Peroksisomi: opredelitev, zgradba in funkcija

Peroksisomi so majhne, ​​približno sferične, z membrano vezane enote, ki jih najdemo v celotni citoplazmi skoraj vseh evkariontski (rastlinske, živalske, protistične in glivične) celice. Za razliko od večine teles znotraj celic, ki so običajno razvrščena kot organele, imajo peroksisomi samo eno plazemsko membrano in ne dvojno membransko plast.

Predstavljajo najpogostejši tip mikrotelesa znotraj evkariontskih celic z lizosomi morda bolj znana vrsta mikrotelesa. Čeprav se samopodvajajo, ne vsebujejo lastne DNK kot mitohondrije naredi.

Zato morajo, ko se kopirajo, v ta namen uporabiti beljakovine, ki jih uvozijo na prizorišče. Verjame se, da se to zgodi prek peroksisomskega usmerjevalnega signala, sestavljenega iz določenega niza aminokislin (monomernih enot proteinov).

• Peroksisomi vs. Lizosomi: Medtem ko se peroksisomi sami razmnožujejo, so lizosomi običajno izdelani v Golgijevem kompleksu.

Lokacija peroksisomov je v citoplazmi. Ti organeli imajo premer približno desetino mikrometra do 1 mikrometra, oz 0,1 do 1 μm.

To vam pove ne samo, da so peroksisomi majhni, ampak tudi, da se njihova velikost zelo razlikuje, kar lahko pričakujete od v bistvu biološkega zabojnika. Večina škatel, ki jih uporabljajo podjetja za dostavo paketov, je navsezadnje videti bolj ali manj enako, razen svojih dimenzij.

The celična membrana in večino organelov celic (npr. mitohondrije, jedro, endoplazemski retikulum) sestavljajo dvojnodvoplast, pri čemer vsak od teh dvoplastov vključuje a hidrofilna (iskanje vode) stran in a hidrofobna (vodoodbojna) stran.

To je zato, ker a samskidvoplast je sestavljen predvsem iz približno podolgovatih fosfolipidne molekule, ki imajo maščobni konec, ki se v vodi ne raztopi zlahka, in fosfatni (naelektren) konec, ki se.

V dvojna membrana, lipidni strani, ki "odbija vodo", se kemično iščeta in s tem obrneta drug proti drugemu, tako da tvorita središče; medtem pa je ena od dveh fosfatnih strani, ki iščeta vodo, obrnjena proti zunanjosti celice, druga pa proti citoplazmi.

Rezultat tega je, da shematsko zgradimo par enakih listov, zlepljenih na "zrcalno sliko". V peroksisomu maščobni deli peroksisomske membrane ležijo tudi v notranjosti posamezne membrane, obrnjeni stran od citoplazme.

Peroksisomi vsebujejo vsaj 50 različnih encimov. Ste že kdaj imeli v garaži soseda, za katerega se zdi, da ima vsaj eno pločevinko vseh vrst uničujočih, a potencialno uporabnih kemikalij (insekticid, herbicid, sredstvo za redčenje bolečin)? V svetu organelov so peroksisomi nekako podobni temu sosedu.

Encimi, ki jih vsebujejo, pomagajo razgraditi materiale, ki jih peroksisom zajema iz okoliške citoplazme, vključno z odpadki neštetih presnovnih reakcij, ki jih celica preživi v vsakem trenutku, da širi proces življenja sama. Eden od teh pogostih stranskih proizvodov je vodikov peroksid, ali H₂O₂; to daje imenu peroksisom.

Peroksisomska biogeneza je netipična za sestavino evkariontskih celic. Manjka DNK in reprodukcijski stroji sami, peroksisomi se lahko sami replicirajo s preprosto cepitvijo na način mitohondrijev in kloroplasti.

To se končno zgodi, ko peroksisom, ki je nekaj drobnega biokemičnega hranilnika, doseže kritično velikost po uvozu dovolj beljakovinskih izdelkov, s katerimi se sreča v citoplazmi, v svoj lumen (v vesolju) in membrano. V času, ko se ta napihnjeni peroksisom razcepi, vsaka od dveh nastalih celic začne svoj obstoj z dopolnilom neperoksizomskih proteinov, ki so se začeli kot smeti nekje drugje.

Znotraj peroksisoma je a kristalno jedro urat-oksidaze, ki je na mikroskopiji videti kot temno krožno območje. Uratna oksidaza je encim, ki pomaga razgraditi sečno kislino. V jedru živijo tudi številni drugi encimi, čeprav jih ni mogoče tako enostavno vizualizirati.

Peroksisomi so še posebej bogati z encimom katalaze, ki razgradi vodikov peroksid in ga bodisi pretvori v vodo bodisi uporabi pri oksidaciji organske spojine (ki vsebuje ogljik). H₂O₂ sam je prisoten v pomembnem številu le zato, ker nastane z razgradnjo številnih različnih spojin, ki jih peroksisomi zaužijejo.

Peroksisomi, tako kot mitohondriji, navdušeno sodelujejo pri oksidaciji maščobnih kislin in so verjetno začeli kot prostoživeče primitivne aerobne ali kisikove bakterije. (Večina prosto živečih bakterij se danes lahko zanese samo na anaerobno glikolizo.)

Čeprav peroksisomi sodelujejo tudi pri biosintezi in proizvajajo številne različne lipidne molekule, vključno s sestavinami žolča in holesterola, je njihova glavna vloga v celični biologiji katabolična. Nekaj ​​peroksisomov v jetrih razstrupite etilni alkohol v pijačah tako da odstranimo elektrone iz alkohola in jih postavimo drugam, kar je definicija oksidacije.

Nekateri encimi v peroksisomih razgrajujejo dolgoverižne maščobne kisline ki so posledica presnove trigliceridov v prehrani in iz drugih virov. To je vitalna funkcija, ker je kopičenje teh maščobnih kislin lahko strupeno za živčno tkivo. Encimi, potrebni za te reakcije, je treba prevzeti iz citoplazmi potem ko ga sintetizira kot polipeptidne verige ribosomi na endoplazemskem retikulumu.

Reaktivne oksidativne vrste, ali ROS, so kemikalije, ki se neizogibno tvorijo pri uporabi energije za potrebne celične procese, podobno kot je izpuh avtomobila neizogiben produkt avtomobilov, ki gorijo na plin.

Kot že ime pove, so oksidanti, saj kot taki lahko prispevajo k različnim vrstam poškodb celic, če jih ne vzdržujemo v razmeroma nizkih koncentracijah. Vendar so te oksidativne reakcije življenjskega pomena; ROS je lahko škodljiv, vendar ignoriranje molekul, ki so njihove predhodnice, ni možno.

Tako je eno področje raziskovalnega interesa preučevanje, kako peroksisomi dosegajo ravnovesje med proizvodnjo potrebnih ROS in očistkom teh snovi in ​​encimi, ki jih proizvajajo, preden se dvignejo na raven, ki lahko povzroči več škode kot koristi peroksisomu in celici kot celota.

Vse živalske celice vključujejo peroksisome, vendar imajo pri njih posebno pomembno vlogo živčne celice, vključno s tistimi v možganih. To je zato, ker peroksisomi služijo kot mesto sinteze plazmologeni. To so posebne vrste fosfolipidnih molekul, ki so vgrajene v plazemske membrane celic določenih tkiv, vključno s srcem in nevroni centralni živčni sistem.

Plazmologi so ključna sestavina snovi mielin, ki je bistvenega pomena za normalno prevajanje živčnih impulzov. Poškodba mielina lahko privede do bolezni, kot so multipla skleroza (MS) in amiotrofična lateralna skleroza (ALS). Znanstveniki želijo ugotoviti natančno povezavo med motnjami, ki vključujejo delovanje peroksisoma, in napredovanjem nekaterih živčnih motenj.

Jetra in ledvice so glavna centra za razstrupljanje; kot taki imajo te organe visoko gostoto kemičnih reakcij in sočasno veliko kopičenje potencialno škodljivih odpadnih snovi. V jetrih peroksisomi tvorijo žolčne kisline, pri čemer je sam žolč ključnega pomena za pravilno absorpcijo maščob in snovi, ki se zlahka raztopijo v maščobah, na primer vitamin B-12.

V ledvicah je določena beljakovina, ki jo pogosto najdemo v peroksisomih pomaga preprečevati nastanek ledvičnih kamnovali ledvični kamni. To je izjemno boleče stanje, povezano z odlaganjem kalcija.

V rastlinskih celicah peroksisomi sodelujejo v procesu fotorespiracija. Ta niz reakcij služi rastlini, da osvobodi fosfoglicerata, naključnega produkta fotosinteze, ki ga rastlina ne potrebuje in postane moteč pri pomembnih ravneh.

Fosfoglicerat se znotraj peroksisomov pretvori v glicerat in nato vrne v kloroplaste, kjer lahko sodeluje v koristnih reakcijah kalvinskega cikla.

Peroksisomi imajo tudi vlogo pri kalivost semen v rastlinah. To storijo tako, da lipide in maščobne kisline v bližini nastajajočega organizma pretvorijo v sladkorje, ki so veliko bolj koristen vir adenozin trifosfata, oz. ATP (molekula, ki zagotavlja energijo) za hitro rastoče in zoreče semenske izdelke.