Peroksisomer: Definisjon, struktur og funksjon

Peroksisomer er små, omtrent sfæriske membranbundne enheter funnet i hele cytoplasmaet eukaryotisk (plante-, dyre-, protist- og soppceller). I motsetning til de fleste kropper i celler som normalt er klassifisert som organellerhar peroksisomer bare en enkelt plasmamembran i stedet for et dobbelt membranlag.

De representerer den vanligste typen microbody inne i eukaryote celler med lysosomer kanskje å være en mer kjent type mikrolegeme. Selv om de selv replikerer, inneholder de ikke sitt eget DNA som mitokondrier gjøre.

Derfor, når de lager kopier av seg selv, må de bruke proteiner de importerer til scenen for dette formålet. Dette antas å skje via et peroksisomalt målsignal bestående av en spesifikk streng av aminosyrer (de monomere enhetene av proteiner).

• Peroksisomer vs. Lysosomer: Mens peroksisomer er selvrepliserende, blir lysosomer vanligvis laget i Golgi-komplekset.

Peroksisomene ligger i cytoplasmaet. Disse organellene har en diameter på omtrent en tidel av et mikrometer til 1 mikrometer, eller 0,1 til 1 mikrometer.

Dette forteller deg ikke bare at peroksisomer er små, men også at størrelsen varierer betydelig, og det er det du kan forvente av det som egentlig er en biologisk fraktbeholder. De fleste bokser som brukes av pakkeleveringsfirmaer, ser tross alt mer eller mindre ut, bortsett fra dimensjonene.

De cellemembran og det for de fleste av cellens organeller (f.eks. mitokondrier, kjernen, det endoplasmatiske retikulum) består av en dobbeltdobbeltlag, med hvert av disse to lagene inkludert en hydrofile (vannsøkende) side og en hydrofob (vannavvisende) side.

Dette er fordi en enkeltdobbeltlag består hovedsakelig av omtrent avlang fosfolipidmolekyler, som har en fettende ende som ikke oppløses lett i vann og en fosfat (ladet) ende som gjør det.

I en dobbel membran, de to "vannavstøtende" lipidsidene søker kjemisk hverandre og vender dermed mot hverandre og danner sentrum; i mellomtiden vender den ene av de to "vannsøkende" fosfatsidene mot utsiden av cellen, og den andre vender mot cytoplasma.

Dette resulterer i konstruksjon av, skjematisk, et par identiske ark som er festet sammen på en "speilbilde" måte. I et peroksisom ligger de fettdelene av den peroksisomale membranen også på det indre av enkeltmembranen, vendt bort fra cytoplasmaet.

Peroksisomer inneholder minst 50 forskjellige enzymer. Har du noen gang hatt en nabo som ser ut til å ha minst en boks av alle slags destruktive, men potensielt nyttige kjemikalier (insektmiddel, herbicid, tynnere smerte) i garasjen sin? I organellenes verden er peroksisomer liksom den naboen.

Enzymer de inneholder hjelper til med å nedbryte materialene som peroksisomet øser opp fra det omkringliggende cytoplasmaet, inkludert avfallsproduktene fra de utallige metabolske reaksjonene en celle gjennomgår når som helst for å forplante livsprosessen seg selv. Et av disse vanlige biproduktene er hydrogenperoksid, eller H₂O₂; dette gir peroxisome navnet.

Peroksisombiogenese er atypisk for en komponent av eukaryote celler. Mangler DNA og reproduksjonsmaskineri, peroksisomer kan replikere seg selv ved enkel fisjon på samme måte som mitokondrier og kloroplaster.

Dette skjer til slutt når en peroksisom, som er noe av en liten biokjemisk hoarder, når en kritisk størrelse etter å ha importert nok proteinprodukter den møter i cytoplasmaet inn i lumen (inne i rommet) og membran. På det tidspunktet dette oppblåste peroksisomet deler seg, begynner hver av de to resulterende cellene sin eksistens med et komplement av ikke-peroksisomale proteiner som startet som søppel et annet sted.

Innen peroxisome er en uratoksydase krystallinsk kjerne, som ser ut som en mørk sirkulær region ved mikroskopi. Uratoksidase er et enzym som hjelper til med å bryte ned urinsyre. Kjernen er hjem til en rekke andre enzymer, selv om de ikke kan visualiseres like lett.

Peroksisomer er spesielt rike på enzymet katalase, som bryter ned hydrogenperoksid og enten omdanner det til vann eller bruker det i oksidasjonen av en organisk (karbonholdig) forbindelse. H₂O₂ selve er til stede i betydelig antall bare fordi det genereres ved nedbrytning av et antall forskjellige forbindelser som peroksisomer inntar.

Peroksisomer, som mitokondrier, deltar entusiastisk i fettsyreoksidasjon, og de startet sannsynligvis som frilevende primitive aerobe eller oksygenbrukende bakterier. (De fleste frilevende bakterier i dag kan stole på anaerob glykolyse alene.)

Selv om peroksisomer også deltar i biosyntese og produserer en rekke forskjellige lipidmolekyler, inkludert komponenter av galle og kolesterol, er deres viktigste rolle i cellebiologi katabolsk. Noen peroksisomer i leveren avgifte etylalkoholen i drikkevarer ved å fjerne elektroner fra alkoholen og plassere dem andre steder, som er definisjonen av oksidasjon.

Noen enzymer i peroksisomer bryte ned langkjedede fettsyrer som skyldes metabolismen av triglyserider i dietten og fra andre kilder. Dette er en viktig funksjon fordi en opphopning av disse fettsyrene kan være giftige for nevrale vev. Enzymer som kreves for disse reaksjonene må tas opp fra cytoplasma etter å ha blitt syntetisert som polypeptidkjeder av ribosomer på endoplasmatisk retikulum.

Reaktive oksidative arter, eller ROS, er kjemikalier som uunngåelig dannes ved bruk av energi til nødvendige mobilprosesser, omtrent som bil eksos er et uunngåelig produkt av gassforbrenne biler.

Som navnet antyder, er de oksidasjonsmidler, som sådan kan de bidra til forskjellige typer celleskader hvis de ikke opprettholdes i relativt lave konsentrasjoner. Likevel er disse oksidasjonsreaksjonene avgjørende for selve livet; ROS kan være skadelig, men å ignorere molekylene som fungerer som forløpere er ikke et alternativ.

Dermed er et område av forskningsinteresse å undersøke hvordan peroksisomer oppnår en balanse mellom produksjonen av nødvendig ROS, og klarering av disse stoffer og enzymer som produserer dem, før de stiger til nivåer som kan skade peroksisomet og cellen som en hel.

Alle dyreceller inkluderer peroksisomer, men de spiller en spesielt viktig rolle i nerveceller, inkludert de i hjernen. Dette er fordi peroksisomer fungerer som et sted for syntesen av plasmalogener. Dette er en spesiell type fosfolipidmolekyl som er innlemmet i plasmamembranene i celler i visse vev, inkludert hjertet og nervecellene i sentralnervesystemet.

Plasmalogener er en nøkkelkomponent i stoffet myelin, som er viktig for normal ledning av nerveimpulser. Skader på myelin kan føre til sykdommer som multippel sklerose (MS) og amyotrofisk lateral sklerose (ALS). Forskere tar sikte på å lære den eksakte sammenhengen mellom lidelser som involverer peroksisomfunksjon og utviklingen av visse nervesykdommer.

Leveren og nyrene er viktige avrusningssentre; som sådan har disse organene en høy tetthet av kjemiske reaksjoner og en samtidig høy opphopning av potensielt skadelige avfallsprodukter. I leveren produserer peroksisomer gallsyrer, hvor selve gallen er avgjørende for riktig absorpsjon av fett og stoffer som lett oppløses i fett, som vitamin B-12.

I nyrene, et spesielt protein som ofte finnes i peroksisomer hjelper til med å forhindre dannelse av nyrestein, eller nyreberegninger. Dette er en ekstremt smertefull tilstand knyttet til kalsiumavleiringer.

I planteceller er peroksisomer involvert i prosessen med fotorespirasjon. Denne reaksjonsserien tjener til å kvitte planten med fosfoglyserat, et tilfeldig produkt av fotosyntese som ikke kreves av planten og blir en irritasjon på betydelige nivåer.

Fosfoglyseratet omdannes til glyserat i peroksisomer og returneres deretter til kloroplaster, hvor det kan ta del i de nyttige reaksjonene i Calvin-syklusen.

Peroksisomer spiller også en rolle i frøspiring i planter. De gjør dette ved å omdanne lipider og fettsyrer i nærheten av den begynnende organismen til sukker, som er en mye mer nyttig kilde til adenosintrifosfat, eller ATP (et molekyl som gir energi), for de raskt voksende og modne frøproduktene.