ПЕРОКСИЗОМИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ФУНКЦИЈЕ, СТРУКТУРА, БИОГЕНЕЗА - БИОЛОГИЈА - 2025

У пероксизом , такође познати као мицрободиес, су мале органеле, врло слични лизозомима, које су суспендоване у цитосолу већине еукариотских ћелија.

Баш као што људско тело има органе који обављају различите функције да би га одржали у животу, тако их и ћелије имају и оне су које називамо „органеле“ или „органеле“.

Схема микробне ћелије која показује пероксисом (пероксисом), митохондрион (митохондриом) и језгро (језгро) (Извор: ЦНКС ОпенСтак / ЦЦ БИ (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би/4.0) преко Викимедије Цоммонс)

Баш као што срце пумпа крв остатком тела, нос и плућа се користе за дисање, тако и желудац прима храну и почиње са варењем, а мозак је задужен да све координира (дајући неколико примера). Органеле су неопходне за многе функције ћелија.

Међу неким ћелијским органелама су и пероксизоми које је 1960. године описао Цхристиан Рене де Дуве, исти истраживач који је развио технике субцелуларне фракције, да би одвојио различите ћелијске органеле на основу њихове густине.

де Дуве је 1974. године поделио Нобелову награду за физиологију и медицину са Албертом Цлаудом и Георгеом Паладеом захваљујући њиховом раду на овим техникама и откривању пероксисома.

Назив ових органела потиче од унутрашње производње хидроген пероксида (Х ₂ О ₂ ), нуспроизвода реакција редукције оксидације који се у њима јављају и који је потенцијално токсичан за ћелије (може реаговати са многим другим молекулама ), па се брзо деградира.

У ћелији може бити до 500 пероксисома који „пливају“ у цитосолу, али број и величина ових органела не зависи само од врсте ћелије о којој је реч, већ и од физиолошког стања ћелије и животне средине која је окружује.

Опште карактеристике пероксизома

Много је карактеристика које имају пероксисоми који их чине сличним другим ћелијским органелама и, у исто време, веома различитима. Ево кратког списка неких од најважнијих:

- То су мале органеле окружене једноставном мембраном, која их раздваја од осталих молекула и органела у цитосолу.

- Већи део онога што је у њима, посебно протеини и ензими, синтетишу се у цитосолу ћелије којој припадају помоћу слободних рибосома, који су протеински комплекси који могу посредовати у транслацији мессенгер РНА (мРНА ) из језгра и произилази из транскрипције датог гена.

- Они немају свој геном, односно унутра нема ДНК или машина потребних за његову обраду (на пример, репликација, транскрипција и превод).

- Они се множе дељењем.

- Унутар можете пронаћи до 50 различитих пробавних ензима и њихових секундарних производа (опасних за ћелије).

- Њихова величина и број могу се увелике разликовати од једне до друге ћелије, јер зависе од унутарћелијских стања (индуцибилне су) и врсте ћелије.

Карактеристике

Пероксисоми испуњавају различите функције у ћелији, многе од њих су повезане са ензимима који се налазе у њој.

- Оксидативне реакције

Многе реакције редукције оксидације јављају се унутар пероксисома, односно размене електрона између једињења и другог једињења, које углавном катализују протеини са ензиматском активношћу (ензими).

Ове реакције оксидације-редукције у пероксизом обично производе водоник пероксид (Х ₂ О ₂ ), једињење који је штетан за ћелије.

Међутим, унутар пероксисома постоји ензим зван каталаза, који је одговоран за разградњу хидроген пероксида да би формирао воду или га користио за оксидацију других једињења.

Способност задржавања ових реакција у уској је вези са осталим функцијама које ове ћелијске органеле обављају, јер метаболичка разградња многих молекула подразумева њихову оксидацију.

Без оксидативних реакција пероксисома, на пример, нагомилавање једињења попут дуголанчаних масних киселина може проузроковати знатна оштећења нервних ћелија у мозгу.

- Метаболизам енергије

Пероксизоми учествују у производњи АТП-а, који је главна енергетска „валута“ ћелије.

Један од начина на који то чине је разградњом масних киселина (од чега се састоје масти и многи липиди), варењем етанола (врста алкохола) и аминокиселина ("градивних блокова" који чине протеине), и тако даље.

У животињским ћелијама већина масних киселина се разграђује у митохондријама, а мали део се прерадјује у пероксисомима, али у квасцима и биљкама ова функција је практично искључива пероксисомима.

- Биосинтеза

Пероксисоми такође функционишу у производњи молекула који су део ћелијских мембрана. Ови молекули су познати као плазмалогени и веома су важна врста липида за мозак и срчане (срчане) ћелије људи и других сисара.

Остали липиди синтетизовани у пероксисомима и уз учешће ендоплазматског ретикулума (још једног врло важног ћелијског органела) су холестерол и долицхол, неопходни за функционисање ћелија.

На пример, код многих сисара, пероксисоми ћелија јетре такође учествују у синтези жучних киселина, које се добијају из холестерола и веома су неопходне за варење масти садржане у храни која се прерађује у стомаку, а затим у танком цреву.

Структура

Пероксизоми су мембранске органеле, али за разлику од мембрана које се виде у другим органелама, попут митохондрија и хлоропласта, на пример, имају јединствену мембрану, а не двоструки мембрански систем.

Његов изглед није константан, односно може се мењати. Међутим, то су обично сферне органеле са просечним пречником између 0,2 и 1 µм, односно једном милионом метром.

Основни дијаграм структуре пероксисома (Извор: Тхурессон / ЦЦ БИ-СА (хттп://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/3.0/) виа Викимедиа Цоммонс)

Ако нису сферног облика, онда се могу видети као мали цевасти различитих величина, који су међусобно повезани (сигурно су то поделу пероксисома).

Често имају кристални центар или језгро, што научници описују на овај начин како га гледају под микроскопом, вероватно као резултат огромне количине протеина у њима.

Биогенеза (порекло)

Иако пероксисоми не садрже ДНК у себи, то јест, немају свој геном, они се могу поделити пупољком или цепљењем.

Овај процес зависи од количине протеина и материјала за изградњу нових мембране које имају на располагању, а које се "увозе" из цитосола.

Они који учествују?

Ендоплазматски ретикулум је одговоран и за синтезу фосфолипида који формирају мембрану пероксисома, као и за синтезу неких његових протеина, путем придружених рибосома.

Рибосоми (који су у цитосолу заправо присутни као "слободни полирибосоми") су они који преводе већину протеина. Ови протеини могу ући у унутрашњост пероксисома само ако имају посебну етикету или „жиг“.

Без ових трагова, протеини не могу бити препознати од стране осталих протеина на пероксисомној мембрани и стога не могу проћи.

Дакле, ако су рибосоми везани за груби ендоплазматски ретикулум (РЕР) и они који су слободни у цитосолу „пошаљу“ довољно материјала пероксизомима, они се могу поделити на два дела.

Пероксисоми у животињским ћелијама

Животињске ћелије имају много пероксисома и лизосома, сличних органела које су одговорне за „рециклирање“ других органела и различитих врста молекула различите величине.

На пример, ћелије неких животиња (али не и људи) имају пероксизоме који могу да разграђују мокраћну киселину, што је углавном метаболички отпад богат азотом, чије нагомилавање у крви може имати штетне ефекте.

"Чудне" функције

Поред свих горе поменутих функција, пероксисоми врше и врло посебне функције код неких животиња. Кријеснице и други инсекти, на пример, користе ензим у пероксисомима ћелија да би пронашли пријатеље и, у неким случајевима, да пронађу храну.

Овај ензим је познат и као луцифераза. Луцифераза помаже мужјацима да произведу сјајан "бљесак" светлости, који може бити зелене или жуте боје, а који служи за привлачење женки исте врсте.

Трајање сваког блица и интервал у коме се појављују специфични су за сваку врсту, тако да женке могу разликовати мужјаке у мраку ноћи. Код неких врста женка такође производи бљесак, а код других она емитује светлост која привлачи мужјака да је поједе.

Модификовани пероксисоми

Баш као што биљке поседују глиоксизоме који су врста пероксизома специјализованог за одређени метаболички пут, тако и неке животињске ћелије поседују модификоване пероксисоме.

Кинетопластиди, група паразита који узрокују различите болести код људи и других животиња, имају врсту "модификованог пероксизома" познатог као гликозом.

Гликозоми добијају ово име јер садрже ензиме потребне за прераду глукозе (гликолитички ензими), као и друге ензиме који учествују у другим метаболичким путевима да би се добила енергија.

Пероксисоми у биљним ћелијама

Биљне ћелије такође садрже пероксизоме и оне имају веома важне функције за функционисање биљака, поред функција које деле са функцијама пероксисома других врста ћелија.

- Циклус гликоксилата

На пример, у семенкама су пероксисоми њихових ћелија одговорни за претварање складиштених масти у угљене хидрате, који су сировина неопходна за развој саднице која ће клијати.

Процес којим биљни пероксисоми обављају ову функцију познат је под називом гликоксилатни циклус, што се сматра варијантом Кребсовог циклуса, због чега неки текстови ове пероксисоме називају глиоксизомима.

- Фотореспирација

У биљкама су ове органеле такође укључене у процес познат као фотореспирација, која се састоји од метаболичког пута "супротно" фотосинтези, пошто се кисеоник не производи, већ троши, а угљен-диоксид ослобађа без добијања АТП-а. .

Упркос горе наведеном, овај поступак је познат и као „обнављање угљеника“, јер пероксисоми добијају од хлоропласта (другог органела биљних ћелија) хемијско једињење звано гликолат, које они претварају у друго једињење које се назива глицин (а амино киселина).

Глицин произведен у биљним пероксисомима транспортује се у митохондрије (органеле где се јављају дисање и синтеза великих количина АТП-а). У митохондријама се овај глицин претвара у серин, другу аминокиселину, која се враћа у пероксисом.

Серин, једном у пероксисому, претвара се у глицерат и одатле се поново шаље у хлоропласт. Сав овај процес не води производњи енергије, али води употреби атома угљеника који су везани за гликолат.

Пероксизомске болести

Постоје различите врсте "поремећаја" везаних за пероксисоме. Генерално, ови поремећаји имају везе са мутацијама у генима који су укључени у биогенезу ових органела или, чак, у генима који кодирају ензиме или транспортују протеине.

Пошто имају генетску компоненту, ови поремећаји су обично урођени (наслеђују се од родитеља до деце) и могу да имају умерене или тешке последице, у зависности од случаја.

Зеллвегеров синдром

Овај синдром, мада ретко, укључује нека од најтежих стања. Карактерише га потпуно одсуство или знатним смањењем броја хромозома у ћелијама у телу.

Генетске мутације које изазивају овај синдром такође изазивају нагомилавање једињења богатих елементима као што су гвожђе и бакар, као и врло дуголанчаних масних киселина у крви и другим ткивима као што су јетра, мозак и бубрези.

Које су последице?

Мала деца погођена овим синдромом обично се рађају с деформитетима лица (на лицу) и неким интелектуалним тешкоћама. Они могу да пате од проблема са видом и слухом, као и од гастроинтестиналних и јетрених проблема, тако да обично не живе дуже од годину дана.

Остали сродни синдроми

Постоје и друге болести повезане са оштећењима пероксисома. Ту спадају неонатална адренолеукодистрофија (НАЛД, неонатална адренолеукодистрофија) и рефлексна болест детињства.

Обе болести карактерише касни почетак симптома, који се обично виде током детињства, тако да пацијенти могу преживети у раној одраслој доби.

Референце

1. Британско удружење ћелијске биологије. (нд). Преузето 13. априла 2020. са ввв.бсцб.орг/леарнинг-ресоурцес/софтцелл-е-леарнинг/перокисоме/.
2. Цоопер, ГМ и Хаусман, РЕ (2004). Ћелија: Молекуларни приступ. Медицинска наклада.
3. Де Дуве, ЦАБП и Баудхуин, П. (1966). Пероксизоми (микротела и сродне честице). Физиолошки прегледи, 46 (2), 323-357.
4. Енцицлопаедиа Британница Едиторс. (2014). Енцицлопаедиа Британница. Преузето 13. априла 2020. са ввв.британница.цом/сциенце/перокисоме.
5. Ху, Ј., Бакер, А., Бартел, Б., Линка, Н., Муллен, РТ, Реуманн, С., и Золман, БК (2012). Биљни пероксисоми: биогенеза и функција. Биљна ћелија, 24 (6), 2279-2303.
6. Лазаров, ПБ, и Фујики, И. (1985). Биогенеза пероксисома. Годишњи преглед ћелијске биологије, 1 (1), 489-530.
7. Роелс, Ф., Баес, М. и Делангхе, С. (ур.). (2012). Пероксисомални поремећаји и регулација гена (Вол. 544). Спрингер наука и пословни медији.
8. Ван ден Босцх, Х., Сцхутгенс, РБХ, Вандерс, РЈА, & Тагер, ЈМ (1992). Биохемија пероксизома. Годишњи преглед биохемичара.