PEROKSISOMAT: OMINAISUUDET, TOIMINNOT, RAKENNE, BIOGENEESI - BIOLOGIA - 2026

Peroksisomeihin, joka tunnetaan myös nimellä mikrokappaleiden, ovat pieniä organelleja, hyvin samanlainen kuin lysosomeihin, jotka on ripustettu sytosolissa Useimpien eukaryoottisten solujen.

Aivan kuten ihmiskehossa on elimiä, jotka suorittavat erilaisia ​​toimintoja sen pitämiseksi hengissä, myös soluilla on niitä ja niitä kutsumme "organelleiksi" tai "organelleiksi".

Kaavio mikrobisolusta, joka näyttää peroksisomin (peroksisomi), mitokondrion (mitokondrioomi) ja ytimen (ytimen) (Lähde: CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) Wikimedian kautta Yhteiset)

Aivan kuten sydän pumppaa verta muulle keholle, nenää ja keuhkoja käytetään hengittämään, vatsa saa ruokaa ja alkaa sen sulamisesta, ja aivot vastaavat kaiken koordinoinnista (antaa muutamia esimerkkejä). Orgaanit ovat välttämättömiä monille solujen toiminnoille.

Joidenkin soluorgaanien joukossa on peroksisomeja, joita Christian René de Duve kuvasi vuonna 1960, sama tutkija, joka kehitti solunsisäisten fraktiointitekniikoiden erottaakseen eri soluorganelit niiden tiheyden perusteella.

de Duve jakoi vuonna 1974 fysiologian ja lääketieteen Nobel-palkinnon Albert Clauden ja George Paladen kanssa näiden tekniikoiden parissa tekemän työn ja peroksisomien löytämisen ansiosta.

Näiden organelleiden nimi johtuu vetyperoksidin (H ₂ O ₂) sisäisestä tuotannosta, joka on niissä esiintyvien hapetus-pelkistysreaktioiden sivutuote, joka on mahdollisesti myrkyllinen soluille (se voi reagoida monien muiden molekyylien kanssa), joten se hajoaa nopeasti.

Solussa voi olla jopa 500 peroksisomia, jotka "uivat" sytosolissa, mutta näiden organelien lukumäärä ja koko ei riipu pelkästään kyseessä olevasta solutyypistä, vaan myös solun fysiologisesta tilasta ja sitä ympäröivästä ympäristöstä.

Peroksisomien yleiset ominaisuudet

Peroksisomeilla on monia ominaispiirteitä, jotka tekevät niistä samanlaisia ​​kuin muut soluorganelit ja samalla hyvin erilaisia. Tässä on lyhyt luettelo tärkeimmistä:

- Ne ovat pieniä organelleja, joita ympäröi yksinkertainen kalvo, joka erottaa ne muista sytosolin molekyyleistä ja organelleista.

- Suuri osa niiden sisällä, erityisesti proteiinit ja entsyymit, syntetisoidaan sen solun sytosolissa, johon ne kuuluvat, vapaiden ribosomien avulla, jotka ovat proteiinikomplekseja, jotka kykenevät välittämään lähetti-RNA: n (mRNA) translaatiota.) ytimestä ja johdettu tietyn geenin transkriptiosta.

- Heillä ei ole omaa genomiaan, ts. Sisällä ei ole DNA: ta tai sen käsittelyyn tarvittavia koneita (esimerkiksi replikaatio, transkriptio ja translaatio).

- Ne kerrotaan jakamalla.

- Sisältä löydät jopa 50 erilaista ruoansulatusentsyymiä ja niiden sekundaarituotteita (vaarallisia soluille).

- Niiden koko ja lukumäärä voivat vaihdella suuresti solujen välillä, koska ne riippuvat solunsisäisistä olosuhteista (ne ovat indusoitavia) ja solutyypistä.

ominaisuudet

Peroksisomit suorittavat solussa erilaisia ​​toimintoja, joista monet liittyvät solun sisällä oleviin entsyymeihin.

- Hapettavat reaktiot

Peroksisomien sisällä tapahtuu monia hapettumisen vähentämisreaktioita, toisin sanoen elektronien vaihto yhden yhdisteen ja toisen välillä, jota yleensä katalysoivat proteiinit, joilla on entsymaattinen aktiivisuus (entsyymit).

Näiden hapetus-pelkistys-reaktioita peroksisomeissa tuottavat yleisesti vetyperoksidia (H ₂ O ₂), yhdiste, joka on haitallinen soluille.

Peroksisomeissa on kuitenkin katalaasi nimeltään entsyymi, joka vastaa vetyperoksidin hajottamisesta veden muodostamiseksi tai sen käytöstä muiden yhdisteiden hapettamiseen.

Kyky pitää nämä reaktiot sisällä on läheisesti yhteydessä muihin toimintoihin, joita nämä soluorganelit suorittavat, koska monien molekyylien metabolinen hajoaminen merkitsee niiden hapettumista.

Ilman peroksisomien oksidatiivisia reaktioita, esimerkiksi yhdisteiden, kuten pitkäketjuisten rasvahappojen, kertyminen voi aiheuttaa huomattavia vahinkoja aivojen hermosoluille.

- Energian aineenvaihdunta

Peroksisomat osallistuvat ATP: n tuotantoon, joka on solun tärkein energia "valuutta".

Yksi tapa, jolla he tekevät tämän, on hajottamalla rasvahapot (mistä rasvat ja monista lipideistä tehdään), sulamalla etanoli (eräänlainen alkoholi) ja aminohapot (proteiineja muodostavat "rakennuspalikat") ja niin edelleen.

Eläinsoluissa suurin osa rasvahapoista hajoaa mitokondrioissa ja pieni osa prosessoidaan peroksisomeissa, mutta hiivassa ja kasveissa tämä tehtävä on käytännössä yksinoikeudella peroksisomeille.

- Biosynteesi

Peroksisomit toimivat myös solukalvoihin kuuluvien molekyylien tuotannossa. Nämä molekyylit tunnetaan plasmallogeeneinä ja ovat erittäin tärkeä lipidityyppi ihmisten ja muiden nisäkkäiden aivo- ja sydän- (sydän) soluille.

Muut peroksisomeihin syntetisoidut lipidit, joissa on mukana endoplasmainen retikulumi (toinen erittäin tärkeä solun organeli), ovat kolesteroli ja dolikoli, jotka ovat välttämättömiä solujen toiminnalle.

Esimerkiksi monissa nisäkkäissä eläimissä maksasolujen peroksisomat osallistuvat myös sappihappojen synteesiin, jotka ovat peräisin kolesterolista ja ovat erittäin tarpeellisia ruoassa olevien rasvojen sulamiseen, jotka prosessoidaan vatsassa ja sitten ohutsuolessa.

Rakenne

Peroksisomit ovat kalvoja sisältäviä organelleja, mutta toisin kuin esimerkiksi muissa organelleissa, kuten mitokondrioissa ja klooriplasteissa, nähtyinä kalvoilla, niissä on yksi kalvo eikä kaksoismembraanijärjestelmä.

Sen ulkonäkö ei ole vakio, ts. Se voi muuttua. Ne ovat kuitenkin yleensä pallomaisia ​​organelleja, joiden keskimääräinen halkaisija on 0,2–1 μm, ts. Miljoonaosa metriä.

Peroksisomin rakenteen peruskaavio (Lähde: Thuresson / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) Wikimedia Commonsin kautta)

Kun nämä eivät ole muodoltaan pallomaisia, niin niitä voidaan pitää pienikokoisina erikokoisina putkina, jotka on kytketty toisiinsa (varmasti ne ovat jakautuneita peroksisomeja).

Heillä on usein kiteinen keskus tai ydin, jonka tutkijat kuvaavat tällä tavalla sillä, kuinka he katsovat sitä mikroskoopin alla, luultavasti seurauksena valtavasta proteiinimäärästä niiden sisällä.

Biogeneesi (alkuperä)

Vaikka peroksisomeissa ei ole DNA: ta sisällä, ts. Niillä ei ole omaa genomia, ne voidaan jakaa orastamalla tai halkeamalla.

Tämä prosessi riippuu proteiinien ja materiaalien määrästä uusien kalvojen rakentamiseksi, jotka ovat heidän käytettävissään ja jotka "tuodaan" sytosolista.

Ne, jotka osallistuvat?

Endoplasminen retikulumi on vastuussa sekä peroksisomikalvon muodostavien fosfolipidien synteesistä että joidenkin sen proteiinien synteesistä, tähän liittyvien ribosomien kautta.

Ribosomit (tosiasiallisesti läsnä sytosolissa "vapaina polyribosomina") ovat ne, jotka transloivat suurimman osan proteiineista. Nämä proteiinit voivat päästä peroksisomien sisätilaan vain, jos niillä on erityinen merkintä tai ”merkki”.

Ilman näitä merkkejä proteiinit eivät tunnista muita peroksisomikalvon proteiineja, joten ne eivät pääse läpi.

Joten jos karkeaseen endoplasmiseen retikulumiin (RER) kiinnittyneet ribosomit ja sytosolissa vapaat ribosomit lähettävät tarpeeksi materiaalia peroksisomeihin, ne voivat jakaa kahteen osaan.

Peroksisomat eläinsoluissa

Eläinsoluissa on monia peroksisomeja ja lysosomeja, samanlaisia ​​organelleja, jotka vastaavat muiden organelien "kierrättämisestä" ja erityyppisistä erikokoisista molekyyleistä.

Joidenkin eläinten (mutta ei ihmisten) soluilla on esimerkiksi peroksisomeja, jotka kykenevät hajottamaan virtsahapon, joka on yleensä typpirikas aineenvaihduntajäte, jonka kertymisellä vereen voi olla haitallisia vaikutuksia.

"Oudot" toiminnot

Kaikkien edellä mainittujen toimintojen lisäksi peroksisomat suorittavat erityisiä toimintoja joillakin eläimillä. Esimerkiksi tulikärpäsenet ja muut hyönteiset käyttävät entsyymiä solujensa peroksisomeista löytääkseen tovereita ja joissain tapauksissa paikantaakseen ruuansa.

Tämä entsyymi tunnetaan lusiferaasina. Luciferase auttaa miehiä tuottamaan kirkkaan "salaman" valon, joka voi olla vihreä tai keltainen ja joka houkuttelee samojen lajien naaraita.

Jokaisen salaman kesto ja niiden esiintymisväli on erityinen jokaiselle lajille, jotta naaraat voivat erottaa urokset pimeässä yössä. Tietyillä lajeilla naaras tuottaa myös salaman, ja toisissa hän emittoi valoa, joka houkuttelee urosta syömään sitä.

Modifioidut peroksisomit

Aivan kuten kasveilla on glyoksysomeja, jotka ovat erään tyyppisiä peroksisomeja, jotka ovat erikoistuneet tiettyyn aineenvaihduntareittiin, joillakin eläinsoluilla on modifioituja peroksisomeja.

Kinetoplastideilla, ryhmällä loisilla, jotka aiheuttavat erilaisia ​​sairauksia ihmisissä ja muissa eläimissä, on tyyppi "modifioitu peroksisomi", jota kutsutaan glykosomiksi.

Glykosomit saavat tämän nimen, koska ne sisältävät glukoosin prosessointiin tarvittavia entsyymejä (glykolyyttisiä entsyymejä), samoin kuin muita entsyymejä, jotka osallistuvat muihin aineenvaihduntareitteihin energian saamiseksi.

Peroksisomat kasvisoluissa

Kasvisolut sisältävät myös peroksisomeja ja näillä on erittäin tärkeitä toimintoja kasvien toiminnalle niiden toimintojen lisäksi, jotka ovat yhteisiä muiden solutyyppien peroksisomien kanssa.

- Glyoksylaattisykli

Esimerkiksi siemenissä niiden solujen peroksisomit vastaavat varastoitujen rasvojen muuttamisesta hiilihydraateiksi, jotka ovat välttämättömiä raaka-aineita itävän taimen kehittymiselle.

Prosessi, jolla kasvien peroksisomit suorittavat tämän funktion, tunnetaan glyoksylaattisykliksi, jota pidetään Krebs-syklin muunnelmana, minkä vuoksi jotkut tekstit viittaavat näihin peroksisomeihin glyoksysomeiksi.

- Valohengitys

Kasveissa nämä organelit osallistuvat myös fotorespiraatioon kutsuttuun prosessiin, joka muodostuu fotosynteesille "vastaisesta" aineenvaihdunnasta, koska happea ei tuoteta vaan kulutetaan pikemminkin ja hiilidioksidi vapautuu saamatta ATP: tä..

Edellä mainitusta huolimatta tätä prosessia kutsutaan myös "hiilen talteenotto", koska peroksisomit saavat klooroplasteista (kasvisolujen toisesta organelista) kemiallisen yhdisteen, nimeltään glykolaatti, jonka ne muuntavat toiseksi glysiiniksi kutsuttuun yhdisteeksi (a aminohappo).

Kasvien peroksisomeissa tuotettu glysiini kuljetetaan mitokondrioihin (organellit, joissa tapahtuu hengitys ja suurten määrien ATP: n synteesi). Mitokondrioissa tämä glysiini muuttuu seriiniksi, toiseksi aminohapoksi, joka palautetaan peroksisomiin.

Kerran peroksisomissa oleva seriini muuttuu glyseroksi ja sieltä se lähetetään jälleen klooriplastille. Kaikki tämä prosessi ei johda energian tuotantoon, mutta se johtaa kuitenkin glykolaattiin kiinnittyneiden hiiliatomien käyttöön.

Peroksisomitaudit

Peroksisomeihin liittyy erityyppisiä "häiriöitä". Yleensä nämä häiriöt liittyvät mutaatioihin geeneissä, jotka osallistuvat näiden organelien biogeneesiin, tai jopa niihin geeneihin, jotka koodaavat entsyymejä tai kuljettavat proteiineja.

Koska heillä on geneettinen komponentti, nämä häiriöt ovat yleensä synnynnäisiä (ne perivät vanhemmilta lapsille), joilla voi olla tapauksesta riippuen kohtalaisia ​​tai vakavia seurauksia.

Zellwegerin oireyhtymä

Tämä oireyhtymä, vaikkakin harvinainen, sisältää joitain vakavimmista sairauksista. Sille on ominaista täydellinen puuttuminen tai kromosomien lukumäärän huomattava vähentyminen kehon soluissa.

Tätä oireyhtymää aiheuttavat geneettiset mutaatiot aiheuttavat myös yhdisteiden, joissa on runsaasti alkuaineita, kuten rautaa ja kuparia, ja erittäin pitkäketjuisten rasvahappojen kertymisen veressä ja muissa kudoksissa, kuten maksassa, aivoissa ja munuaisissa.

Mitkä ovat seuraukset?

Pienet lapset, joihin tämä oireyhtymä vaikuttaa, syntyvät yleensä kasvojen (kasvojen) muodonmuutoksista ja joillakin kehitysvammaisista. He voivat kärsiä näkö- ja kuulovaikeuksista, samoin kuin maha-suolikanavan ja maksan ongelmista, joten he eivät yleensä elää yli vuoden.

Muut siihen liittyvät oireyhtymät

Peroksisomien virheisiin liittyy myös muita sairauksia. Näitä ovat vastasyntyneen adrenoleukodystrofia (NALD, vastasyntyneen adrenoleukodystrofia) ja lapsuuden refsum-sairaus.

Molemmille taudeille on ominaista oireiden myöhäinen puhkeaminen, jotka yleensä ilmenevät lapsuudessa, joten potilaat voivat selviytyä varhaiseen aikuisuuteen.

Viitteet

1. British Society of Cell Biology. (Nd). Haettu 13. huhtikuuta 2020, osoitteesta www.bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/peroxisome/.
2. Cooper, GM, ja Hausman, RE (2004). Solu: Molekyylinen lähestymistapa. Medicinska naklada.
3. De Duve, CABP, ja Baudhuin, P. (1966). Peroksisomit (mikro-organismit ja niihin liittyvät hiukkaset). Fysiologiset katsaukset, 46 (2), 323-357.
4. Encyclopaedia Britannica Toimittajat. (2014). Encyclopaedia Britannica. Haettu 13. huhtikuuta 2020, osoitteesta www.britannica.com/science/peroxisome.
5. Hu, J., Baker, A., Bartel, B., Linka, N., Mullen, RT, Reumann, S., ja Zolman, BK (2012). Kasvien peroksisomat: biogeneesi ja toiminta. The Plant Cell, 24 (6), 2279 - 2303.
6. Lazarow, PB, ja Fujiki, Y. (1985). Peroksisomien biogeneesi. Solubiologian vuosikatsaus, 1 (1), 489 - 530.
7. Roels, F., Baes, M., ja Delanghe, S. (toim.). (2012). Peroksisomaaliset häiriöt ja geenien säätely (osa 544). Springer Science & Business Media.
8. Van den Bosch, H., Schutgens, RBH, Wanders, RJA, & Tager, JM (1992). Peroksisomien biokemia. Biokemistin vuosikatsaus.