Peroksysomy są małymi, z grubsza kulistymi jednostkami związanymi z błoną występującymi w cytoplazmie prawie wszystkich eukariotyczny (roślinne, zwierzęce, protista i grzybicze). W przeciwieństwie do większości ciał w komórkach, które normalnie są klasyfikowane jako organelle, peroksysomy mają tylko pojedynczą błonę plazmatyczną, a nie podwójną warstwę membrany.
Reprezentują najczęstszy typ mikrociało wewnątrz komórek eukariotycznych z lizosomy być może będąc lepiej znanym rodzajem mikrociała. Chociaż samoreplikują się, nie zawierają własnego DNA, ponieważ mitochondria zrobić.
Dlatego, kiedy robią kopie samych siebie, muszą w tym celu wykorzystać białka, które importują na scenę. Uważa się, że dzieje się to za pośrednictwem peroksysomalnego sygnału kierującego składającego się z określonego ciągu aminokwasów (jednostek monomerycznych białek).
- Peroksysomy vs. Lizosomy: Podczas gdy peroksysomy replikują się samoczynnie, lizosomy są zwykle wytwarzane w kompleksie Golgiego.
Struktura peroksysomu
Lokalizacja peroksysomów znajduje się w cytoplazmie. Te organelle mają średnicę około jednej dziesiątej mikrometra do 1 mikrometra lub 0,1 do 1 μm.
To mówi ci nie tylko, że peroksysomy są małe, ale także, że ich rozmiar znacznie się różni, czego można się spodziewać po tym, co jest zasadniczo biologicznym pojemnikiem transportowym. W końcu większość pudełek używanych przez firmy kurierskie wygląda mniej więcej tak samo, z wyjątkiem wymiarów.
Błona komórkowa a większość organelli komórkowych (np. mitochondria, jądro, retikulum endoplazmatyczne) składa się z podwójniedwuwarstwowy, z każdą z tych dwuwarstw, w tym hydrofilowy (poszukiwanie wody) strona i hydrofobowy (wodoodporna) strona.
Dzieje się tak, ponieważ pojedynczydwuwarstwowy składa się głównie z z grubsza podłużnego cząsteczki fosfolipidów, które mają tłusty koniec, który nie rozpuszcza się łatwo w wodzie, i fosforanowy (naładowany) koniec, który to robi.
W podwójna membrana, dwie „odpychające wodę” strony lipidowe chemicznie szukają siebie nawzajem, a zatem są skierowane do siebie, tworząc centrum; tymczasem jedna z dwóch „szukających wodę” stron fosforanowych skierowana jest na zewnątrz komórki, a druga skierowana jest w stronę cytoplazma.
Skutkuje to skonstruowaniem schematycznie pary identycznych arkuszy sklejonych ze sobą w sposób „odbicia lustrzanego”. W peroksysomie części tłuszczowe błony peroksysomalnej również leżą we wnętrzu pojedynczej błony, zwróconej z dala od cytoplazmy.
Peroksysomy zawierają co najmniej 50 różnych enzymów. Czy miałeś kiedyś sąsiada, który wydaje się mieć w garażu przynajmniej jedną puszkę każdego rodzaju destrukcyjnego, ale potencjalnie użytecznego środka chemicznego (insektycyd, herbicyd, środek przeciwbólowy)? W świecie organelli peroksysomy są czymś w rodzaju tego sąsiada.
Zawarte w nich enzymy pomagają rozkładać materiały, które peroksysom wychwytuje z otaczającej cytoplazmy, w tym produkty przemiany materii niezliczonych reakcji metabolicznych, którym komórka przechodzi w każdej chwili, aby rozprzestrzenić się w procesie życia samo. Jednym z tych powszechnych produktów ubocznych jest nadtlenek wodoru, lub H2O2; to nadaje nazwę peroksysomowi.
Biogeneza peroksysomów jest nietypowa dla składnika komórek eukariotycznych. Brakuje DNA i własne maszyny reprodukcyjne, peroksysomy mogą się samoreplikować przez proste rozszczepienie w sposób mitochondriów i chloroplasty.
Dzieje się tak ostatecznie, gdy peroksysom, który jest czymś w rodzaju małego biochemicznego zbieracza, osiągnie stan krytyczny rozmiar po zaimportowaniu wystarczającej ilości produktów białkowych, jakie napotka w cytoplazmie do jej światła (w przestrzeni wewnętrznej) i membrana. W momencie podziału tego nadętego peroksysomu, każda z dwóch powstałych komórek zaczyna swoje istnienie z komplementarnymi białkami nieperoksysomalnymi, które zaczynały jako śmieci gdzie indziej.
Co kryje się w peroksysomie?
W peroksysomie jest krystaliczny rdzeń oksydazy moczanowej, który w mikroskopie wygląda jak ciemny okrągły obszar. Oksydaza moczanowa to enzym, który pomaga rozkładać kwas moczowy. Rdzeń jest również domem dla wielu innych enzymów, chociaż nie można ich tak łatwo zwizualizować.
Peroksysomy są szczególnie bogate w enzym katalaza, który rozkłada nadtlenek wodoru i albo przekształca go w wodę, albo wykorzystuje go do utleniania związku organicznego (zawierającego węgiel). H2O2 sam jest obecny w znaczących ilościach tylko dlatego, że jest generowany przez rozkład wielu różnych związków, które peroksysomy spożywają.
Peroksysomy, takie jak mitochondria, entuzjastycznie biorą udział w utlenianiu kwasów tłuszczowych i prawdopodobnie zaczynały jako wolno żyjące prymitywne bakterie tlenowe lub wykorzystujące tlen. (Większość wolno żyjących obecnie bakterii może polegać wyłącznie na glikolizie beztlenowej).
Rola peroksysomu w metabolizmie
Chociaż peroksysomy biorą również udział w biosyntezie i wytwarzają szereg różnych cząsteczek lipidów, w tym składników żółci i cholesterolu, ich główna rola w biologii komórki jest kataboliczna. Niektóre peroksysomy w wątrobie detoksykacja alkoholu etylowego w napojach usuwając elektrony z alkoholu i umieszczając je w innym miejscu, co jest definicją utleniania.
Niektóre enzymy w peroksysomach rozkładają długołańcuchowe kwasy tłuszczowe które wynikają z metabolizmu trójglicerydów w diecie oraz z innych źródeł. Jest to ważna funkcja, ponieważ nagromadzenie tych kwasów tłuszczowych może być toksyczne dla tkanki nerwowej. Enzymy wymagane do tych reakcji muszą być pobierane z cytoplazma po zsyntetyzowaniu jako łańcuchy polipeptydowe przez rybosomy na retikulum endoplazmatycznym.
Peroksysom jako przeciwutleniacz
Reaktywne formy utleniające, lub ROS, są chemikaliami, które nieuchronnie powstają podczas wykorzystywania energii do niezbędnych procesów komórkowych, podobnie jak spaliny samochodowe są nieuniknionym produktem samochodów spalających gaz.
Jak sama nazwa wskazuje, są one utleniaczami, ponieważ jako takie mogą przyczyniać się do różnego rodzaju uszkodzeń komórek, jeśli nie są utrzymywane w stosunkowo niskich stężeniach. Jednak te reakcje oksydacyjne są niezbędne dla samego życia; ROS może być szkodliwy, ale ignorowanie molekuł służących jako ich prekursory nie wchodzi w grę.
Dlatego jednym z obszarów zainteresowań badawczych jest zbadanie, w jaki sposób peroksysomy osiągają równowagę między produkcją potrzebnych ROS a ich usuwaniem substancje i enzymy, które je wytwarzają, zanim osiągną poziom, który może wyrządzić więcej szkody niż pożytku peroksysomowi i komórce jako cały.
Peroksysomy i funkcja nerwów
Wszystkie komórki zwierzęce zawierają peroksysomy, ale odgrywają one szczególnie ważną rolę w: komórki nerwowe, w tym te w mózgu. Dzieje się tak, ponieważ peroksysomy służą jako miejsce syntezy plazmalogeny. Są to specjalny rodzaj cząsteczek fosfolipidów, które są wbudowywane w błony plazmatyczne komórek w niektórych tkankach, w tym w sercu i neuronach ośrodkowy układ nerwowy.
Kluczowym składnikiem substancji są plazmalogeny mielina, który jest niezbędny do prawidłowego przewodzenia impulsów nerwowych. Uszkodzenie mieliny może prowadzić do chorób takich jak: stwardnienie rozsiane (MS) i stwardnienie zanikowe boczne (ALS). Naukowcy mają na celu poznanie dokładnego związku między zaburzeniami związanymi z funkcją peroksysomów a postępem niektórych zaburzeń nerwowych.
Peroksysomy a Twoja wątroba i nerki
Wątroba i nerki są głównymi ośrodkami detoksykacji; jako takie, narządy te charakteryzują się dużą gęstością reakcji chemicznych i jednocześnie dużą akumulacją potencjalnie szkodliwych produktów odpadowych. W wątrobie peroksysomy wytwarzają kwasy żółciowe, przy czym sama żółć ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego wchłaniania tłuszczu i substancji łatwo rozpuszczalnych w tłuszczach, takich jak witamina b12.
W nerkach określone białko powszechnie występujące w peroksysomach pomaga zapobiegać tworzeniu się kamieni nerkowychlub kamienie nerkowe. Jest to niezwykle bolesny stan związany ze złogami wapnia.
Funkcja peroksysomów w roślinach
W komórkach roślinnych peroksysomy biorą udział w procesie fotooddychanie. Ta seria reakcji służy pozbyciu się z rośliny fosfoglicerynianu, przypadkowego produktu fotosyntezy, który nie jest wymagany przez roślinę i staje się irytujący na znacznych poziomach.
Fosfoglicerynian jest przekształcany w glicerynę w peroksysomach, a następnie zawracany do chloroplastów, gdzie może brać udział w użytecznych reakcjach cyklu Calvina.
Peroksysomy również odgrywają rolę w kiełkowanie nasion w roślinach. Robią to, przekształcając lipidy i kwasy tłuszczowe w pobliżu powstającego organizmu w cukry, które są znacznie bardziej użytecznym źródłem adenozynotrójfosforanu lub ATP (cząsteczka dostarczająca energię) dla szybko rosnących i dojrzewających produktów z nasion.