פרוקסיזומים הם ישויות קטנות וכבדות הקשורות לממברנה הנמצאות ברחבי הציטופלזמה של כמעט כולם אוקריוטי (צמחים, בעלי חיים, פרוטיסטים ופטריות). בניגוד לרוב הגופים בתאים שמסווגים בדרך כלל כ- אברונים, לפרוקסיזומים יש רק קרום פלזמה יחיד ולא שכבת קרום כפולה.
הם מייצגים את הסוג הנפוץ ביותר של מיקרו-גוף בתוך תאים אוקריוטיים עם ליזוזומים אולי להיות סוג מיקרו-גוף ידוע יותר. למרות שהם משכפלים את עצמם, הם אינם מכילים DNA משלהם כ- מיטוכונדריה לַעֲשׂוֹת.
לכן, כאשר הם מייצרים עותקים של עצמם, עליהם להשתמש בחלבונים שהם מייבאים לזירה למטרה זו. ההערכה היא כי הדבר מתרחש באמצעות אות מיקוד פרוקסיזומלי המורכב ממחרוזת ספציפית של חומצות אמינו (יחידות החלבונים המונומריות).
- פרוקסיזומים לעומת ליזוזומים: בעוד שפרוקסיזומים משכפלים את עצמם, הליזוזומים נעשים בדרך כלל במתחם גולגי.
מבנה הפרוקסיזום
המיקום של Peroxisomes הוא בציטופלזמה. לאברונים אלו קוטר של עשירית מיקרומטר עד מיקרומטר אחד, או 0.1 עד 1 מיקרומטר.
זה אומר לך לא רק שהפרוקסיזומים הם זעירים, אלא גם שהגודל שלהם משתנה במידה ניכרת, וזה מה שאתה יכול לצפות למה שהוא למעשה מיכל שילוח ביולוגי. רוב הקופסאות המשמשות חברות משלוחי מנות, אחרי הכל, נראות פחות או יותר זהות למעט הממדים שלהן.
ה קרום תא וזה של מרבית אברוני התא (למשל, המיטוכונדריה, הגרעין, הרטיקולום האנדופלזמי) מורכב לְהַכפִּילדו שכבתי, כאשר כל אחד משכבות הדו שכבות הללו כולל א הידרופילי צד (מחפש מים) ו הידרופובי צד (דוחה מים).
הסיבה לכך היא ש יחידדו שכבתי מורכב בעיקר מלבנים בערך מולקולות פוספוליפידים, שיש להם סוף שומני שלא מתמוסס בקלות במים וקצה פוספט (טעון) שיש לו.
ב קרום כפול, שני צדדי השומנים ה"דוחים מים "מחפשים כימיים זה מזה ומכאן זה מול זה, ויוצרים את המרכז; בינתיים, אחד משני הצדדים הפוספטים "מחפשים מים" פונה לחלקו החיצוני של התא, והשני פונה ל ציטופלזמה.
התוצאה היא בנייה, באופן סכמטי, של זוג גיליונות זהים הנעוצים זה בזה בצורה של "תמונת מראה". בפרוקסיזום, החלקים השומניים של הקרום הפרוקסיזומלי מונחים גם על החלק הפנימי של הקרום היחיד, כשהם פונים מהציטופלזמה.
פרוקסיזומים מכילים לפחות 50 אנזימים שונים. האם אי פעם היה לך שכנה שנראה שיש לו לפחות פחית אחת מכל סוג של חומר כימי הרסני אך שימושי (קוטל חרקים, קוטל עשבים, מדלל כאבים) במוסך שלו? בעולם האברונים, פרוקסיזומים הם בערך כמו השכן ההוא.
האנזימים שהם מכילים מסייעים בפירוק החומרים שהפרוקסיזום גורף מהציטופלזמה שמסביב, כולל את מוצרי הפסולת של אינספור התגובות המטבוליות שעובר תא בכל רגע כדי להפיץ את תהליך החיים את עצמה. אחד מתוצרי הלוואי הנפוצים הללו הוא מי חמצן, אוֹ ה2או2; זה נותן לפרוקסיזום את שמו.
ביוגנזה של פרוקסיזום אינה טיפוסית למרכיב של תאים אוקריוטים. נָטוּל DNA ומכונות רבייה משל עצמם, פרוקסיזומים יכולים לשכפל את עצמם על ידי ביקוע פשוט באופן המיטוכונדריה ו כלורופלסטים.
בסופו של דבר זה קורה ברגע שפרוקסיזום, שהוא משהו של אגרן ביוכימי זעיר, מגיע לקריטי גודל לאחר ייבוא מספיק מוצרי חלבון שהוא נתקל בציטופלזמה לומן שלה (בתוך החלל) ו קְרוּם. ברגע שהפרוקסיזום הנפוח הזה מתפצל, כל אחד משני התאים המתקבלים מתחיל את קיומו עם השלמה של חלבונים שאינם peroxisomal שהתחילו כאשפה במקום אחר.
מה יש בתוך הפרוקסיזום?
בתוך הפרוקסיזום נמצא א ליבה גבישית של אוראט אוקסידאז, שנראה כמו אזור עגול כהה במיקרוסקופ. אוריד אוקסידאז הוא אנזים המסייע בפירוק חומצת השתן. הליבה היא ביתם של מגוון אנזימים אחרים, אם כי לא ניתן לדמיין אותם באותה קלות.
פרוקסיזומים עשירים במיוחד באנזים קטלאז, המפרק מי חמצן וממיר אותו למים או משתמש בו בחמצון של תרכובת אורגנית (המכילה פחמן). ה2או2 עצמה קיימת במספרים משמעותיים רק משום שהיא נוצרת על ידי פירוק של מספר תרכובות שונות שפרוקסיזומים בולעים.
פרוקסיזומים, כמו המיטוכונדריה, לוקחים חלק בהתלהבות בחמצון חומצות השומן, והם כנראה התחילו כחיידקים אירוביים פרימיטיביים החיים, או משתמשים בחמצן, בחיים. (רוב החיידקים החיים כיום חופשיים יכולים להסתמך על גליקוליזה אנאירובית בלבד).
תפקיד הפרוקסיזום במטבוליזם
אף על פי שפרוקסיזומים לוקחים חלק גם בביוסינתזה ומייצרים מספר מולקולות שונות של ליפידים, כולל רכיבי מרה וכולסטרול, תפקידם העיקרי בביולוגיה של תאים הוא קטבולי. כמה חמצן בכבד לטהר את האלכוהול האתילי במשקאות על ידי הוצאת אלקטרונים מהאלכוהול והצבתם במקום אחר, וזו ההגדרה של חמצון.
כמה אנזימים בפרוקסיזומים לפרק את חומצות השומן הארוכות הנובעים ממטבוליזם של טריגליצרידים בתזונה וממקורות אחרים. זוהי פונקציה חיונית מכיוון שהצטברות של חומצות שומן אלו עלולה להיות רעילה לרקמות עצביות. יש לקחת את האנזימים הנדרשים לתגובות אלו מה- ציטופלזמה לאחר שסונתז כשרשראות פוליפפטיד על ידי ריבוזומים על הרטיקולום האנדופלזמי.
הפרוקסיזום כנוגד חמצון
מינים חמצוניים תגובתי, או ROS, הם כימיקלים שנוצרו בהכרח בשימוש באנרגיה לתהליכים תאיים הכרחיים, בדומה לפליטת מכוניות היא תוצר בלתי נמנע של מכוניות בוערות גז.
כשמם כן הם, הם חומרים מחמצנים, ככאלה הם יכולים לתרום לסוגים שונים של נזק לתאים אם לא נשמרים בריכוזים נמוכים יחסית. עם זאת תגובות חמצון אלה חיוניות לחיים עצמם; ROS עלול להזיק, אך התעלמות מהמולקולות המשמשות כמבשרן אינה אפשרות.
לפיכך, תחום אחד שמעניין את המחקר הוא בחינת האופן בו פרוקסיזומים משיגים איזון בין ייצור ה- ROS הדרוש לבין אישור אלה. חומרים והאנזימים המייצרים אותם, לפני שהם עולים לרמות שיכולות להזיק יותר מתועלת לפרוקסיזום ולתא כ כֹּל.
פרוקסיזומים ותפקוד עצבי
כל תאי החי כוללים פרוקסיזומים, אך הם ממלאים תפקיד חשוב במיוחד ב תאי עצבים, כולל אלה במוח. הסיבה לכך היא שפרוקסיזומים משמשים כאתר לסינתזה של פלסמלוגנים. אלה סוג מיוחד של מולקולת פוספוליפידים שמשולבים בקרומי הפלזמה של התאים ברקמות מסוימות, כולל הלב והנוירונים של מערכת העצבים המרכזית.
פלזמוגנים הם מרכיב מרכזי בחומר מיאלין, אשר חיוני להולכה תקינה של דחפים עצביים. נזק למיאלין עלול להוביל למחלות כמו טרשת נפוצה (טרשת נפוצה) ו טרשת לרוחב אמיוטרופית (ALS). מדענים שואפים ללמוד את הקשר המדויק בין הפרעות הכרוכות בתפקוד פרוקסיזום לבין ההתקדמות של הפרעות עצביות מסוימות.
פרוקסיזומים וכבד וכליות
הכבד והכליה הם מרכזי ניקוי רעלים מרכזיים; ככאלה, איברים אלה כוללים צפיפות גבוהה של תגובות כימיות והצטברות גבוהה של מוצרי פסולת שעלולים להזיק. בכבד, פרוקסיזומים מייצרים חומצות מרה, כאשר המרה עצמה היא קריטית לספיגה נכונה של שומן וחומרים המומסים בקלות בשומנים, כמו ויטמין B12.
בכליה, חלבון מסוים הנפוץ בפרוקסיזומים מסייע במניעת היווצרות אבנים בכליות, או חצבי כליה. זהו מצב כואב ביותר הקשור למרבצי סידן.
תפקוד פרוקסיזום בצמחים
בתאי הצמח מעורבים פרוקסיזומים בתהליך פוטורספירציה. סדרת תגובות זו משמשת להיפטר מהצמח מפוספוגליקרט, תוצר מקרי של פוטוסינתזה שאינו נדרש לצמח והופך למטרד ברמות משמעותיות.
הפוספוגליצרט מומר לגליצרט בתוך פרוקסיזומים ואז מוחזר לכלורופלסטים, שם הוא יכול לקחת חלק בתגובות שימושיות של מחזור קלווין.
פרוקסיזומים ממלאים גם תפקיד נביטת זרעים בצמחים. הם עושים זאת על ידי המרת שומנים וחומצות שומן בסביבת האורגניזם המתהווה לסוכרים, המהווים מקור שימושי הרבה יותר לטריפוספט אדנוזין, או ATP (מולקולה המספקת אנרגיה), למוצרי הזרע הגדלים ומתבגרים במהירות.