PEROXISOMER: EGENSKAPER, FUNKTIONER, STRUKTUR, BIOGENES - BIOLOGI - 2025

De peroxisomer , även kända som mikrokroppar, är små organeller, som mycket liknar de lysosomer, som är upphängda i cytosolen av de flesta eukaryota celler.

Precis som den mänskliga kroppen har organ som utför olika funktioner för att hålla den vid liv, har celler dem också och det är vad vi kallar "organeller" eller "organeller".

Schema över en mikrobcell som visar en peroxisom (peroxisom), en mitokondrion (mitokondriom) och kärnan (kärnan) (Källa: CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) via Wikimedia commons)

Precis som hjärtat pumpar blod till resten av kroppen, används näsan och lungorna för att andas, får magen mat och börjar med dess matsmältning, och hjärnan ansvarar för att samordna allt (för att ge några exempel). Organeller är viktiga för många av cellernas funktioner.

Bland några av de cellulära organellerna finns peroxisomer, som beskrivs 1960 av Christian René de Duve, samma forskare som utvecklade subcellulära fraktioneringstekniker för att separera de olika cellulära organellerna baserat på deras täthet.

de Duve delade 1974 Nobelpriset i fysiologi och medicin med Albert Claude och George Palade tack vare deras arbete med dessa tekniker och upptäckten av peroxisomer.

Namnet av dessa organeller härrör från den interna produktionen av väteperoxid (H ₂ O ₂ ), en biprodukt av de oxidations-reduktionsreaktioner som inträffar i dem och som är potentiellt toxiska för celler (den kan reagera med många andra molekyler ), så att det snabbt försämras.

I en cell kan det finnas upp till 500 peroxisomer som "simmar" i cytosolen, men antalet och storleken på dessa organeller beror inte bara på typen av cell i fråga, utan av cellens fysiologiska tillstånd och omgivningen.

Allmänna egenskaper hos peroxisomer

Det finns många egenskaper som peroxisomer har som gör att de liknar andra cellulära organeller och samtidigt mycket olika. Här är en kort lista över några av de viktigaste:

- Det är små organeller omgiven av ett enkelt membran som skiljer dem från resten av molekylerna och organellerna i cytosolen.

- Mycket av det som finns inuti dem, särskilt proteiner och enzymer, syntetiseras i cytosolen i cellen till vilken de tillhör med hjälp av fria ribosomer, som är proteinkomplex som kan förmedla översättningen av messenger RNA (mRNA ) från kärnan och härledd från transkriptionen av en given gen.

- De har inte sitt eget genom, det vill säga det finns inget DNA eller maskiner som behövs för dess bearbetning (till exempel replikering, transkription och översättning).

- De multipliceras med division.

- Inuti kan du hitta upp till 50 olika matsmältningsenzymer och deras sekundära produkter (farliga för celler).

- Deras storlek och antal kan variera kraftigt från en cell till en annan, eftersom de beror på intracellulära förhållanden (de är inducerbara) och typen av cell.

Funktioner

Peroxisomer uppfyller olika funktioner i en cell, många av dem relaterade till enzymerna som finns i den.

- Oxidativa reaktioner

Många oxidationsreduktionsreaktioner inträffar i peroxisomer, det vill säga utbytet av elektroner mellan en förening och en annan, generellt katalyserad av proteiner med enzymatisk aktivitet (enzymer).

Dessa oxidations-reduktionsreaktioner i peroxisomer producerar vanligen väteperoxid (H ₂ O ₂ ), en förening som är skadliga för cellerna.

Men inuti peroxisomer finns det ett enzym som kallas katalas, som ansvarar för att bryta ner väteperoxid för att bilda vatten eller använda det för att oxidera andra föreningar.

Förmågan att innehålla dessa reaktioner inom är nära besläktad med de andra funktionerna som dessa cellulära organeller utför, eftersom den metaboliska nedbrytningen av många molekyler innebär deras oxidation.

Utan oxidativa reaktioner av peroxisomer kan ackumulering av föreningar som långkedjiga fettsyror, till exempel, orsaka betydande skador på nervcellerna i hjärnan.

- Energimetabolism

Peroxisomer deltar i produktionen av ATP, som är en cells huvudsakliga energivaluta.

Ett av sätten de gör detta är genom att bryta ner fettsyror (vad fetter och många lipider är gjorda av), smälta etanol (en typ av alkohol) och aminosyror ("byggstenarna" som utgör proteiner), och så vidare.

I djurceller bryts de flesta fettsyrorna ned i mitokondrierna och en liten del bearbetas i peroxisomerna, men i jäst och växter är denna funktion praktiskt taget exklusiv för peroxisomer.

- Biosyntes

Peroxisomer fungerar också i produktionen av molekyler som är en del av cellmembranen. Dessa molekyler är kända som plasmallogener och är en mycket viktig typ av lipid för hjärn- och hjärtceller hos människor och andra däggdjur.

Andra lipider syntetiserade i peroxisomer och med deltagande av den endoplasmatiska retikulum (en annan mycket viktig cellulär organell) är kolesterol och dolichol, nödvändiga för att cellerna ska fungera.

I många däggdjursdjur, till exempel, deltar levercellernas peroxisomer också i syntesen av gallsyror, som härrör från kolesterol och är mycket nödvändiga för matsmältningen av de fetter som finns i mat som bearbetas i magen och sedan i tunntarmen.

Strukturera

Peroxisomer är membranösa organeller, men till skillnad från membranen som ses i andra organeller, såsom mitokondrier och kloroplaster, har de till exempel ett enda membran och inte ett dubbelmembransystem.

Dess utseende är inte konstant, det vill säga, det kan förändras. Men de är vanligtvis sfäriska organeller som har en medeldiameter mellan 0,2 och 1 μm, det vill säga en miljondel av en meter.

Grundläggande diagram över strukturen för en peroxisom (Källa: Thuresson / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) via Wikimedia Commons)

När dessa inte är sfäriska i form, kan de ses som små tubuli av olika storlekar, som är anslutna till varandra (säkert är de peroxisomer i uppdelning).

De har ofta ett kristallint centrum eller en kärna, som forskare beskriver på detta sätt med hur de ser på det under mikroskopet, troligen till följd av den enorma mängden protein som finns i dem.

Biogenes (ursprung)

Även om peroxisomer inte innehåller DNA inuti, det vill säga de inte har sitt eget genom, kan de delas upp genom knoppar eller klyvning.

Denna process beror på mängden proteiner och material för att bygga nya membran som de har till sitt förfogande, som "importeras" från cytosolen.

De som deltar?

Den endoplasmatiska retikulumet ansvarar för både syntesen av fosfolipiderna som bildar peroxisommembranet och syntesen av några av dess proteiner, detta genom dess tillhörande ribosomer.

Ribosomer (som faktiskt finns i cytosolen som "fria polyribosomer") är de som översätter de flesta proteinerna. Dessa proteiner kan endast komma in i peroxisomernas inre om de har en speciell etikett eller ”märke”.

Utan dessa märken kan proteiner inte identifieras av andra proteiner i peroxisommembranet och kan därför inte passera igenom.

Så om ribosomer fästa vid den grova endoplasmatiska retikulum (RER) och de som är fria i cytosolen "skickar" tillräckligt med material till peroxisomerna, kan de delas upp i två.

Peroxisomer i djurceller

Djurceller har många peroxisomer och lysosomer, liknande organeller som ansvarar för "återvinning" av andra organeller och olika typer av molekyler i olika storlekar.

Cellerna från vissa djur (men inte hos människor) har till exempel peroxisomer som kan bryta ner urinsyra, vilket i allmänhet är ett kvävrikt metaboliskt avfall, vars ackumulering i blodet kan ha skadliga effekter.

"Konstiga" funktioner

Förutom alla ovan nämnda funktioner utför peroxisomer mycket speciella funktioner hos vissa djur. Brandmän och andra insekter, till exempel, använder ett enzym i peroxisomerna i sina celler för att hitta kamrater och i vissa fall för att hitta maten.

Detta enzym är känt som luciferas. Luciferas hjälper män att producera en ljus "blixt" av ljus, som kan vara grön eller gul, och som tjänar till att locka kvinnor av samma art.

Varaktigheten för varje blixt och intervallet i vilket de förekommer är specifikt för varje art, så att honorna kan särskilja hanarna i mörker på natten. I vissa arter producerar kvinnan också en blixt, och i andra avger hon ett ljus som lockar hanen att äta den.

Modifierade peroxisomer

Precis som växter har glyoxysomer, som är en typ av peroxisom som är specialiserade på en specifik metabolisk väg, har vissa djurceller modifierade peroxisomer.

Kinetoplastider, en grupp parasiter som orsakar olika sjukdomar hos människor och andra djur, har en typ av "modifierad peroxisom" känd som en glykosom.

Glykosomer får detta namn eftersom de innehåller de enzymer som är nödvändiga för bearbetning av glukos (glykolytiska enzymer), liksom andra enzymer som deltar i andra metaboliska vägar för att få energi.

Peroxisomer i växtceller

Växtceller innehåller också peroxisomer och dessa har mycket viktiga funktioner för växternas funktion, utöver de funktioner som delas med peroxisomer från andra celltyper.

- Glyoxylatcykel

I frön, till exempel, är peroxisomerna i deras celler ansvariga för att omvandla lagrat fett till kolhydrater, som är det råmaterial som är nödvändigt för utvecklingen av plantan som kommer att spira.

Processen genom vilken växtperoxisomer utför denna funktion kallas glyoxylatcykeln, som anses vara en variant av Krebs-cykeln, varför vissa texter hänvisar till dessa peroxisomer som glyoxysomer.

- Fotorespiration

I växter är dessa organeller också involverade i en process som kallas fotorespiration, som består av en metabolisk väg som är "i motsats till" fotosyntesen, eftersom syre inte produceras utan snarare konsumeras och koldioxid frisätts utan att få ATP .

Trots det ovanstående är denna process också känd som "kolåtervinning", eftersom peroxisomer får från kloroplaster (en annan organell av växtceller) en kemisk förening som kallas glykolat, som de omvandlar till en annan förening som kallas glycin (en aminosyra).

Glycin som produceras i växtperoxisomer transporteras till mitokondrierna (organellen där andning och syntes av stora mängder ATP förekommer). I mitokondrierna omvandlas denna glycin till serin, en annan aminosyra, som återförs till peroxisomen.

Serin, en gång i peroxisomen, omvandlas till glycerat och därifrån skickas det till kloroplasten igen. All denna process leder inte till produktion av energi, men den leder till användning av kolatomer som är fästa vid glykolatet.

Peroxisome sjukdomar

Det finns olika typer av "störningar" relaterade till peroxisomer. I allmänhet har dessa störningar att göra med mutationer i generna som är involverade i biogenesen av dessa organeller eller till och med de gener som kodar för enzymerna eller transporterar proteiner.

Eftersom de har en genetisk komponent är dessa störningar vanligtvis medfödda (de ärvs från föräldrar till barn) som kan få måttliga eller allvarliga konsekvenser, beroende på fall.

Zellweger syndrom

Detta syndrom, även om det är sällsynt, inkluderar några av de svåraste tillstånden. Det kännetecknas av fullständig frånvaro eller av en avsevärd minskning av antalet kromosomer i kroppens celler.

De genetiska mutationerna som orsakar detta syndrom orsakar också ansamling av föreningar som är rika på element som järn och koppar, och av mycket långkedjiga fettsyror i blodet och andra vävnader som levern, hjärnan och njurarna.

Vilka är konsekvenserna?

Små barn som drabbas av detta syndrom föds vanligtvis med ansiktsdeformiteter (ansiktsdeformiteter) och vissa intellektuella funktionsnedsättningar. De kan drabbas av syn- och hörselproblem, samt gastrointestinala och leverproblem, så de lever vanligtvis inte mer än ett år.

Andra relaterade syndrom

Det finns andra sjukdomar relaterade till defekter i peroxisomer. Dessa inkluderar Neonatal Adrenoleukodystrophy (NALD, Neonatal Adrenoleukodystrophy) och Childhood Refsum Disease.

Båda sjukdomarna kännetecknas av att symptomen senare uppträder, som vanligtvis ses under barndomen, så att patienter kan överleva till tidig vuxen ålder.

referenser

1. British Society of Cell Biology. (Nd). Hämtad 13 april 2020 från www.bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/peroxisome/.
2. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Cellen: Molekylär inställning. Medicinska naklada.
3. De Duve, CABP, & Baudhuin, P. (1966). Peroxisomer (mikrobodier och relaterade partiklar). Fysiologiska recensioner, 46 (2), 323-357.
4. Encyclopaedia Britannica Editors. (2014). Encyclopaedia Britannica. Hämtad 13 april 2020 från www.britannica.com/science/peroxisome.
5. Hu, J., Baker, A., Bartel, B., Linka, N., Mullen, RT, Reumann, S., & Zolman, BK (2012). Växtperoxisomer: biogenes och funktion. Plantcellen, 24 (6), 2279-2303.
6. Lazarow, PB, & Fujiki, Y. (1985). Biogenes av peroxisomer. Årlig granskning av cellbiologi, 1 (1), 489-530.
7. Roels, F., Baes, M., & Delanghe, S. (Eds.). (2012). Peroxisomala störningar och generering av gener (vol. 544). Springer Science & Business Media.
8. Van den Bosch, H., Schutgens, RBH, Wanders, RJA, & Tager, JM (1992). Peroxisomers biokemi. Årlig granskning av biokemisten.