Характеристики на пероксизомите, местоположение, функции и структура



на пероксизомите те са сферични клетъчни органели с диаметър приблизително 0.2 до 1.0 цт и заобиколени от мембрана. Те се намират в животински и растителни клетки и имат необходимите ензими за метаболитни пътища, свързани с окислителните процеси на биомолекули (аминокиселини и мастни киселини) или токсични вещества (алкохол)..

Ензимите, участващи в тези процеси, се наричат ​​оксидази, които също участват в синтетични пътища. Пероксизомите имат специален ензим: каталаза, с която са в състояние да елиминират водороден пероксид (Н2О2), което е вторичен продукт, причинен от разграждането на токсични вещества.

Имайте предвид, че това потенциално вредно вещество е възникнало и елиминирано в същата органела, така че клетката никога не е изложена на това съединение. Пероксизомите са открити през 1954 г. от шведския Йоханес Родин, докато изучава морфологията на бъбреците в муриди. Първоначално те се наричаха микро тела.

По-късно, през 1966 г., група изследователи са описали биохимичните свойства на новите органели и са му присъдили името на пероксизома, поради производството и деградацията на2О2.

индекс

  • 1 Общи характеристики и местоположение
    • 1.1 Разнообразие на пероксизоми
  • 2 Функции
    • 2.1 Разграждане на мастни киселини
    • 2.2 Разграждане на токсични продукти
    • 2.3 Синтез на биомолекули
  • 3 Пероксизом в растенията
    • 3.1 Глиоксисоми
    • 3.2 Фотореспирация
  • 4 Структура
  • 5 Произход
  • 6 Препратки

Общи характеристики и местоположение

Пероксизомите са сферични отделения, заобиколени от една мембрана. Те нямат свой собствен геном или рибозоми, свързани с тяхната структура, за разлика от други клетъчни отделения, като митохондрии или хлоропласти, които са заобиколени от сложна система от две или три мембрани, съответно..

Повечето животински и растителни клетки имат пероксизоми. Основното изключение са червените кръвни клетки или еритроцитите.

В тази структура се откриват ензими, участващи в оксидативния метаболизъм. Окисляването на някои продукти води до образуване на водороден пероксид, тъй като водородите на тези субстрати се прехвърлят на кислородни молекули.

Водородният пероксид е токсично вещество в клетката и трябва да бъде отстранен. Следователно пероксизомите съдържат ензима каталаза, който позволява превръщането му във вода и кислородни молекули.

Разнообразие на пероксизоми

Пероксизомите са доста разнообразни органели. В зависимост от типа на клетката и вида на изследването, те могат да модифицират ензимния състав вътре. По същия начин те могат да се променят в зависимост от условията на околната среда, на които са изложени.

Например, доказано е, че при дрожди, които растат в присъствието на въглехидрати, пероксизомите са малки. Когато тези организми растат в среда, богата на метанол или мастни киселини, пероксизомите са по-големи, за да окисляват тези съединения..

В протестите на жанра Trypanosoma (този род включва патогенните видове T. cruzi, причинител на болестта на Шагас) и други кинетопластиди, имат вид пероксизома, наречен гликозом. Тази органела притежава някои ензими на гликолизата.

В гъбите има структура, наречена тялото на Воронин. Това е вид пероксизом, който участва в поддържането на клетъчната структура.

По същия начин, съществуват ензими в пероксизомите на някои видове, които са уникални. В светулките пероксизомите съдържат ензима луцифераза, който е отговорен за биолуминесценцията, типична за тази група от coleoptera. В гъбите от рода Penicillium, пероксизомите съдържат ензими, участващи в производството на пеницилин.

функции

Пътищата на окисление, които са от съществено значение за клетките, се срещат в пероксизома. Те имат повече от петдесет вида ензими, които могат да разграждат мастни киселини, пикочна киселина и аминокиселини. Те също участват в пътищата на липиден синтез. След това всяка от нейните функции ще бъде описана подробно:

Разграждане на мастни киселини

Окисляването на мастни киселини в пероксизома се осъществява чрез метаболитен път, наречен β окисление, което е резултат от производството на ацетилна група. Това противоречи на аналогичната реакция на разграждане, която се проявява в митохондриите, в която крайните продукти на разграждането на мастни киселини са въглероден диоксид и АТФ..

За разлика от животинските клетки, където β окислението се случва в митохондриите и в пероксизома, при дрождите се среща само при пероксизоми..

Ацетилните групи могат да бъдат транспортирани до други клетъчни отделения и да бъдат включени в биосинтезните пътища на основните метаболити..

Разграждане на токсични продукти

Пероксизомите участват в детоксикационните реакции, особено в черния дроб и бъбреците.

Пероксизомите могат да разграждат токсични субстрати, които влизат в кръвния поток, като алкохол, феноли, мравчена киселина и формалдехид. Тези окислителни реакции произвеждат водороден пероксид.

Името на органелата се дава от производството на тази молекула. За да я разгради, той притежава ензима каталаза, който катализира следната химична реакция, която произвежда вещества, които са безвредни за клетката, водата и кислорода:

2 Н2О2 -> Н2O + O2

Синтез на биомолекули

В животинските клетки синтезът на холестерол и долихол се среща в пероксизома и в ендоплазмения ретикулум. Холестеролът е съществен липид на някои тъкани. Присъствието му в плазмените мембрани определя неговата течливост. Намира се и в кръвната плазма.

Dolichol, подобно на холестерола, е липид и присъства в клетъчните мембрани, по-специално в ендоплазмения ретикулум.

Пероксизомите също участват в синтеза на жлъчни киселини, компоненти на жлъчката. Тези съединения произхождат от холестерол. Основната функция на жлъчката е осапунването на мазнините в червата, действайки като вид детергент.

Плазмологените са молекули с липидна природа, характеризиращи се с присъствие на връзка тип етер. Този липид се намира като незаменим компонент на мембраните на клетките, които изграждат тъканите на сърцето и мозъка. Пероксизомите участват в първите две стъпки, които водят до появата на тези липиди.

Поради тази причина, когато се появи някаква клетъчна недостатъчност на ниво пероксизоми, тя може да се прояви в неврологични аномалии. Пример за тези патологии е синдромът на Zellweger.

Пероксизоми в растенията

glyoxisomes

Растенията съдържат специализирани органели от пероксизомен тип, наречени глиоксисоми. Функцията е да съхранява вещества и да разгражда липидите. Те се срещат главно в семена.

Типична реакция на растенията се среща в глиоксисомите: превръщането на мастните киселини в глюкоза.

Този метаболитен път е известен като глиоксилатния цикъл и е доста подобен на цикъла на лимонената киселина. За да се постигне това превръщане, се използват две молекули ацетил СоА за производството на янтарна киселина, която впоследствие преминава към глюкоза.

Растението, което се появява от семето, все още не е фотосинтетично активно. За да компенсират този факт, те могат да използват тези въглехидрати от глиоксисома, докато растението може да ги синтезира само по себе си. Този процес е от съществено значение за правилното покълване на семената.

Това превръщане на мастни киселини в въглехидрати е невъзможно в животински клетки, тъй като те не притежават ензимите на глиоксилатния цикъл.

photorespiration

Пероксизомите участват в процесите на фотосъпротивление в растителните клетки. Неговата основна функция по този начин е да метаболизира вторичните продукти, образувани по време на фотосинтетичните процеси.

Ензимът rubisco (рибулоза-1,5-бисфосфат карбоксилаза / оксигеназа) участва в фиксирането на въглероден диоксид. Този ензим обаче може да приема кислород, а не въглероден диоксид. Както показва името на ензима, той е едновременно карбоксилаза и оксигеназа.

Едно от съединенията, получени по този алтернативен път на оксигениране, е фосфогликолатът. След като се превръща в гликолат, тази молекула се изпраща в пероксизома, където се осъществява неговото окисление до глицин..

Глицинът може да се приема в митохондриите, където става серин. Серинът се връща към пероксизома и става глицерат. Последният преминава през хлоропласта и може да бъде включен в цикъла на Калвин.

С други думи, пероксизомите помагат за възстановяването на въглеродите, тъй като фосфогликолатът не е полезен метаболит за растението.

структура

Пероксизомите имат много прости структури. Те са заобиколени от една липидна мембрана.

Тъй като тези отделения не притежават никакъв вид генетичен материал, всички протеини, необходими за техните функции, трябва да бъдат внесени. Протеините, които трябва да бъдат транспортирани до пероксизомите, се синтезират от рибозомите и се транспортират от цитозола до тяхното крайно местоназначение..

Етикетът, който показва местоположението на определен протеин към пероксизомите, се характеризира с това, че съдържа последователност от серин, лизин и левцин в крайния въглерод на протеиновата верига. Този етикет е известен като PTS1 за акронима на английски език, сигнал за насочване към пероксизом 1.

Има и други етикети, които показват местоположението на протеина в пероксизома, като например наличието на девет аминокиселини в амино края, наречен PTS2. По същия начин, фосфолипидите се синтезират в ендоплазмения ретикулум и се вземат в пероксизома.

Те са подобни на лизозомите, с изключение на техния произход. Лизозомите поникват от мембранната система на клетките. Пероксизомите, като митохондриите и пластидите, могат да се репликират чрез разделяне. Благодарение на включването на протеини и липиди, пероксизомите могат да растат и да се разделят на две отделни отделения.

източник

В миналото беше предложено, че пероксизомите произхождат от ендосимбиотичен процес; Тази гледна точка обаче беше силно поставена под въпрос.

Последните доказателства показват наличието на тясна връзка между ендоплазмения ретикулум и пероксизомите, което потвърждава хипотезата, че те произхождат от мрежата.

препратки

  1. Campbell, N.A., & Reece, J. B. (2007). биология. Ed. Panamericana Medical.
  2. Купър, Г. М. (2000). Клетката: Молекулярният подход. 2-ро издание. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Пероксизомно разнообразие и еволюция. Философски сделки на Кралското общество Б: Биологични науки, 365(1541), 765-773.
  4. Lodish, H. (2005). Клетъчна и молекулярна биология. Ed. Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S.R. & Walton, P.A. (2005). Биогенезата и клетъчната биология на пероксизомите в човешкото здраве и болести. в Биогенезата на клетъчните органели (стр. 164-175). Springer, Boston, MA.
  6. Титоренко, В. И. и Рачубински, Р. (2004). Пероксизома: организиране на важни решения за развитие от клетката. Journal of Cell Biology, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C.L. (2007). Въведение в микробиологията. Ed. Panamericana Medical.