Ciri-ciri Peroxisomes, Lokasi, Fungsi dan Struktur



The peroxisomes mereka adalah organel selular sfera, dengan diameter 0.2 hingga 1.0 μm kira-kira dan dikelilingi oleh membran. Mereka ditemui dalam sel-sel haiwan dan tumbuhan dan mempunyai enzim yang diperlukan untuk laluan metabolik yang dikaitkan dengan proses pengoksidaan biomolekul (asid amino dan asid lemak) atau bahan toksik (alkohol)..

Enzim-enzim yang terlibat dalam proses ini disebut oksidase, yang juga terlibat dalam laluan sintetik. Peroksisom mempunyai enzim khas: catalase, dengan mana mereka dapat menghapuskan hidrogen peroksida (H2O2), yang merupakan produk sekunder yang disebabkan oleh kemerosotan bahan toksik.

Perhatikan bahawa bahan yang berpotensi berbahaya ini berasal dan dihapuskan dalam organelle yang sama, jadi sel tidak pernah terdedah kepada sebatian ini. Peroxisomes ditemui pada tahun 1954 oleh Swedish Johannes Rhodin, sambil belajar morfologi buah pinggang pada murid. Pada mulanya mereka dipanggil badan mikro.

Kemudian, pada tahun 1966, sekumpulan penyelidik menyifatkan sifat biokimia organelle baru dan menugaskannya sebagai nama peroksisom, disebabkan oleh pengeluaran dan kemerosotan2O2.

Indeks

  • 1 Ciri-ciri umum dan lokasi
    • 1.1 Kepelbagaian peroksisom
  • 2 Fungsi
    • 2.1 Degradasi asid lemak
    • 2.2 Degradasi produk toksik
    • 2.3 Sintesis biomolekul
  • 3 Peroxisome dalam tumbuhan
    • 3.1 Glioxysomes
    • 3.2 Photorespiration
  • 4 Struktur
  • 5 Asal
  • 6 Rujukan

Ciri-ciri umum dan lokasi

Peroxisomes adalah ruang sfera yang dikelilingi oleh membran tunggal. Tidak mempunyai genom atau ribosom mereka sendiri melekat pada struktur, berbeza dengan petak sel yang lain seperti mitokondria atau kloroplas, yang dikelilingi oleh satu sistem yang kompleks dua atau tiga membran, masing-masing.

Kebanyakan haiwan dan sel tumbuhan mempunyai peroxisomes. Pengecualian utama adalah sel darah merah atau eritrosit.

Enzim yang terlibat dalam metabolisme oksidatif didapati dalam struktur ini. Pengoksidaan sesetengah produk menghasilkan hidrogen peroksida, kerana hidrogens substrat ini dipindahkan ke molekul oksigen.

Hidrogen peroksida adalah bahan toksik untuk sel dan mesti dihapuskan. Oleh itu, peroxisomes mengandungi enzim katalase, yang membolehkan penukarannya menjadi molekul air dan oksigen.

Kepelbagaian peroksisom

Peroxisomes adalah organellae yang agak pelbagai. Bergantung kepada jenis sel dan spesies kajian, mereka boleh mengubah suai komposisi enzim di dalamnya. Dengan cara yang sama, mereka boleh berubah mengikut keadaan persekitaran yang mereka terdedah.

Sebagai contoh, telah terbukti bahawa dalam ragi yang tumbuh di hadapan karbohidrat, peroksisom adalah kecil. Apabila organisma ini tumbuh dalam persekitaran yang kaya dengan metanol atau asid lemak, peroksisom lebih besar untuk mengoksidakan sebatian ini.

Dalam prototaip genre itu Trypanosoma (genus ini termasuk spesies patogenik T. cruzi, agen penyebab penyakit Chagas) dan kinetoplastid lain, mempunyai jenis peroksisom yang dipanggil glycosoma. Organel ini mempunyai enzim tertentu glikolisis.

Di dalam cendawan terdapat struktur yang dipanggil badan Woronin. Ini adalah sejenis peroxisome yang mengambil bahagian dalam penyelenggaraan struktur selular.

Begitu juga, ada enzim dalam peroksisom spesies tertentu yang unik. Dalam kunang-kunang, peroxisomes mengandungi luciferase enzim, yang bertanggungjawab untuk bioluminescence khas kumpulan ini coleoptera. Dalam cendawan genus Penicillium, peroxisomes mengandungi enzim yang terlibat dalam pengeluaran penisilin.

Fungsi

Laluan oksidasi yang penting untuk sel berlaku dalam peroksisom. Mereka mempunyai lebih daripada lima puluh jenis enzim yang boleh merendahkan asid lemak, asid urik dan asid amino. Mereka turut mengambil bahagian dalam laluan sintesis lipid. Seterusnya, setiap fungsinya akan diterangkan secara terperinci:

Degradasi asid lemak

Pengoksidaan asid lemak dalam peroksisom berlaku melalui laluan metabolik yang dipanggil pengoksidaan β, yang hasil daripada pengeluaran kumpulan asetil. Ini bertentangan dengan reaksi degradasi analog yang berlaku di mitokondria, di mana produk akhir degradasi asid lemak adalah karbon dioksida dan ATP.

Tidak seperti sel haiwan, di mana pengoksidaan β berlaku di mitokondria dan di peroksisom, dalam ragi ia berlaku hanya dalam peroksisom.

Kumpulan asetil boleh diangkut ke dalam ruang sel lain dan dimasukkan ke dalam laluan biosintesis metabolit penting.

Degradasi produk toksik

Peroksisom mengambil bahagian dalam tindak balas detoksifikasi, terutama di hati dan buah pinggang.

Peroxisomes boleh menurunkan substrat toksik yang memasuki aliran darah, seperti alkohol, fenol, asid formik dan formaldehid. Reaksi pengoksidaan menghasilkan hidrogen peroksida.

Nama organelle diberikan oleh pengeluaran molekul ini. Untuk merendahkannya, ia mempunyai enzim katalisase, yang memangkin tindak balas kimia berikut yang menghasilkan bahan-bahan yang tidak berbahaya kepada sel, air dan oksigen:

2 H2O2 -> H2O + O2

Sintesis biomolekul

Dalam sel haiwan, sintesis kolesterol dan dolichol berlaku di peroxisome dan di reticulum endoplasma. Kolesterol adalah lipid penting dari beberapa tisu. Kehadirannya dalam membran plasma menentukan ketidakstabilannya. Ia juga dijumpai dalam plasma darah.

Dolichol, seperti kolesterol, adalah lipid dan terdapat dalam membran sel, khususnya dalam retikulum endoplasma.

Peroksisom turut mengambil bahagian dalam sintesis asid hempedu, komponen hempedu. Sebatian ini berasal dari kolesterol. Fungsi utama hempedu ialah penyabutan lemak dalam usus, bertindak sebagai sejenis detergen.

Plasmalogen adalah molekul sifat lipid, yang dicirikan oleh kehadiran ikatan jenis eter. Lipid ini dijumpai sebagai komponen tak terpisahkan membran sel-sel yang membentuk tisu jantung dan otak. Peroksisom mengambil bahagian dalam dua langkah pertama yang menimbulkan lipid ini.

Atas sebab ini, apabila beberapa kegagalan selular berlaku pada tahap peroksisom, ia dapat mewujudkan dirinya dalam keabnormalan neurologis. Satu contoh patologi ini ialah sindrom Zellweger.

Peroksisom dalam tumbuh-tumbuhan

Glioxysomes

Tumbuhan ini mengandungi organel jenis peroksisom khusus yang dipanggil glyoxysomes. Fungsi ini adalah untuk menyimpan bahan-bahan dan merendahkan lipid. Mereka didapati terutamanya dalam benih.

Reaksi tumbuhan yang biasa berlaku dalam glyoxysomes: penukaran asid lemak menjadi glukosa.

Laluan metabolik ini dikenali sebagai kitaran glyoxylate dan agak sama dengan kitaran asid sitrik. Untuk mencapai penukaran ini, dua molekul asetil CoA digunakan untuk menghasilkan asid succinic, yang seterusnya melepasi glukosa.

Tumbuhan yang muncul dari benih belum aktif secara fotosintesis. Untuk mengimbangi fakta ini, mereka boleh menggunakan karbohidrat ini dari glyoxysome sehingga tumbuhan dapat mensintesisnya dengan sendirinya. Proses ini penting untuk percambahan benih yang betul.

Penukaran asid lemak kepada karbohidrat adalah mustahil dalam sel haiwan, kerana mereka tidak mempunyai enzim kitaran glyoxylate.

Photorespiration

Peroksisom mengambil bahagian dalam proses fotorespirasi dalam sel tumbuhan. Fungsi utamanya adalah untuk memetabolisme produk sekunder yang terbentuk semasa proses fotosintesis.

Enzim rubisco (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase / oxygenase) mengambil bahagian dalam penetapan karbon dioksida. Walau bagaimanapun, enzim ini boleh mengambil oksigen dan bukan karbon dioksida. Sebagai nama enzim menunjukkan, ia adalah karboksilase dan oksigen pada masa yang sama.

Salah satu sebatian yang dihasilkan oleh laluan oksigenasi alternatif ini ialah phosphoglycolate. Setelah ditukar menjadi glycolate, molekul ini dihantar ke peroksisom, di mana pengoksidaannya berlaku kepada glisin.

Glycine boleh dibawa ke mitokondria, di mana ia menjadi serine. Serine kembali ke peroksisom dan menjadi gliserin. Yang terakhir melepasi kloroplas dan boleh dimasukkan ke dalam kitaran Calvin.

Dengan kata lain, peroksisom membantu pulih karbon, kerana phosphoglycolate bukan metabolit yang berguna untuk tumbuhan.

Struktur

Peroxisomes mempunyai struktur yang sangat mudah. Mereka dikelilingi oleh membran lipid tunggal.

Oleh kerana petak-petak ini tidak mempunyai apa-apa jenis bahan genetik, semua protein yang diperlukan untuk fungsi mereka mesti diimport. Protein yang mesti diangkut ke peroksisom disintesis oleh ribosom dan diangkut dari sitosol ke destinasi akhir mereka.

Label yang menunjukkan lokasi protein tertentu untuk peroksisom dicirikan dengan mengandungi urutan serine, lisin dan leusin dalam karbon terminal rantaian protein. Label ini dikenali sebagai PTS1 untuk akronimnya dalam bahasa Inggeris, isyarat penargetan peroxisome 1.

Terdapat juga label lain yang menunjukkan lokasi protein dalam peroksisom, seperti kehadiran sembilan asid amino di terminal amino yang dipanggil PTS2. Dengan cara yang sama, fosfolipid disintesis dalam retikulum endoplasma dan dibawa ke peroxisome.

Mereka serupa dengan lisosom, kecuali untuk asal usulnya. Lysosomes bercambah dari sistem membran sel-sel. Peroksisom, seperti mitokondria dan plastid, boleh direplikasi oleh pembahagian. Terima kasih kepada penggabungan protein dan lipid, peroksisom boleh tumbuh dan berpecah menjadi dua ruang berasingan.

Asal

Pada masa lalu ia dicadangkan bahawa peroksisom berasal dari proses endosymbiotik; Walau bagaimanapun, pandangan ini telah dipersoalkan.

Bukti terkini memperlihatkan adanya hubungan rapat antara retikulum endoplasma dan peroksisom, yang menyokong hipotesis bahawa ia berasal dari reticle.

Rujukan

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Biologi. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cooper, G. M. (2000). Sel: Pendekatan Molekul. Edisi ke-2. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Kepelbagaian dan evolusi peroxisome. Transaksi filosofis Royal Society B: Sains Biologi, 365(1541), 765-773.
  4. Lodish, H. (2005). Biologi selular dan molekul. Ed. Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S. R., & Walton, P. A. (2005). Biogenesis dan Biologi Sel Peroxisomes dalam Kesihatan Manusia dan Penyakit. In Biogenesis Organel Selular (ms 164-175). Springer, Boston, MA.
  6. Titorenko, V. I., & Rachubinski, R. A. (2004). Peroksisom: merancang keputusan perkembangan penting dari dalam sel. Jurnal Biologi Sel, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). Pengenalan kepada mikrobiologi. Ed. Panamericana Medical.