Характеристики, расположение, функции и структура пероксисом



пероксис они представляют собой сферические клеточные органеллы диаметром примерно от 0,2 до 1,0 мкм, окруженные мембраной. Они обнаружены в клетках животных и растений и содержат необходимые ферменты для метаболических путей, связанных с процессами окисления биомолекул (аминокислот и жирных кислот) или токсических веществ (алкоголь)..

Ферменты, участвующие в этих процессах, называются оксидазами, которые также участвуют в синтетических путях. Пероксисомы имеют особый фермент: каталазу, с помощью которого они способны выводить перекись водорода (H2О2), который является вторичным продуктом, вызванным разложением токсичных веществ.

Обратите внимание, что это потенциально вредное вещество происходит и удаляется из одной и той же органеллы, поэтому клетка никогда не подвергается воздействию этого соединения. Пероксисомы были открыты в 1954 году шведом Йоханнесом Родином при изучении морфологии почек у мюридов. Первоначально они назывались микро телами.

Позже, в 1966 году, группа исследователей описала биохимические свойства новой органеллы и присвоила ей название пероксисомы из-за образования и деградации2О2.

индекс

  • 1 Общая характеристика и местоположение
    • 1.1 Разнообразие пероксисом
  • 2 функции
    • 2.1 Разложение жирных кислот
    • 2.2 Разложение токсичных продуктов
    • 2.3 Синтез биомолекул
  • 3 Пероксисома в растениях
    • 3.1 Глиоксисомы
    • 3.2 Фотодыхание
  • 4 Структура
  • 5 Происхождение
  • 6 Ссылки

Общие характеристики и расположение

Пероксисомы представляют собой сферические отсеки, окруженные одной мембраной. У них нет собственного генома или рибосом, прикрепленных к их структуре, в отличие от других клеточных компартментов, таких как митохондрии или хлоропласты, которые окружены сложной системой из двух или трех мембран соответственно..

Большинство животных и растительных клеток имеют пероксисомы. Основным исключением являются эритроциты или эритроциты.

Ферменты, участвующие в окислительном метаболизме, находятся внутри этой структуры. В результате окисления некоторых продуктов образуется перекись водорода, поскольку водороды этих субстратов переносятся в молекулы кислорода..

Перекись водорода является токсичным веществом для клетки и должна быть устранена. Следовательно, пероксисомы содержат фермент каталазы, который позволяет превращать его в молекулы воды и кислорода..

Разнообразие пероксисом

Пероксисомы - довольно разнообразные органеллы. В зависимости от типа клеток и исследуемых видов, они могут модифицировать ферментный состав внутри. Таким же образом они могут изменяться в зависимости от условий окружающей среды, которым они подвергаются.

Например, было доказано, что у дрожжей, которые растут в присутствии углеводов, пероксисомы невелики. Когда эти организмы растут в среде, богатой метанолом или жирными кислотами, пероксисомы становятся больше, чтобы окислить эти соединения.

У протистов жанра Trypanosoma (этот род включает патогенные виды Т. Крузи, возбудитель болезни Шагаса) и другие кинетопластиды, имеют тип пероксисомы, называемый гликозомой. Эта органелла обладает определенными ферментами гликолиза.

В грибах есть структура под названием тело воронина. Это тип пероксисомы, который участвует в поддержании клеточной структуры.

Точно так же в пероксисомах некоторых видов есть ферменты, которые являются уникальными. У светлячков пероксисомы содержат фермент люциферазу, который отвечает за биолюминесценцию, типичную для этой группы жесткокрылых. В грибах рода пеницилл, пероксисомы содержат ферменты, участвующие в производстве пенициллина.

функции

Существенные для клеток пути окисления происходят в пероксисоме. У них есть более пятидесяти типов ферментов, которые могут разлагать жирные кислоты, мочевую кислоту и аминокислоты. Они также участвуют в путях синтеза липидов. Далее каждая из его функций будет подробно описана:

Разложение жирных кислот

Окисление жирных кислот в пероксисоме происходит через метаболический путь, называемый β-окислением, который является результатом образования ацетильной группы. Это противоречит аналогичной реакции разложения, которая происходит в митохондриях, в которой конечными продуктами разложения жирных кислот являются диоксид углерода и АТФ.

В отличие от клеток животных, где β-окисление происходит в митохондриях и в пероксисомах, у дрожжей оно происходит только в пероксисомах..

Ацетильные группы могут транспортироваться в другие клеточные компартменты и включаться в пути биосинтеза основных метаболитов..

Разложение токсичных продуктов

Пероксисомы участвуют в реакциях детоксикации, особенно в печени и почках.

Пероксисомы могут разрушать токсичные субстраты, которые попадают в кровоток, такие как алкоголь, фенолы, муравьиная кислота и формальдегид. Эти реакции окисления производят перекись водорода.

Название органеллы дается производством этой молекулы. Чтобы разложить его, он обладает ферментом каталазы, который катализирует следующую химическую реакцию, которая производит вещества, которые безвредны для клетки, воды и кислорода:

2 ч2О2 -> H2O + O2

Синтез биомолекул

В клетках животных синтез холестерина и долихола происходит в пероксисоме и в эндоплазматической сети. Холестерин является незаменимым липидом некоторых тканей. Его присутствие в плазматических мембранах определяет его текучесть. Это также найдено в плазме крови.

Долихол, как и холестерин, является липидом и присутствует в клеточных мембранах, особенно в эндоплазматической сети.

Пероксисомы также участвуют в синтезе желчных кислот, компонентов желчи. Эти соединения происходят из холестерина. Основная функция желчи - омыление жиров в кишечнике, действующее как своего рода моющее средство.

Плазмалогены представляют собой молекулы липидной природы, характеризующиеся наличием эфирного типа связи. Этот липид находится в качестве незаменимого компонента мембран клеток, которые составляют ткани сердца и головного мозга. Пероксисомы участвуют в первых двух шагах, которые вызывают эти липиды.

По этой причине, когда происходит некоторая клеточная недостаточность на уровне пероксисом, она может проявляться в неврологических нарушениях. Примером этих патологий является синдром Зеллвегера.

Пероксисома в растениях

glyoxisomes

Растения содержат специализированные органеллы пероксисомного типа, называемые глиоксисомами. Функция состоит в том, чтобы хранить вещества и разлагать липиды. Они находятся в основном в семенах.

Типичная реакция растений происходит в глиоксисомах: превращение жирных кислот в глюкозу.

Этот метаболический путь известен как глиоксилатный цикл и очень похож на цикл лимонной кислоты. Для достижения этого превращения две молекулы ацетил-КоА используются для производства янтарной кислоты, которая впоследствии переходит в глюкозу..

Растение, которое появляется из семени, еще не фотосинтетически активно. Чтобы компенсировать этот факт, они могут использовать эти углеводы из глиоксисомы, пока растение не сможет синтезировать их самостоятельно. Этот процесс необходим для правильного прорастания семян.

Это превращение жирных кислот в углеводы невозможно в клетках животных, поскольку они не обладают ферментами глиоксилатного цикла..

фотодыхание

Пероксисомы участвуют в процессах фотореспирации в клетках растений. Таким образом, его основная функция заключается в том, чтобы метаболизировать вторичные продукты, образующиеся в процессе фотосинтеза..

Фермент рубиско (рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза / оксигеназа) участвует в фиксации углекислого газа. Однако этот фермент может принимать кислород, а не углекислый газ. Как видно из названия фермента, он является одновременно карбоксилазой и оксигеназой.

Одним из соединений, полученных этим альтернативным путем оксигенации, является фосфогликолат. После превращения в гликолят эта молекула направляется в пероксисому, где происходит его окисление до глицина..

Глицин может быть доставлен в митохондрии, где он становится серином. Серин возвращается в пероксисому и становится глицератом. Последний проходит хлоропласт и может быть включен в цикл Кальвина.

Другими словами, пероксисомы помогают восстанавливать углерод, так как фосфогликолат не является полезным метаболитом для растения..

структура

Пероксисомы имеют очень простую структуру. Они окружены одной липидной мембраной.

Поскольку эти компартменты не имеют какого-либо генетического материала, все белки, необходимые для их функций, должны быть импортированы. Белки, которые должны быть транспортированы в пероксисомы, синтезируются рибосомами и транспортируются из цитозоля в конечный пункт назначения..

Метка, которая указывает местоположение определенного белка в пероксисомах, характеризуется тем, что содержит последовательность серина, лизина и лейцина в концевом углероде белковой цепи. Этот ярлык известен как PTS1 из-за аббревиатуры на английском языке., сигнал пероксисомного нацеливания 1.

Существуют также другие метки, которые указывают местоположение белка в пероксисоме, такие как присутствие девяти аминокислот на аминоконце, называемое PTS2. Таким же образом фосфолипиды синтезируются в эндоплазматической сети и переносятся в пероксисому..

Они похожи на лизосомы, за исключением их происхождения. Лизосомы прорастают из мембранной системы клеток. Пероксисомы, такие как митохондрии и пластиды, могут реплицироваться путем деления. Благодаря включению белков и липидов, пероксисомы могут расти и делиться на две отдельные части.

источник

В прошлом предполагалось, что пероксисомы возникли в результате эндосимбиотического процесса; Тем не менее, эта точка зрения была поставлена ​​под сомнение.

Последние данные показали существование тесной взаимосвязи между эндоплазматической сетью и пероксисомами, что подтверждает гипотезу о том, что они возникли из сетки.

ссылки

  1. Кэмпбелл, Н. А. и Рис, Дж. Б. (2007). биология. Ed. Panamericana Medical.
  2. Купер, Г. М. (2000). Клетка: молекулярный подход. 2-е издание. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Пероксисомное разнообразие и эволюция. Философские труды Королевского общества B: биологические науки, 365(1541), 765-773.
  4. Лодиш, Х. (2005). Клеточная и молекулярная биология. Ed. Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S.R. & Walton, P.A. (2005). Биогенез и клеточная биология пероксисом в здоровье и заболевании человека. в Биогенез клеточных органелл (стр. 164-175). Спрингер, Бостон, Массачусетс.
  6. Титоренко В.И., Рахубинский Р.А. (2004). Пероксисома: организация важных решений в области развития изнутри клетки. Журнал клеточной биологии, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G.J., Funke, B.R. & Case, C.L. (2007). Введение в микробиологию. Ed. Panamericana Medical.