- Peroksisomu vispārīgās īpašības
- Iespējas
- - Oksidācijas reakcijas
- - Enerģijas metabolisms
- - Biosintēze
- Uzbūve
- Bioģenēze (izcelsme)
- Tie, kas piedalās?
- Peroksisomas dzīvnieku šūnās
- "Dīvainas" funkcijas
- Modificētas peroksisomas
- Peroksisomas augu šūnās
- - glioksilāta cikls
- - Fotorezpirācija
- Peroksisomu slimības
- Zellvegera sindroms
- Kādas ir sekas?
- Citi saistīti sindromi
- Atsauces
Par peroksisomu , kas pazīstams arī kā microbodies, ir nelieli organoīdi, kas ir ļoti līdzīgi lizososmās, kas ir apturētas citosolā lielākās eikariotu šūnās.
Tāpat kā cilvēka ķermenī ir orgāni, kas veic dažādas funkcijas, lai uzturētu to dzīvu, arī šūnās ir tie, un tie ir tie, ko mēs saucam par “organellām” vai “organellām”.
Mikrobu šūnas shēma, kas parāda peroksisomu (peroksisomu), mitohondriju (mitohondriomu) un kodolu (kodolu) (Avots: CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0), izmantojot Wikimedia Commons)
Tāpat kā sirds sūknē asinis uz pārējo ķermeni, deguns un plaušas tiek izmantotas elpošanai, kuņģis saņem ēdienu un sākas ar tā gremošanu, un smadzenes ir atbildīgas par visu koordinēšanu (lai sniegtu dažus piemērus). Organelli ir nepieciešami daudzām šūnu funkcijām.
Starp dažiem šūnu organelliem ir peroksisomas, kuras 1960. gadā aprakstīja Christian René de Duve, tas pats pētnieks, kurš izstrādāja subcelulāras frakcionēšanas paņēmienus, lai atdalītu dažādus šūnu organellus, pamatojoties uz to blīvumu.
Pateicoties viņu darbam ar šīm metodēm un peroksisomu atklāšanai, de Duve 1974. gadā dalīja Nobela prēmiju fizioloģijā un medicīnā ar Albertu Klodu un Džordžu Palade.
Šo organellu nosaukums cēlies no ūdeņraža peroksīda (H 2 O 2 ) iekšējās ražošanas , kas ir tajās notiekošo oksidācijas-reducēšanās reakciju blakusprodukts un kas ir potenciāli toksisks šūnām (tas var reaģēt ar daudzām citām molekulām ), tāpēc tas ātri noārdās.
Šūnā citosolā var būt līdz 500 peroksisomu, kas "peld", bet šo organoīdu skaits un lielums ir atkarīgs ne tikai no attiecīgās šūnas veida, bet arī no šūnas fizioloģiskā stāvokļa un apkārtējās vides.
Peroksisomu vispārīgās īpašības
Ir daudz peroksisomu īpašību, kas padara tās līdzīgas citām šūnu organellām un tajā pašā laikā ļoti atšķirīgas. Šeit ir īss saraksts ar dažiem no vissvarīgākajiem:
- Tās ir mazas organellas, ko ieskauj vienkārša membrāna, kas tos atdala no pārējām citozolā esošajām molekulām un organellām.
- Liela daļa no tiem, kas atrodas tajos, jo īpaši olbaltumvielas un fermenti, tiek sintezēti tās šūnas citosolā, kurai tie pieder, izmantojot brīvas ribosomas, kas ir olbaltumvielu kompleksi, kas var būt par pamatu Messenger RNS (mRNS) translācijai. ) no kodola un iegūti no noteikta gēna transkripcijas.
- Viņiem nav sava genoma, tas ir, iekšā nav DNS vai to apstrādei nepieciešamās iekārtas (piemēram, replikācija, transkripcija un tulkošana).
- Tos reizina ar dalījumu.
- Iekšpusē jūs varat atrast līdz 50 dažādiem gremošanas fermentiem un to sekundārajiem produktiem (bīstami šūnām).
- To lielums un skaits dažādās šūnās var ievērojami atšķirties, jo tie ir atkarīgi no intracelulāriem apstākļiem (tie ir inducējami) un šūnas veida.
Iespējas
Peroksisomas šūnā pilda dažādas funkcijas, daudzas no tām ir saistītas ar fermentiem, kas atrodas šūnā.
- Oksidācijas reakcijas
Peroksisomu iekšienē notiek daudz oksidācijas-reducēšanās reakciju, tas ir elektronu apmaiņa starp vienu savienojumu un otru, ko parasti katalizē olbaltumvielas ar enzīmu aktivitāti (fermenti).
Šīs oksidācijas-reducēšanās reakcijas peroksisomos parasti rada ūdeņraža peroksīdu (H 2 O 2 ), savienojumu, kas ir kaitīgs šūnām.
Tomēr peroksisomu iekšienē ir ferments, ko sauc par katalāzi, kas ir atbildīgs par ūdeņraža peroksīda sadalīšanu, veidojot ūdeni, vai arī to izmanto citu savienojumu oksidēšanai.
Spēja šīs reakcijas saturēt ir cieši saistīta ar citām funkcijām, kuras veic šie šūnu organeli, jo daudzu molekulu metabolisma sadalīšanās nozīmē to oksidāciju.
Bez peroksisomu oksidējošām reakcijām tādu savienojumu kā, piemēram, garu ķēžu taukskābju, uzkrāšanās varētu radīt ievērojamu smadzeņu nervu šūnu bojājumu.
- Enerģijas metabolisms
Peroksisomas piedalās ATP, kas ir šūnas galvenā enerģijas "valūta", ražošanā.
Viens no veidiem, kā viņi to dara, ir sadalot taukskābes (no kādiem taukiem un daudziem lipīdiem veidojas), sagremojot etanolu (noteikta veida alkoholu) un aminoskābes (“celtniecības blokus”, kas veido olbaltumvielas) utt.
Dzīvnieku šūnās lielākā daļa taukskābju noārdās mitohondrijos, un neliela daļa tiek apstrādāta peroksisomās, bet raugā un augos šī funkcija praktiski ekskluzīvi attiecas tikai uz peroksisomām.
- Biosintēze
Peroksisomas darbojas arī molekulu ražošanā, kas ir šūnu membrānu daļa. Šīs molekulas ir pazīstamas kā plazmalogēni un ir ļoti svarīgs lipīdu tips cilvēku un citu zīdītāju smadzenēm un sirds (sirds) šūnām.
Citi lipīdi, kas sintezēti peroksisomos un piedaloties endoplazmatiskajā retikulā (vēl viena ļoti svarīga šūnu organēle), ir holesterīns un dolichols, kas nepieciešami šūnu funkcionēšanai.
Piemēram, daudziem zīdītājiem, piemēram, aknu šūnu peroksisomi piedalās arī žultsskābju sintēzē, kuras atvasinātas no holesterīna un ir ļoti nepieciešamas tauku sagremošanai pārtikā, kurus apstrādā kuņģī un pēc tam tievā zarnā.
Uzbūve
Peroksisomas ir membrānas organellas, taču atšķirībā no membrānām, kuras redzamas citos organellos, piemēram, mitohondrijos un hloroplastos, tām ir viena membrāna, nevis dubultā membrānu sistēma.
Tās izskats nav nemainīgs, tas ir, tas var mainīties. Tomēr tie parasti ir sfēriski organoīdi, kuru vidējais diametrs ir no 0,2 līdz 1 μm, tas ir, viena metra ceturtdaļa.
Peroksisomas struktūras pamatdiagramma (Avots: Thuresson / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/), izmantojot Wikimedia Commons)
Ja tās nav sfēriskas formas, tad tās var uzskatīt par mazām dažāda lieluma kanāliņām, kas ir savienotas viena ar otru (protams, tās ir sadalīšanas peroksisomas).
Viņiem bieži ir kristālisks centrs vai kodols, ko zinātnieki šādā veidā apraksta ar to, kā viņi uz to skatās mikroskopā, iespējams, milzīgā proteīna daudzuma dēļ tajos.
Bioģenēze (izcelsme)
Kaut arī peroksisomos nav DNS iekšienē, tas ir, tiem nav sava genoma, tos var dalīt ar budding vai skaldīšanu.
Šis process ir atkarīgs no olbaltumvielu un materiālu daudzuma, lai izveidotu jaunas membrānas, kas ir viņu rīcībā un kuras tiek “importētas” no citosola.
Tie, kas piedalās?
Endoplazmatiskais retikulums ir atbildīgs gan par peroksisomu membrānu veidojošo fosfolipīdu sintēzi, gan par dažu tā olbaltumvielu sintēzi caur saistītajām ribosomām.
Ribosomas (kas faktiski atrodas citosolā kā “brīvas poliribosomas”) ir tās, kuras pārveido lielāko daļu olbaltumvielu. Šie proteīni var iekļūt peroksisomu iekšienē tikai tad, ja tiem ir īpašs marķējums vai “marķējums”.
Bez šīm zīmēm olbaltumvielas nevar atpazīt citi olbaltumvielas uz peroksisomu membrānas, tāpēc tās nevar iziet cauri.
Tātad, ja ribosomas, kas piestiprinātas pie neapstrādātā endoplazmatiskā retikuluma (RER), un tās, kas ir brīvas citosolā, “nosūta” peroksisomām pietiekami daudz materiāla, tās var sadalīties divās daļās.
Peroksisomas dzīvnieku šūnās
Dzīvnieku šūnās ir daudz peroksisomu un lizosomu, līdzīgu organellu, kas ir atbildīgi par citu organoīdu un dažāda lieluma dažādu veidu molekulu "pārstrādi".
Piemēram, dažu dzīvnieku (bet ne cilvēku) šūnās ir peroksisomas, kas spēj sadalīt urīnskābi, kas parasti ir vielmaiņas atkritumi, kas bagāti ar slāpekli, un kuru uzkrāšanās asinīs var radīt kaitīgas sekas.
"Dīvainas" funkcijas
Papildus visām iepriekšminētajām funkcijām dažiem dzīvniekiem peroksisomas veic ļoti īpašas funkcijas. Piemēram, ugunsdzēsības putni un citi kukaiņi savu šūnu peroksisomos izmanto fermentu, lai atrastu palīgus un dažos gadījumos - lai atrastu barību.
Šis ferments ir pazīstams kā luciferāze. Lucifarāze palīdz vīriešiem radīt spilgtu gaismas "zibspuldzi", kas var būt zaļa vai dzeltena, un kas kalpo, lai piesaistītu vienas sugas mātītes.
Katras zibspuldzes ilgums un intervāls, kādā tās parādās, ir raksturīgs katrai sugai, lai mātītes varētu atšķirt tēviņus nakts tumsā. Dažās sugās mātīte rada arī zibspuldzi, bet citās tā izstaro gaismu, kas piesaista tēviņu to ēst.
Modificētas peroksisomas
Tāpat kā augiem ir glikoksizomas, kas ir peroksisomu veids, kas specializējas noteiktā vielmaiņas ceļā, arī dažām dzīvnieku šūnām ir modificētas peroksisomas.
Kinetoplastids, kas ir parazītu grupa, kas izraisa dažādas slimības cilvēkiem un citiem dzīvniekiem, ir "modificētas peroksisomas" tips, kas pazīstams kā glikozoma.
Glikozomām tiek piešķirts šis nosaukums, jo tie satur enzīmus, kas nepieciešami glikozes pārstrādei (glikolītiskos enzīmus), kā arī citus fermentus, kas enerģijas iegūšanai piedalās citos metabolisma ceļos.
Peroksisomas augu šūnās
Augu šūnās ir arī peroksisomas, un tām ir ļoti svarīgas funkcijas augu darbībai papildus tām funkcijām, kuras ir kopīgas ar citu veidu šūnu peroksisomām.
- glioksilāta cikls
Piemēram, sēklās to šūnu peroksisomas ir atbildīgas par uzkrāto tauku pārvēršanu ogļhidrātos, kas ir izejviela, kas nepieciešama dīgstnieka attīstībai.
Process, kurā augu peroksisomas veic šo funkciju, ir pazīstams kā glioksilāta cikls, kas tiek uzskatīts par Krebsa cikla variantu, tāpēc dažos tekstos šīs peroksisomas tiek minētas kā glioksizomas.
- Fotorezpirācija
Augos šie organoīdi ir iesaistīti arī procesā, kas pazīstams kā fotorespirācija, kas sastāv no metabolisma ceļa, kas "ir pretrunā" ar fotosintēzi, jo skābeklis netiek ražots, bet tiek patērēts, un oglekļa dioksīds izdalās, neiegūstot ATP. .
Neskatoties uz iepriekšminēto, šo procesu sauc arī par "oglekļa atgūšanu", jo peroksisomi no hloroplastiem (cita augu šūnu organelle) saņem ķīmisku savienojumu, ko sauc par glikolātu, un tie pārvēršas citā savienojumā, ko sauc par glicīnu (a aminoskābe).
Augu peroksisomās iegūtais glicīns tiek transportēts uz mitohondrijiem (organellām, kur notiek elpošana un liela daudzuma ATP sintēze). Mitohondrijos šis glicīns tiek pārveidots par serīnu - vēl vienu aminoskābi, kas tiek atgriezta peroksisomā.
Serīns, nonākot peroksizomā, tiek pārveidots par glicerātu un no turienes to atkal nosūta uz hloroplastu. Viss šis process neizraisa enerģijas ražošanu, bet tas izraisa oglekļa atomu izmantošanu, kas ir piesaistīti glikolātam.
Peroksisomu slimības
Ir dažādi "traucējumu" veidi, kas saistīti ar peroksisomām. Parasti šie traucējumi ir saistīti ar mutācijām gēnos, kas ir iesaistīti šo organoīdu bioģenēzē, vai pat ar tiem gēniem, kas kodē fermentus vai transportē olbaltumvielas.
Tā kā viņiem ir ģenētiska sastāvdaļa, šie traucējumi parasti ir iedzimti (tie tiek mantoti no vecākiem bērniem), kuriem atkarībā no gadījuma var būt mērenas vai smagas sekas.
Zellvegera sindroms
Šis sindroms, kaut arī reti, ietver dažus no vissmagākajiem stāvokļiem. To raksturo pilnīga neesamība vai ievērojams hromosomu skaita samazinājums ķermeņa šūnās.
Ģenētiskās mutācijas, kas izraisa šo sindromu, izraisa arī tādu savienojumu uzkrāšanos, kas bagāti ar elementiem, piemēram, dzelzi un varu, un ļoti garu ķēžu taukskābēm asinīs un citos audos, piemēram, aknās, smadzenēs un nierēs.
Kādas ir sekas?
Mazi bērni, kurus skāris šis sindroms, parasti piedzimst ar sejas (sejas) kroplībām un dažiem intelekta traucējumiem. Viņus var ciest redzes un dzirdes problēmas, kā arī kuņģa-zarnu trakta un aknu problēmas, tāpēc parasti viņi nedzīvo ilgāk par gadu.
Citi saistīti sindromi
Ir arī citas slimības, kas saistītas ar peroksisomu defektiem. Tie ietver jaundzimušo adrenoleukodistrofiju (NALD, Neonatal Adrenoleukodystrophy) un bērnības refsuma slimību.
Abas slimības raksturo simptomu novēlota parādīšanās, ko parasti novēro bērnībā, lai pacienti varētu izdzīvot agrīnā pieaugušā vecumā.
Atsauces
- Lielbritānijas šūnu bioloģijas biedrība. (nd). Saņemts 2020. gada 13. aprīlī no vietnes www.bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/peroxisome/.
- Kūpers, GM, un Hausmans, RE (2004). Šūna: molekulārā pieeja. Medicinska naklada.
- De Duve, CABP un Baudhuin, P. (1966). Peroksisomas (mikroorganismi un saistītās daļiņas). Fizioloģiskie pārskati, 46 (2), 323-357.
- Enciklopēdijas Britannica redaktori. (2014). Enciklopēdija Britannica. Iegūts 2020. gada 13. aprīlī no vietnes www.britannica.com/science/peroxisome.
- Hu, J., Baker, A., Bartel, B., Linka, N., Mullen, RT, Reumann, S., & Zolman, BK (2012). Augu peroksisomas: bioģenēze un darbība. Augu šūna, 24 (6), 2279-2303.
- Lazarow, PB, & Fujiki, Y. (1985). Peroksisomu bioģenēze. Gada pārskats par šūnu bioloģiju, 1 (1), 489–530.
- Roels, F., Baes, M., un Delanghe, S. (Red.). (2012). Peroksisomāli traucējumi un gēnu regulēšana (544. sējums). Springer Science & Business Media.
- Van den Bosch, H., Schutgens, RBH, Wanders, RJA, & Tager, JM (1992). Peroksisomu bioķīmija. Gada bioķīmiķa pārskats.