Peroxisomes: คำจำกัดความ โครงสร้างและหน้าที่

เพอรอกซิโซม เป็นเอนทิตีที่จับกับเมมเบรนทรงกลมเล็กๆ อย่างคร่าวๆ ซึ่งพบได้ทั่วไซโตพลาสซึมของเกือบทั้งหมด ยูคาริโอต (พืช สัตว์ โปรติสท์ และเชื้อรา) เซลล์ ต่างจากร่างกายส่วนใหญ่ภายในเซลล์ที่ปกติจะจำแนกเป็น ออร์แกเนลล์, เพอรอกซิโซมมีเมมเบรนพลาสมาเพียงชั้นเดียวแทนที่จะเป็นชั้นเมมเบรนสองชั้น

พวกเขาเป็นตัวแทนของ .ประเภทที่พบบ่อยที่สุด ไมโครบอดี้ ภายในเซลล์ยูคาริโอตด้วย ไลโซโซม บางทีอาจเป็นไมโครบอดี้ที่รู้จักกันดีกว่า แม้ว่าจะจำลองตัวเองได้ แต่ก็ไม่มี DNA ของตัวเองเป็น ไมโตคอนเดรีย ทำ.

ดังนั้นเมื่อพวกเขาทำสำเนาตัวเอง พวกเขาต้องใช้โปรตีนที่นำเข้ามาเพื่อจุดประสงค์นี้ เชื่อกันว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นผ่านสัญญาณการกำหนดเป้าหมายเปอร์รอกซิโซมที่ประกอบด้วยสายกรดอะมิโนจำเพาะ (หน่วยโมโนเมอร์ของโปรตีน)

• เปอร์รอกซิโซมเทียบกับ ไลโซโซม: ในขณะที่เปอร์รอกซิโซมสามารถทำซ้ำได้เอง ไลโซโซมมักจะทำในกอลจิคอมเพล็กซ์

ตำแหน่งของเปอร์รอกซิโซมอยู่ในไซโตพลาสซึม ออร์แกเนลล์เหล่านี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งในสิบของไมโครเมตรถึง 1 ไมโครเมตร หรือ 0.1 ถึง 1 μm.

สิ่งนี้บอกคุณไม่เพียงแค่ว่าเปอร์รอกซิโซมมีขนาดเล็กเท่านั้น แต่ยังมีขนาดแตกต่างกันอย่างมาก ซึ่งเป็นสิ่งที่คุณอาจคาดหวังจากสิ่งที่เป็นภาชนะขนส่งทางชีวภาพ กล่องส่วนใหญ่ที่ใช้โดยบริษัทจัดส่งพัสดุ จะมีลักษณะเหมือนกันไม่มากก็น้อย ยกเว้นขนาด

ดิ เยื่อหุ้มเซลล์ และออร์แกเนลล์ส่วนใหญ่ของเซลล์ (เช่น ไมโทคอนเดรีย นิวเคลียส เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม) ประกอบด้วย ดับเบิ้ลbilayerโดยแต่ละ bilayers เหล่านี้รวมถึง a ชอบน้ำ (แสวงหาน้ำ) ด้านและ ไม่ชอบน้ำ (กันน้ำ) ด้านข้าง

ทั้งนี้เป็นเพราะ โสดbilayer ประกอบด้วยส่วนใหญ่ประมาณรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า โมเลกุลฟอสโฟลิปิดซึ่งมีปลายไขมันที่ไม่ละลายได้ง่ายในน้ำและปลายเป็นฟอสเฟต (มีประจุ) นั่นเอง

ใน เมมเบรนสองชั้นไขมันทั้งสองข้างที่ "กันน้ำ" ต่างแสวงหากันทางเคมีและด้วยเหตุนี้จึงหันหน้าเข้าหากัน ก่อตัวเป็นศูนย์ ในขณะเดียวกัน ฟอสเฟตที่ "แสวงหาน้ำ" ด้านใดด้านหนึ่งหันไปทางด้านนอกของเซลล์ และอีกด้านหนึ่งหันหน้าไปทาง ไซโตพลาสซึม.

ส่งผลให้มีการสร้างแผ่นชีตที่เหมือนกันสองแผ่นมาติดกันในลักษณะ "ภาพสะท้อน" ในเปอร์รอกซิโซม ส่วนที่เป็นไขมันของเยื่อหุ้มเปอร์รอกซิโซมยังอยู่ที่ด้านในของเมมเบรนเดี่ยว โดยหันออกจากไซโตพลาสซึม

เปอร์รอกซิโซมประกอบด้วย เอนไซม์อย่างน้อย 50 ชนิด. คุณเคยมีเพื่อนบ้านที่ดูเหมือนว่าจะมีสารเคมีที่ทำลายล้างแต่อาจมีประโยชน์อย่างน้อยหนึ่งกระป๋อง (ยาฆ่าแมลง สารกำจัดวัชพืช ทินเนอร์สำหรับอาการปวด) ในโรงรถของเขาหรือไม่? ในโลกของออร์แกเนลล์ เพอรอกซิโซมเป็นเหมือนเพื่อนบ้านคนนั้น

เอ็นไซม์ที่มีอยู่ในพวกมันช่วยย่อยสลายวัสดุที่เปอร์รอกซิโซมดึงขึ้นมาจากไซโตพลาสซึมโดยรอบ ซึ่งรวมถึง ของเสียจากปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมนับไม่ถ้วนที่เซลล์กำลังดำเนินการอยู่ในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งเพื่อเผยแพร่กระบวนการแห่งชีวิต ตัวเอง. ผลพลอยได้ทั่วไปอย่างหนึ่งเหล่านี้คือ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์, หรือ โฮ₂อู๋₂; สิ่งนี้ทำให้เปอร์รอกซิโซมชื่อของมัน

Peroxisome biogenesis นั้นผิดปกติสำหรับส่วนประกอบของเซลล์ยูคาริโอต ขาด ดีเอ็นเอ และเครื่องจักรสืบพันธุ์ของตนเอง เปอร์รอกซิโซมสามารถทำซ้ำได้เอง โดยการแบ่งตัวอย่างง่ายในลักษณะของไมโทคอนเดรียและ คลอโรพลาสต์.

ในที่สุดสิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อเปอร์รอกซิโซมซึ่งเป็นสิ่งสะสมทางชีวเคมีขนาดเล็กถึงวิกฤต ขนาดหลังจากนำเข้าผลิตภัณฑ์โปรตีนเพียงพอที่มันพบในไซโตพลาสซึมเข้าสู่ลูเมนของมัน (ภายในอวกาศ) และ เมมเบรน ในขณะที่เปอร์รอกซิโซมที่บวมนี้แตกออก เซลล์ที่เป็นผลลัพธ์แต่ละเซลล์จะเริ่มดำรงอยู่ด้วยส่วนประกอบเสริมของโปรตีนที่ไม่ใช่เปอร์ออกซิโซม

ภายในเปอร์รอกซิโซมคือ a urate ออกซิเดสแกนผลึกซึ่งมีลักษณะเป็นวงกลมสีเข้มบนกล้องจุลทรรศน์ Urate oxidase เป็นเอนไซม์ที่ช่วยสลายกรดยูริก แกนกลางเป็นที่อยู่ของเอ็นไซม์อื่นๆ ที่หลากหลายเช่นกัน ถึงแม้ว่าพวกมันจะไม่สามารถมองเห็นได้ง่ายนักก็ตาม

เปอร์รอกซิโซมอุดมไปด้วยเอนไซม์โดยเฉพาะ catalaseซึ่งสลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และเปลี่ยนเป็นน้ำหรือใช้ในการออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์ (ที่มีคาร์บอน) โฮ₂อู๋₂ ตัวมันเองมีอยู่ในจำนวนที่มีนัยสำคัญเพียงเพราะมันถูกสร้างขึ้นโดยการสลายตัวของสารประกอบต่าง ๆ จำนวนหนึ่งที่เปอร์รอกซิโซมกินเข้าไป

เพอรอกซิโซม เช่น ไมโทคอนเดรีย มีส่วนร่วมในการออกซิเดชันของกรดไขมันอย่างกระตือรือร้น และพวกมันอาจเริ่มต้นจากการเป็นแบคทีเรียแอโรบิกดั้งเดิมที่มีชีวิตอิสระ หรือแบคทีเรียที่ใช้ออกซิเจน (แบคทีเรียที่มีชีวิตอิสระส่วนใหญ่ในปัจจุบันสามารถพึ่งพาไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจนเพียงอย่างเดียว)

แม้ว่าเปอร์รอกซิโซมจะมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ทางชีวเคมีและผลิตโมเลกุลไขมันที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่ง ซึ่งรวมถึงส่วนประกอบของน้ำดีและโคเลสเตอรอล บทบาทหลักในชีววิทยาของเซลล์ก็คือแคแทบอลิก เปอร์รอกซิโซมบางชนิดในตับ ล้างพิษเอทิลแอลกอฮอล์ในเครื่องดื่ม โดยเอาอิเลคตรอนออกจากแอลกอฮอล์แล้ววางไว้ที่อื่นซึ่งเป็นนิยามของการเกิดออกซิเดชัน

เอนไซม์บางชนิดในเปอร์รอกซิโซม สลายกรดไขมันสายยาว ที่เกิดจากการเผาผลาญของไตรกลีเซอไรด์ในอาหารและจากแหล่งอื่นๆ นี่เป็นหน้าที่ที่สำคัญเนื่องจากการสะสมของกรดไขมันเหล่านี้อาจเป็นพิษต่อเนื้อเยื่อประสาท เอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาเหล่านี้จะต้องถูกนำออกจาก ไซโตพลาสซึม หลังจากถูกสังเคราะห์เป็นสายโซ่โพลีเปปไทด์โดย ไรโบโซม บนเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม

ชนิดของปฏิกิริยาออกซิเดชัน, หรือ ROSเป็นสารเคมีที่ก่อตัวขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในการใช้พลังงานสำหรับกระบวนการระดับเซลล์ที่จำเป็น เช่นเดียวกับไอเสียของรถยนต์เป็นผลผลิตจากรถยนต์ที่เผาไหม้ด้วยแก๊สอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

ตามชื่อที่บ่งบอก พวกมันเป็นสารออกซิไดซ์ ดังนั้นจึงสามารถมีส่วนทำให้เซลล์เสียหายได้หลายประเภท หากไม่รักษาที่ความเข้มข้นที่ค่อนข้างต่ำ ทว่าปฏิกิริยาออกซิเดชันเหล่านี้มีความสำคัญต่อชีวิต ROS อาจเป็นอันตรายได้ แต่การเพิกเฉยต่อโมเลกุลที่ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นไม่ใช่ทางเลือก

ดังนั้น งานวิจัยที่น่าสนใจด้านหนึ่งคือการตรวจสอบว่าเปอร์รอกซิโซมบรรลุความสมดุลระหว่างการผลิต ROS ที่จำเป็นกับการขจัดสิ่งเหล่านี้ได้อย่างไร สารและเอ็นไซม์ที่ผลิตขึ้นก่อนที่จะเพิ่มขึ้นถึงระดับที่สามารถทำอันตรายต่อเปอร์รอกซิโซมและต่อเซลล์ได้มากกว่าผลดี ทั้งหมด

เซลล์สัตว์ทั้งหมดรวมถึงเปอร์รอกซิโซม แต่พวกมันมีบทบาทสำคัญใน เซลล์ประสาทรวมทั้งในสมองด้วย ทั้งนี้เนื่องจากเปอร์รอกซิโซมทำหน้าที่เป็นแหล่งสังเคราะห์ พลาสมาโลเจน. เหล่านี้เป็นโมเลกุลฟอสโฟลิปิดชนิดพิเศษที่รวมอยู่ในเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์ในเนื้อเยื่อบางชนิด รวมทั้งหัวใจและเซลล์ประสาทของ ระบบประสาทส่วนกลาง.

พลาสมาโลเจนเป็นส่วนประกอบสำคัญของสาร ไมอีลินซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการนำกระแสประสาทตามปกติ ความเสียหายต่อไมอีลินสามารถนำไปสู่โรคต่างๆเช่น หลายเส้นโลหิตตีบ (MS) และ เส้นโลหิตตีบด้านข้าง amyotrophic (ALS). นักวิทยาศาสตร์ตั้งเป้าที่จะเรียนรู้ความสัมพันธ์ที่แน่นอนระหว่างความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเปอร์รอกซิโซมและความก้าวหน้าของความผิดปกติของเส้นประสาท

ตับและไตเป็นศูนย์ล้างพิษที่สำคัญ ด้วยเหตุนี้อวัยวะเหล่านี้จึงมีปฏิกิริยาทางเคมีที่มีความหนาแน่นสูงและการสะสมของเสียที่อาจเป็นอันตรายได้สูงควบคู่กันไป ในตับ เปอร์รอกซิโซมจะสร้างกรดน้ำดี โดยที่น้ำดีเองก็มีความสำคัญต่อการดูดซึมไขมันอย่างเหมาะสม และสารที่ละลายในไขมันได้ง่าย เช่น วิตามิน B-12.

ในไต โปรตีนชนิดหนึ่งที่มักพบในเปอร์รอกซิโซม ช่วยป้องกันการก่อตัวของนิ่วในไตหรือนิ่วของไต นี่เป็นอาการเจ็บปวดอย่างยิ่งที่เชื่อมโยงกับการสะสมของแคลเซียม

ในเซลล์พืช เปอร์รอกซิโซมเกี่ยวข้องกับกระบวนการของ การหายใจด้วยแสง. ปฏิกิริยาชุดนี้ทำหน้าที่กำจัดฟอสโฟกลีเซอเรตในพืช ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสงที่พืชไม่ต้องการและกลายเป็นสิ่งรบกวนในระดับที่มีนัยสำคัญ

ฟอสโฟกลีเซอเรตจะถูกแปลงเป็นกลีเซอเรตภายในเปอร์รอกซิโซม แล้วจึงกลับไปเป็นคลอโรพลาสต์ ซึ่งสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาที่เป็นประโยชน์ของวัฏจักรคาลวิน

เปอร์รอกซิโซมยังมีบทบาทใน การงอกของเมล็ดพืช. พวกเขาทำเช่นนี้โดยการเปลี่ยนไขมันและกรดไขมันในบริเวณใกล้เคียงกับสิ่งมีชีวิตตั้งไข่เป็นน้ำตาลซึ่งเป็นแหล่งที่มีประโยชน์มากขึ้นของอะดีโนซีนไตรฟอสเฟตหรือ ATP (เป็นโมเลกุลที่ให้พลังงาน) สำหรับเมล็ดพืชที่เติบโตเร็วและสุกเต็มที่