Peroksisomi su mali, približno sferični entiteti vezani za membranu koji se nalaze u citoplazmi gotovo svih eukariotski (biljne, životinjske, protističke i gljivične) stanice. Za razliku od većine tijela unutar stanica koje se obično klasificiraju kao organele, peroksisomi imaju samo jednu plazma membranu, a ne dvostruki membranski sloj.
Predstavljaju najčešći tip mikrotijela unutar eukariotskih stanica sa lizosomi možda je poznatija vrsta mikrotijela. Iako se sami umnožavaju, ne sadrže vlastiti DNA kao mitohondrije čini.
Stoga, kada naprave kopije sebe, u tu svrhu moraju iskoristiti proteine koje uvezu na mjesto događaja. Vjeruje se da se to događa putem peroksizomskog ciljanog signala koji se sastoji od određenog niza aminokiselina (monomernih jedinica proteina).
- Peroksisomi vs. Lizozomi: Dok se peroksisomi sami umnožavaju, lizosomi se obično stvaraju u Golgijevom kompleksu.
Struktura peroksizoma
Mjesto peroksizoma nalazi se u citoplazmi. Ti organeli imaju promjer oko jedne desetine mikrometra do 1 mikrometra, ili 0,1 do 1 μm.
To vam govori ne samo da su peroksizomi sićušni, već i da njihova veličina znatno varira, što biste mogli očekivati od onoga što je u biti biološki brodski spremnik. Većina kutija koje koriste tvrtke za dostavu paketa, izgledaju manje-više isto, osim svojih dimenzija.
The stanična membrana i da se većina organela stanice (npr. mitohondriji, jezgra, endoplazmatski retikulum) sastoji od dvostrukodvosloj, sa svakim od ovih dvoslojnih slojeva uključujući a hidrofilni (vodena) strana i a hidrofobni (vodoodbojna) strana.
To je zato što a singldvosloj sastoji se uglavnom od približno duguljastih molekule fosfolipida, koji imaju masni kraj koji se ne otapa lako u vodi i fosfatni (nabijeni) kraj koji se.
U dvostruka membrana, dvije lipidne strane koje "odbijaju vodu" kemijski se traže, a time i okreću jedna prema drugoj, čineći središte; u međuvremenu, jedna od dvije fosfatne strane koje "traže vodu" okrenuta je prema vanjskoj strani stanice, a druga prema citoplazma.
To rezultira shematskom konstrukcijom para identičnih listova zalijepljenih na način "zrcalne slike". U peroksizomu masni dijelovi peroksisomske membrane također leže u unutrašnjosti pojedinačne membrane, okrenuti prema citoplazmi.
Peroksisomi sadrže najmanje 50 različitih enzima. Jeste li ikada imali susjeda za kojeg se čini da u garaži ima barem jednu konzervu svake vrste razorne, ali potencijalno korisne kemikalije (insekticid, herbicid, sredstvo za razrjeđivanje bolova)? U svijetu organela, peroksizomi su nekako poput tog susjeda.
Enzimi koje sadrže pomažu u razgradnji materijala koje peroksisom skuplja iz okolne citoplazme, uključujući otpadne tvari bezbrojnih metaboličkih reakcija koje stanica prolazi u bilo kojem trenutku kako bi širila proces života sebe. Jedan od ovih uobičajenih nusproizvoda je vodikov peroksid, ili H2O2; to daje ime peroksisomu.
Biogeneza peroksizoma je netipična za komponentu eukariotskih stanica. Nedostaje DNA i vlastite reproduktivne strojeve, peroksisomi se mogu sam replicirati jednostavnom cijepanjem na način mitohondrija i kloroplasti.
To se u konačnici događa kad peroksizom, koji je nešto poput malog biokemijskog ostava, dosegne kritičnu vrijednost veličina nakon uvoza dovoljno proteinskih proizvoda s kojima se susreće u citoplazmi u svoj lumen (unutar svemira) i membrana. U vrijeme kada se ovaj napuhnuti peroksisom razdvoji, svaka od dvije rezultirajuće stanice započinje svoje postojanje komplementom neperoksizomskih proteina koji su negdje drugdje započeli kao smeće.
Što je unutar peroksizoma?
Unutar peroksizoma nalazi se a kristalna jezgra urat-oksidaze, koja na mikroskopiji izgleda kao tamno kružno područje. Uratna oksidaza je enzim koji pomaže razgradnji mokraćne kiseline. Jezgra je dom i raznim drugim enzimima, premda ih se ne može tako lako vizualizirati.
Peroksizomi su posebno bogati enzimom katalaze, koji razgrađuje vodikov peroksid i pretvara ga u vodu ili koristi u oksidaciji organskog spoja (koji sadrži ugljik). H2O2 sam je prisutan u značajnom broju samo zato što je generiran razgradnjom određenog broja različitih spojeva koje peroksisomi unose.
Peroksisomi, poput mitohondrija, entuzijastično sudjeluju u oksidaciji masnih kiselina i vjerojatno su započeli kao primitivne aerobne bakterije koje slobodno žive ili koriste kisik. (Većina slobodnoživih bakterija danas se može osloniti samo na anaerobnu glikolizu.)
Uloga peroksizoma u metabolizmu
Iako peroksizomi također sudjeluju u biosintezi i proizvode brojne molekule lipida, uključujući komponente žuči i kolesterola, njihova glavna uloga u staničnoj biologiji je katabolička. Neki peroksisomi u jetri detoksificirajte etilni alkohol u pićima uklanjanjem elektrona iz alkohola i njihovim smještanjem na drugo mjesto, što je definicija oksidacije.
Neki enzimi u peroksizomima razgrađuju dugolančane masne kiseline koji su rezultat metabolizma triglicerida u prehrani i iz drugih izvora. To je vitalna funkcija jer nakupljanje ovih masnih kiselina može biti toksično za živčano tkivo. Enzimi potrebni za ove reakcije moraju se preuzeti iz citoplazma nakon sinteze kao polipeptidni lanci ribosomi na endoplazmatskom retikulumu.
Peroksizom kao antioksidans
Reaktivne oksidativne vrste, ili ROS, su kemikalije koje se neizbježno stvaraju u korištenju energije za nužne stanične procese, slično kao što je ispuh automobila neizostavni proizvod automobila na plin.
Kao što im samo ime govori, oni su oksidanti, kao takvi mogu pridonijeti raznim vrstama oštećenja stanica ako se ne održavaju u relativno niskim koncentracijama. Ipak su ove oksidacijske reakcije vitalne za sam život; ROS može biti štetan, ali zanemarivanje molekula koje služe kao njihove preteče nije mogućnost.
Dakle, jedno područje istraživačkog interesa je ispitivanje kako peroksizomi postižu ravnotežu između proizvodnje potrebnih ROS-a i čišćenja tih tvari i enzimi koji ih proizvode, prije nego što se povise do razine koja može više štetiti nego koristiti peroksisomu i stanici kao cijela.
Peroksizomi i živčana funkcija
Sve životinjske stanice uključuju peroksizome, ali igraju posebno važnu ulogu u nervne ćelije, uključujući one u mozgu. To je zato što peroksizomi služe kao mjesto sinteze plazmalogeni. To su posebna vrsta fosfolipidnih molekula koje su ugrađene u plazmatske membrane stanica u određenim tkivima, uključujući srce i neurone središnji živčani sustav.
Plazmalogeni su ključna komponenta tvari mijelin, što je neophodno za normalno provođenje živčanih impulsa. Oštećenje mijelina može dovesti do bolesti kao što su multipla skleroza (MS) i amiotrofična lateralna skleroza (ALS). Znanstvenici žele naučiti točnu vezu između poremećaja koji uključuju funkciju peroksizoma i napredovanja određenih živčanih poremećaja.
Peroksisomi i vaša jetra i bubrezi
Jetra i bubreg su glavni centri za detoksikaciju; kao takvi, ti organi imaju visoku gustoću kemijskih reakcija i istodobno visoku nakupinu potencijalno štetnih otpadnih tvari. U jetri peroksizomi stvaraju žučne kiseline, pri čemu je sama žuč presudna za pravilnu apsorpciju masti i tvari koje se lako otapaju u mastima, poput vitamin B-12.
U bubregu, određeni protein koji se obično nalazi u peroksizomima pomaže u sprečavanju stvaranja bubrežnih kamenaca, ili bubrežni kamenac. Ovo je izuzetno bolno stanje povezano s naslagama kalcija.
Funkcija peroksizoma u biljkama
U biljnim stanicama peroksizomi su uključeni u proces fotorespiracija. Ova serija reakcija služi da se biljka oslobodi fosfoglicerata, slučajnog produkta fotosinteze koji biljka ne zahtijeva i postaje smetnja na značajnim razinama.
Fosfoglicerat se unutar peroksizoma pretvara u glicerat, a zatim vraća u kloroplaste, gdje može sudjelovati u korisnim reakcijama Calvinovog ciklusa.
Peroksisomi također igraju ulogu u klijanje sjemena u biljkama. To čine pretvaranjem lipida i masnih kiselina u blizini novonastalog organizma u šećere, koji su mnogo korisniji izvor adenozin trifosfata, ili ATP (molekula koja daje energiju) za proizvode koji brzo rastu i sazrijevaju.