Peroxisomen: definitie, structuur en functie

peroxisomen zijn kleine, ruwweg bolvormige membraangebonden entiteiten die in het cytoplasma van bijna alle eukaryoot (planten, dieren, protisten en schimmels) cellen. In tegenstelling tot de meeste lichamen in cellen die normaal worden geclassificeerd als: organellen, hebben peroxisomen slechts een enkel plasmamembraan in plaats van een dubbele membraanlaag.

Ze vertegenwoordigen het meest voorkomende type microlichaam binnen eukaryote cellen met lysosomen misschien een beter bekend soort microlichaam. Hoewel ze zichzelf repliceren, bevatten ze niet hun eigen DNA zoals mitochondriën Doen.

Daarom moeten ze, wanneer ze kopieën van zichzelf maken, gebruik maken van eiwitten die ze voor dit doel op het toneel importeren. Aangenomen wordt dat dit gebeurt via een peroxisomaal targetingsignaal dat bestaat uit een specifieke reeks aminozuren (de monomere eenheden van eiwitten).

• Peroxisomen vs. Lysosomen: Terwijl peroxisomen zichzelf repliceren, worden lysosomen meestal gemaakt in het Golgi-complex.

De locatie van de peroxisomen is in het cytoplasma. Deze organellen hebben een diameter van ongeveer een tiende van een micrometer tot 1 micrometer, of 0,1 tot 1 m.

Dit vertelt je niet alleen dat peroxisomen klein zijn, maar ook dat hun grootte aanzienlijk varieert, wat je zou verwachten van wat in wezen een biologische verzendcontainer is. De meeste dozen die door pakketbezorgers worden gebruikt, zien er immers min of meer hetzelfde uit, behalve hun afmetingen.

De celmembraan en dat van de meeste organellen van de cel (bijv. mitochondriën, de kern, het endoplasmatisch reticulum) bestaat uit een dubbeledubbellaags, met elk van deze dubbellagen inclusief a hydrofiel (waterzoekende) kant en a hydrofoob (waterafstotende) zijde.

Dit komt omdat een vrijgezeldubbellaags bestaat voornamelijk uit ruwweg langwerpige fosfolipide moleculen, die een vet uiteinde hebben dat niet gemakkelijk in water oplost en een fosfaat (geladen) uiteinde dat dat wel doet.

In een dubbel membraan, de twee "waterafstotende" lipidezijden zoeken elkaar chemisch op en staan ​​dus tegenover elkaar en vormen het centrum; ondertussen is een van de twee "waterzoekende" fosfaatzijden naar de buitenkant van de cel gericht en de andere naar de cytoplasma.

Dit resulteert in de constructie van, schematisch, een paar identieke vellen die op een "spiegelbeeld"-wijze aan elkaar zijn geplakt. In een peroxisoom liggen de vettige delen van het peroxisomale membraan ook aan de binnenkant van het enkele membraan, weg van het cytoplasma.

Peroxisomen bevatten minstens 50 verschillende enzymen. Heb je ooit een buurman gehad die minstens één blikje van elke soort destructieve maar potentieel bruikbare chemische stof (insecticide, herbicide, pijnverdunner) in zijn garage lijkt te hebben? In de wereld van organellen lijken peroxisomen op die buur.

De enzymen die ze bevatten, helpen bij het afbreken van de materialen die het peroxisoom opschept uit het omringende cytoplasma, waaronder de afvalproducten van de talloze metabolische reacties die een cel op elk moment ondergaat om het levensproces voort te zetten zelf. Een van deze veel voorkomende bijproducten is: waterstof peroxide, of H₂O₂; dit geeft het peroxisoom zijn naam.

Peroxisoombiogenese is atypisch voor een component van eukaryote cellen. Ontbrekend DNA en hun eigen reproductieve machines, peroxisomen kunnen zichzelf repliceren door eenvoudige splijting op de manier van mitochondriën en chloroplasten.

Dit gebeurt uiteindelijk zodra een peroxisoom, dat iets van een kleine biochemische hoarder is, een kritieke waarde bereikt grootte na het importeren van voldoende eiwitproducten die het tegenkomt in het cytoplasma in zijn lumen (in de ruimte) en membraan. Op het moment dat dit opgeblazen peroxisoom splitst, begint elk van de twee resulterende cellen zijn bestaan ​​met een complement van niet-peroxisomale eiwitten die ergens anders als afval zijn begonnen.

Binnen het peroxisoom is a uraatoxidase kristallijne kern, die op microscopie lijkt op een donker cirkelvormig gebied. Uraatoxidase is een enzym dat helpt bij het afbreken van urinezuur. De kern is ook de thuisbasis van een verscheidenheid aan andere enzymen, hoewel ze niet zo gemakkelijk kunnen worden gevisualiseerd.

Peroxisomen zijn bijzonder rijk aan het enzym katalase, die waterstofperoxide afbreekt en ofwel omzet in water of gebruikt bij de oxidatie van een organische (koolstofbevattende) verbinding. H₂O₂ zelf is alleen in significante aantallen aanwezig omdat het wordt gegenereerd door de afbraak van een aantal verschillende verbindingen die peroxisomen opnemen.

Peroxisomen, zoals mitochondriën, nemen enthousiast deel aan de oxidatie van vetzuren, en ze zijn waarschijnlijk begonnen als vrijlevende primitieve aerobe of zuurstofverbruikende bacteriën. (De meeste vrijlevende bacteriën kunnen tegenwoordig alleen vertrouwen op anaërobe glycolyse.)

Hoewel peroxisomen ook deelnemen aan de biosynthese en een aantal verschillende lipidemoleculen produceren, waaronder componenten van gal en cholesterol, is hun belangrijkste rol in de celbiologie katabool. Sommige peroxisomen in de lever ontgift de ethylalcohol in dranken door elektronen uit de alcohol te verwijderen en ze ergens anders te plaatsen, wat de definitie van oxidatie is.

Sommige enzymen in peroxisomen de lange-keten vetzuren afbreken die het gevolg zijn van het metabolisme van triglyceriden in de voeding en uit andere bronnen. Dit is een vitale functie omdat een ophoping van deze vetzuren giftig kan zijn voor zenuwweefsel. De enzymen die nodig zijn voor deze reacties moeten worden opgenomen uit de cytoplasma na te zijn gesynthetiseerd als polypeptideketens door ribosomen op het endoplasmatisch reticulum.

Reactieve oxidatieve soorten, of ROS, zijn chemicaliën die onvermijdelijk worden gevormd bij het gebruik van energie voor noodzakelijke cellulaire processen, net zoals auto-uitlaatgassen een onontkoombaar product zijn van auto's die op gas rijden.

Zoals hun naam al aangeeft, zijn het oxidatiemiddelen, als zodanig kunnen ze bijdragen aan verschillende soorten celbeschadiging als ze niet in relatief lage concentraties worden gehouden. Toch zijn deze oxidatieve reacties van vitaal belang voor het leven zelf; ROS kan schadelijk zijn, maar het negeren van de moleculen die als hun voorlopers dienen, is geen optie.

Een onderzoeksgebied is dus om te onderzoeken hoe peroxisomen een evenwicht bereiken tussen de productie van de benodigde ROS en de klaring van deze stoffen en de enzymen die ze produceren, voordat ze stijgen tot niveaus die meer kwaad dan goed kunnen doen aan het peroxisoom en aan de cel als een geheel.

Alle dierlijke cellen bevatten peroxisomen, maar ze spelen een bijzonder belangrijke rol bij zenuwcellen, inclusief die in de hersenen. Dit komt omdat peroxisomen dienen als een plaats van de synthese van plasmalogenen. Dit is een speciaal type fosfolipidemolecuul dat wordt ingebouwd in de plasmamembranen van cellen in bepaalde weefsels, waaronder het hart en de neuronen van de centraal zenuwstelsel.

Plasmalogenen zijn een belangrijk onderdeel van de stof myeline, wat essentieel is voor de normale geleiding van zenuwimpulsen. Schade aan myeline kan leiden tot ziekten zoals: multiple sclerose (MS) en amyotrofische laterale sclerose (ALS). Wetenschappers willen het exacte verband leren kennen tussen aandoeningen waarbij de peroxisoomfunctie betrokken is en de progressie van bepaalde zenuwaandoeningen.

De lever en de nieren zijn belangrijke ontgiftingscentra; als zodanig hebben deze organen een hoge dichtheid van chemische reacties en een daarmee gepaard gaande hoge accumulatie van potentieel schadelijke afvalproducten. In de lever maken peroxisomen galzuren aan, waarbij gal zelf van cruciaal belang is voor de juiste opname van vet en stoffen die gemakkelijk in vetten worden opgelost, zoals vitamine b12.

In de nier, een bepaald eiwit dat vaak wordt aangetroffen in peroxisomen helpt de vorming van nierstenen te voorkomenof nierstenen. Dit is een uiterst pijnlijke aandoening die verband houdt met calciumafzettingen.

In plantencellen zijn peroxisomen betrokken bij het proces van fotorespiratie. Deze reeks reacties dient om de plant te ontdoen van fosfoglyceraat, een bijkomstig product van fotosynthese dat de plant niet nodig heeft en op aanzienlijke niveaus een ergernis wordt.

Het fosfoglyceraat wordt in peroxisomen omgezet in glyceraat en vervolgens teruggevoerd naar chloroplasten, waar het kan deelnemen aan de nuttige reacties van de Calvin-cyclus.

Peroxisomen spelen ook een rol bij zaadkieming in planten. Ze doen dit door lipiden en vetzuren in de buurt van het ontluikende organisme om te zetten in suikers, die een veel nuttigere bron van adenosinetrifosfaat zijn, of ATP (een molecuul dat energie levert), voor de snelgroeiende en rijpende zaadproducten.