιδικές αλυσίδες από ριβοσώματα στο ενδοπλασματικό δίκτυο.

Αντιδραστικά οξειδωτικά είδη, ή ROS, είναι χημικές ουσίες που αναπόφευκτα σχηματίζονται κατά τη χρήση ενέργειας για τις απαραίτητες κυτταρικές διεργασίες, όπως η εξάτμιση αυτοκινήτου είναι ένα αναπόφευκτο προϊόν αυτοκινήτων που καίνε αέριο.

Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, είναι οξειδωτικοί παράγοντες, ως τέτοιοι μπορούν να συμβάλουν σε διάφορους τύπους κυτταρικής βλάβης εάν δεν διατηρούνται σε σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις. Ωστόσο, αυτές οι οξειδωτικές αντιδράσεις είναι ζωτικής σημασίας για την ίδια τη ζωή. Το ROS μπορεί να είναι επιβλαβές, αλλά η παράβλεψη των μορίων που χρησιμεύουν ως πρόδρομες ουσίες δεν αποτελεί επιλογή.

Έτσι, ένας τομέας ερευνητικού ενδιαφέροντος εξετάζει πώς τα υπεροξυσώματα επιτυγχάνουν μια ισορροπία μεταξύ της παραγωγής του απαραίτητου ROS και της κάθαρσης αυτών ουσίες και τα ένζυμα που τα παράγουν, προτού ανέλθουν σε επίπεδα που μπορούν να κάνουν περισσότερο κακό παρά καλό στο υπεροξείδιο και στο κύτταρο ως ολόκληρος.

Όλα τα ζωικά κύτταρα περιλαμβάνουν υπεροξυσώματα, αλλά παίζουν ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο νευρικά κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων στον εγκέφαλο. Αυτό συμβαίνει επειδή τα υπεροξυσώματα χρησιμεύουν ως τοποθεσία σύνθεσης του πλασμιογόνα. Αυτά είναι ένας ειδικός τύπος μορίου φωσφολιπιδίου που ενσωματώνεται στις μεμβράνες πλάσματος των κυττάρων σε ορισμένους ιστούς, συμπεριλαμβανομένης της καρδιάς και των νευρώνων του κεντρικό νευρικό σύστημα.

Τα πλασμιογόνα αποτελούν βασικό συστατικό της ουσίας μυελίνη, που είναι απαραίτητο για την κανονική αγωγή των νευρικών παλμών. Η βλάβη στη μυελίνη μπορεί να οδηγήσει σε ασθένειες όπως σκλήρυνση κατά πλάκας (MS) και αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS). Οι επιστήμονες στοχεύουν να μάθουν την ακριβή σύνδεση μεταξύ διαταραχών που περιλαμβάνουν λειτουργία υπεροξεισώματος και την εξέλιξη ορισμένων νευρικών διαταραχών.

Το ήπαρ και τα νεφρά είναι σημαντικά κέντρα αποτοξίνωσης. ως τέτοια, αυτά τα όργανα διαθέτουν υψηλή πυκνότητα χημικών αντιδράσεων και ταυτόχρονα υψηλή συσσώρευση δυνητικά επιβλαβών αποβλήτων. Στο ήπαρ, τα υπεροξυσώματα δημιουργούν χολικά οξέα, με την ίδια τη χολή να είναι κρίσιμη για τη σωστή απορρόφηση λίπους και ουσιών που διαλύονται εύκολα σε λίπη, όπως βιταμίνη Β-12.

Στους νεφρούς, μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη που βρίσκεται συνήθως στα υπεροξυσώματα βοηθά στην πρόληψη του σχηματισμού λίθων στα νεφρά, ή νεφρικοί λίθοι. Πρόκειται για μια εξαιρετικά οδυνηρή κατάσταση που σχετίζεται με εναποθέσεις ασβεστίου.

Στα φυτικά κύτταρα, τα υπεροξυσώματα εμπλέκονται στη διαδικασία φωτοαναπνοή. Αυτή η σειρά αντιδράσεων χρησιμεύει για να απαλλάξει το φυτό από φωσφογλυκερικό άλας, ένα παρεπόμενο προϊόν φωτοσύνθεσης που δεν απαιτείται από το φυτό και γίνεται ενόχληση σε σημαντικά επίπεδα.

Το φωσφογλυκερικό μετατρέπεται σε γλυκερικό εντός υπεροξεισώματος και μετά επιστρέφεται σε χλωροπλάστες, όπου μπορεί να λάβει μέρος στις χρήσιμες αντιδράσεις του κύκλου Calvin.

Τα υπεροξυσώματα παίζουν επίσης ρόλο βλάστηση των σπόρων στα φυτά. Το κάνουν αυτό μετατρέποντας τα λιπίδια και τα λιπαρά οξέα κοντά στον νεογέννητο οργανισμό σε σάκχαρα, τα οποία είναι μια πολύ πιο χρήσιμη πηγή τριφωσφορικής αδενοσίνης ή ATP (ένα μόριο που παρέχει ενέργεια), για τα ταχέως αναπτυσσόμενα και ωριμαστικά προϊόντα σπόρων.