Peroxisomes Caracteristici, locație, funcții și structură



peroxizomi Acestea sunt organele sferice celulare, cu un diametru de aproximativ 0,2 până la 1,0 μm și înconjurate de o membrană. Ele se găsesc în celulele animalelor și plantelor și au enzimele necesare pentru căile metabolice legate de procesele de oxidare ale biomoleculelor (aminoacizi și acizi grași) sau substanțe toxice (alcool).

Enzimele implicate în aceste procese sunt numite oxidaze, care sunt, de asemenea, implicate în căi sintetice. Peroxizomii au în special o enzimă: catalază, cu care sunt capabili să elimine peroxidul de hidrogen (H2O2), care este un produs secundar cauzat de degradarea substanțelor toxice.

Rețineți că această substanță potențial dăunătoare este originară și eliminată în aceeași organelle, astfel încât celula nu este niciodată expusă acestui compus. Peroxizomii au fost descoperiți în 1954 de către suedezul Johannes Rhodin, studiind morfologia rinichilor în muride. Inițial s-au numit microorganisme.

Mai târziu, în 1966, un grup de cercetători a descris proprietățile biochimice ale noului organelle și atribuit numele peroxizomilor, pentru producerea și degradarea H2O2.

index

  • 1 Caracteristici generale și locație
    • 1.1 Diversitatea peroxizomilor
  • 2 Funcții
    • 2.1 Degradarea acizilor grași
    • 2.2 Degradarea produselor toxice
    • 2.3 Sinteza biomoleculelor
  • 3 Peroxizom în plante
    • 3.1 Glioxizomii
    • 3.2 Photorespirația
  • 4 Structura
  • 5 Origine
  • 6 Referințe

Caracteristici generale și locație

Peroxizomii sunt compartimente sferice înconjurate de o singură membrană. Ei nu au propriul lor genom sau ribozomi atașat la structura sa, în contrast cu alte compartimente celulare, cum ar fi mitocondriile sau cloroplastele, care sunt înconjurate de un sistem complex de două sau trei membrane, respectiv.

Cele mai multe celule animale și de plante au peroxizomi. Principala excepție sunt celulele roșii sau eritrocitele.

Enzimele implicate în metabolismul oxidativ se găsesc în cadrul acestei structuri. Oxidarea unor produse produce peroxid de hidrogen, deoarece hidrogenii acestor substraturi sunt transferați moleculelor de oxigen.

Peroxidul de hidrogen este o substanță toxică a celulei și trebuie eliminată. Prin urmare, peroxizomii conțin enzima catalază, care permite transformarea sa în molecule de apă și oxigen.

Diversitatea de peroxizomi

Peroxizomii sunt organe diferite. În funcție de tipul de celule și de specia de studiu, ele pot modifica compoziția enzimatică a interiorului lor. În același mod, se pot schimba în funcție de condițiile de mediu la care sunt expuși.

De exemplu, sa dovedit că în drojdiile care cresc în prezența carbohidraților peroxizomii sunt mici. Când aceste organisme cresc în medii bogate în metanol sau acizi grași, peroxizomii sunt mai mari pentru a oxida acești compuși.

În contrastele genului Trypanosoma (acest gen include speciile patogene T. cruzi, agentul cauzal al bolii Chagas) și alte kinetoplastide, au un tip de peroxizom numit glicozom. Această organelle posedă anumite enzime de glicoliză.

În ciuperci există o structură numită corpul lui Woronin. Acesta este un tip de peroxizom care participă la întreținerea structurii celulare.

În mod similar, există enzime în peroxizomii anumitor specii care sunt unice. In peroxizomi luciferase licurici conțin enzimă care este responsabilă pentru bioluminiscență tipic al acestui grup de Coleoptera. În ciupercile genului Penicillium, peroxizomii conțin enzime implicate în producerea de penicilină.

funcții

Căile de oxidare esențiale pentru celule apar în peroxizom. Acestea au mai mult de 50 de tipuri de enzime care pot degrada acizii grași, acidul uric și aminoacizii. Ei participă, de asemenea, la căile de sinteză a lipidelor. Apoi, fiecare dintre funcțiile sale va fi descrisă în detaliu:

Degradarea acizilor grași

Oxidarea acizilor grași în peroxizom se realizează printr-o cale metabolică denumită oxidare β, care rezultă din producerea grupării acetil. Acest lucru este contrar reacției analoage care are loc în mitocondriile de degradare, în care produsele finale ale degradării acizilor grași sunt dioxidul de carbon și ATP.

Spre deosebire de cazul în care are loc oxidarea β in mitocondrie si peroxizomilor in peroxizomi drojdie apare numai în celulele animale.

Grupările acetil pot fi transportate în alte compartimente celulare și incluse în căile biosintetice ale metaboliților esențiali.

Degradarea produselor toxice

Peroxizomii participă la reacțiile de detoxifiere, în special la nivelul ficatului și rinichilor.

Peroxizomii pot degrada substraturile toxice care intră în sânge, cum ar fi alcoolul, fenolii, acidul formic și formaldehida. Aceste reacții de oxidare produc peroxid de hidrogen.

Numele organelui este dat de producerea acestei molecule. Pentru a se degrada, are enzima catalazică, care catalizează următoarea reacție chimică care produce substanțe inofensive pentru celulă, apă și oxigen:

2 H2O2 -> H2O + O2

Sinteza biomoleculelor

În celulele animale, sinteza colesterolului și a dolicholului are loc în peroxizom și în reticulul endoplasmatic. Colesterolul este o lipidă esențială a unor țesuturi. Prezența sa în membranele plasmatice determină fluiditatea acesteia. Se găsește, de asemenea, în plasma sanguină.

Dolichol, ca și colesterolul, este o lipidă și este prezentă în membranele celulare, în special în reticulul endoplasmatic.

Peroxizomii participă, de asemenea, la sinteza acizilor biliari, componente ale bilei. Acești compuși provin din colesterol. Funcția principală a bilei este saponificarea grăsimilor din intestine, acționând ca un fel de detergent.

Plasmalogenii sunt molecule de natură lipidică, caracterizate prin prezența unei legături de tip eter. Această lipidă se găsește ca o componentă indispensabilă a membranelor celulelor care alcătuiesc țesuturile inimii și creierului. Peroxizomii participă la primele două etape care dau naștere la aceste lipide.

Din acest motiv, când apare un eșec celular la nivel de peroxizom, se poate manifesta în anomalii neurologice. Un exemplu al acestor patologii este sindromul Zellweger.

Peroxizomul în plante

glyoxisomes

Plantele conțin organele specializate de tip peroxisom numite glioxizomi. Funcția este de a stoca substanțe și de a degrada lipidele. Ele se găsesc în special în semințe.

În glicoxizomii apare o reacție tipică a plantei: conversia acizilor grași în glucoză.

Această cale metabolică este cunoscută sub denumirea de ciclu glioxilat și este destul de similară cu ciclul acidului citric. Pentru a realiza această conversie, două molecule de acetil CoA sunt folosite pentru a produce acid succinic, care ulterior trece la glucoză.

Planta care iese din semințe nu este încă fotosintetic activă. Pentru a compensa acest lucru, ei pot folosi aceste carbohidrați de la glicoxizom până când planta le poate sintetiza singură. Acest proces este esențial pentru germinația corectă a semințelor.

Această conversie a acizilor grași în carbohidrați este imposibilă în celulele animale, deoarece acestea nu posedă enzimele ciclului glicoxilat.

fotorespirației

Peroxizomii participă la procesele de fotorespirație din celulele plantei. Funcția sa principală în acest mod este de a metaboliza produsele secundare formate în timpul proceselor fotosintetice.

Enzima rubisco (ribuloză-1,5-bisfosfat carboxilază / oxigenază) participă la fixarea dioxidului de carbon. Cu toate acestea, această enzimă poate lua oxigen și nu dioxid de carbon. După cum indică denumirea enzimei, este o carboxilază și o oxigenază la un moment dat.

Unul dintre compușii produși prin această cale alternativă de oxigenare este fosfoglicolul. După ce a fost transformat în glicolat, această moleculă este trimisă la peroxizom, unde oxidarea acesteia are loc la glicină.

Glicina poate fi dusă la mitocondriile, unde devine serină. Serina revine la peroxizom și devine glicerat. Acesta din urmă trece cloroplastul și poate fi încorporat în ciclul Calvin.

Cu alte cuvinte, peroxizomii ajută la recuperarea carbonului, deoarece fosfoglicolatul nu este un metabolit util pentru plante.

structură

Peroxizomii au structuri foarte simple. Ele sunt înconjurate de o singură membrană lipidică.

Deoarece aceste compartimente nu posedă niciun fel de material genetic, trebuie importate toate proteinele necesare pentru funcțiile lor. Proteinele care trebuie transportate la peroxizomi sunt sintetizate de ribozomi și transportate din citozol până la destinația lor finală.

Eticheta care indică localizarea unei anumite proteine ​​la peroxizomi se caracterizează prin faptul că conține o secvență de serină, lizină și leucină în carbonul terminal al lanțului proteic. Această etichetă este cunoscută sub numele de PTS1 pentru acronimul său în limba engleză, semnalul de direcționare a peroxizomului 1.

Există, de asemenea, alte etichete care indică localizarea proteinei în peroxizom, cum ar fi prezența a nouă aminoacizi la capătul amino numit PTS2. În același mod, fosfolipidele sunt sintetizate în reticulul endoplasmatic și luate la peroxizom.

Ele sunt similare cu lizozomii, cu excepția originii acestora. Lizozomii izvorăsc din sistemul membranar al celulelor. Peroxizomii, precum mitocondriile și plastidele, pot fi replicate prin divizare. Datorită încorporării proteinelor și lipidelor, peroxizomii pot crește și pot fi împărțiți în două compartimente separate.

sursă

Sa sugerat anterior ca peroxizomii să provină de la un proces endosimbiotic; totuși, această opinie a fost foarte pusă la îndoială.

Dovezi recente au demonstrat existența unei relații strânse între reticulul endoplasmatic și peroxizomii, care susține ipoteza că acestea au provenit din reticulum.

referințe

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). biologie. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cooper, G. M. (2000). Celula: o abordare moleculară. A doua ediție. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Diversitatea și evoluția peroxizomului. Tranzacțiile filozofice ale societății regale B: Științe biologice, 365(1541), 765-773.
  4. Lodish, H. (2005). Biologie celulară și moleculară. Ed. Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S. R. și Walton, P. A. (2005). Biogeneza și biologia celulară a peroxizomilor în sănătatea și bolile umane. în Biogeneza organelor celulare (pp. 164-175). Springer, Boston, MA.
  6. Titorenko, V. I. și Rachubinski, R. A. (2004). Peroxizomul: orchestrarea deciziilor importante de dezvoltare din interiorul celulei. Journal of Cell Biology, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G.J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). Introducere în microbiologie. Ed. Panamericana Medical.