Peroxiszóma definíció
A peroxiszómák a legtöbb eukarióta sejtben membránhoz kötött organellumok, amelyek elsősorban a lipidanyagcserében és a reaktív átalakításában vesznek részt oxigénfajok, például hidrogén-peroxid biztonságosabb molekulákká, például víz és oxigén. A zsírok nagy energiasűrűségük miatt kényelmes energiatároló molekulák. Egy gramm zsír oxidációjából felszabaduló ATP száma sokkal magasabb, mint a szénhidrátokból vagy fehérjékből származó. A lipidek rendkívül hasznos molekulák a membránhoz kötött alcsoportok létrehozásához a sejteken belül, vagy a citoplazma elhatárolásához az extracelluláris térből. Lipofil biokémiájuk azonban megnehezíti a metabolizálást vizes sejtes környezetben. A peroxiszómák olyan struktúrák, amelyekben ezen hidrofób molekulák metabolizmusa zajlik.
A peroxiszómák szerkezete
A peroxiszómák olyan organellumok, amelyek képesek alakja, mérete és száma a sejt energiaigényétől függően változhat. Az élesztősejtekben a szénhidrátban gazdag táptalaj zsugorítja a peroxiszómákat. Másrészt a toxinok jelenléte vagy a lipidekben gazdag étrend növelheti számukat és méretüket.
Ezek az organellumok foszfolipid kétrétegből készülnek, sok membránhoz kötött fehérjével – különösen azok, amelyek fehérjeként működnek. szállítók és transzlokátorok. A méregtelenítésben és a lipidanyagcserében részt vevő enzimeket a citoplazmában lévő szabad riboszómákon szintetizálják, és szelektíven importálják a peroxiszómákba, így jobban hasonlítanak a mitokondriumokra és a kloroplasztokra, mint az endoplazmatikus retikulumtól (ER) leváló lizoszómákhoz. Van azonban néhány bizonyíték, amely összekapcsolja az ER által közvetített fehérjeszintézist a peroxiszómákban jelen lévő enzimekkel.
A peroxiszómába szánt enzimek és fehérjék általában a két szignálszekvencia egyikét tartalmazzák. Vagyis vannak néhány aminosav rövid szakaszai, amelyek meghatározzák a fehérje szubcelluláris elhelyezkedését. A gyakoribb jelzőszekvenciát úgy hívják, hogy Peroxisome Targeting Sequence 1 (PTS1), amely aminosav-trimerből áll. A PTS1 szignálszekvenciát tartalmazó fehérjékben szerinmaradék található, amelyet lizin, majd karboxiterminális végén egy leucin maradék követ. A peroxiszomális fehérjék nagy részének van ilyen szignálszekvenciája. Ahhoz, hogy a PTS1 optimálisan működjön, szükség van aminosavszekvenciákra e trimertől felfelé is. Egyes jelentések szerint a C-terminális szekvenciát ideális esetben 20 aminosav szakaszának kell tekinteni, amelyek szükségesek a fehérje peroxiszomális transzporter és transzlokátor molekulák általi felismeréséhez.
Alternatív megoldásként egy peroxiszomális fehérje N-terminális szignálszekvenciával is rendelkezhet, amely 9 aminosavból áll. Ez a szekvencia két dimerből áll, amelyeket 5 aminosav szakasza választ el. Az első dimer argininből és leucinból, míg a második dimer hisztidinből és leucinból készül. Ezt a szignálszekvenciát egyetlen betűs aminosav kóddal ábrázolják RLx5HL néven.
Bizonyos bizonyítékok vannak arra, hogy vannak olyan belső szekvenciák, amelyek még nem jellemezték a fehérjéket a peroxiszómába történő behozatal céljából. A peroxiszómák néhány enzimet is tartalmaznak nagyon magas koncentrációban, és időnként úgy tűnik, hogy kristályos magjuk van.
A peroxiszóma foszfolipidjei többnyire a sima ER-ben szintetizálódnak. Mivel a fehérjék és a lipidek bejutása miatt a peroxiszóma mérete növekszik, 2 organellára oszthat fel.
A peroxiszómák és más organellák összehasonlítása
A peroxiszómák bizonyos szerkezeti hasonlóságot mutatnak a különböző organellákkal. a cellán belül. Kezdetben csak mikroszkópos vizsgálattal volt nehéz megkülönböztetni a lizoszómákat a peroxiszómáktól. Ezt követően a differenciál centrifugálással kiderült, hogy ennek a két szubcelluláris struktúrának különböző összetétele van. Fehérje- és lipidkomponenseik különböznek egymástól, és nagyon különböző enzimeket tartalmaznak. Pontosabban, a peroxiszómák katalázt tartalmaznak a zsírok béta-oxidációjából keletkező hidrogén-peroxid méregtelenítésére. Egy másik fő különbség az, hogy a durva ER-ben lizoszomális fehérjék szintetizálódnak, és a megfelelő enzimeket tartalmazó vezikulák leválnak a lizoszóma képződésére.
Peroxisomák hasonlóságot mutat a mitokondriumokkal és a kloroplasztokkal. Ezen organellák fehérjéinek nagy része a citoplazmában található szabad riboszómákra transzlálódik. A mitokondriumokkal és a kloroplasztokkal ellentétben azonban a peroxiszómák nem tartalmaznak genetikai anyagot vagy transzlációs mechanizmust, ezért teljes proteomjuk a citoplazmából származik. Ezenkívül egyetlen lipid kétrétegű membrán képez peroxiszómákat, ellentétben a mitokondriumok és a kloroplasztikák kettős hártyás szerkezeteivel.
A peroxiszómák funkciói
A peroxiszómák nevüket abból adják, hogy molekuláris oxigént használnak metabolikus folyamatokhoz. Ezek az organellák nagyrészt összefüggenek a lipid anyagcserével és a reaktív oxigénfajok feldolgozásával. A lipid anyagcserén belül a peroxiszómák többnyire a zsírsavak β – oxidációjával, a lipidkészletek mobilizálásával, a koleszterin bioszintézissel és a szteroid hormon szintézissel foglalkoznak.
β – oxidáció
A fő ok mert a zsírok nagy energiasűrűsége az összes zsírsavmolekula alacsony oxigénatom-aránya. Például a palmitinsav, egy 16 szénatomot tartalmazó zsírsav, amelynek molekulatömege meghaladja a 250 g / mol, csak két oxigénatomot tartalmaz. Bár ez a lipideket jó raktármolekulákká teszi, ezeket nem lehet közvetlenül égetni üzemanyagként, vagy glikolízissel gyorsan katabolizálni a citoplazmában. Feldolgozandó, mielőtt a mitokondriumokba be lehet tolni a teljes oxidáció érdekében a citromsav-ciklus és az oxidatív foszforiláció révén.
Amikor ezeket a molekulákat oxidálni kell az ATP felszabadításához, először le kell bontani őket. kisebb molekulákká, mielőtt a mitokondriumokban feldolgozhatók lennének. A peroxiszómákon belül a hosszú láncú zsírsavak fokozatosan lebomlanak, hogy az β-oxidációnak nevezett folyamatban acetil koenzim A (acetil koA) képződjenek. Az acetil-coA ezután oxaloacetáttal egyesül citrátot képezve. Míg a szénhidrátok többsége háromszénes molekulaként lép be a citromsav-ciklusba, amelyet piruvátnak neveznek, majd ezt követően dekarboxilezetten acetil-coA képződik, a peroxiszomális β-oxidáció lehetővé teszi a zsírsavak számára a citromsav-ciklus közvetlen elérését.
Az egyik A β-oxidáció fő melléktermékei a hidrogén-peroxid, amely káros lehet a sejtre. Ezt a molekulát a kataláz enzim is gondosan méregteleníti a peroxiszómákon belül.
A növények peroxiszómái
A növényekben a peroxiszómák fontos szerepet játszanak a mag csírázásában és a fotoszintézisben.
A magcsírázás során a zsírraktárakat mozgósítják anabolikus reakciókra, amelyek szénhidrátok képződéséhez vezetnek. Ezt hívják glioxalátciklusnak, és a β-oxidációval és az acetil-coA keletkezésével is kezdődik.
A levelekben a peroxiszómák megakadályozzák a fotoszintetikus szénmegkötés során bekövetkező energiaveszteséget a fotorezpiráció termékeinek újrafeldolgozásával. A fotoszintézishez elengedhetetlen a ribulóz-1,5-biszfoszfát-karboxiláz / oxigenáz (RuBisCO) nevű enzim, amely katalizálja a ribulóz-1,5-biszfoszfát (RuBP) karboxilezését. Ez a központi reakció a szén-dioxid szerves molekulákká történő rögzítésében. A RuBisCO azonban, amint a neve is mutatja, molekuláris oxigén felhasználásával oxigénnel is képes RuBP-t oxigénnel szabadítani, szén-dioxidot szabadítva fel – ezzel megfordítva a fotoszintézis nettó eredményét. Ez különösen igaz, ha a növényt forró, száraz környezetnek tesszük ki, és a sztómák bezáródnak, hogy megakadályozzák a transzpirációt.
Amikor a RuBisCO oxidálja a RuBP-t, akkor egy 2-szén molekulát hoz létre, amelyet foszfoglikolátnak neveznek. Ezt a peroxiszómák rögzítik, ahol glicinné oxidálódnak. Ezt követően a mitokondriumok és a peroxiszómák között ingázik, átalakulásokon megy keresztül, mielőtt átalakulna glicerát molekulává, amelyet kloroplasztokká lehet importálni, hogy részt vegyen a fotoszintézis Calvin-ciklusában.
Lipid bioszintézis és Méregtelenítés
Állati sejtekben a peroxiszómák jelentik bizonyos mennyiségű lipid biogenezis helyét, különösen az olyan speciális foszfolipidek, az úgynevezett plazmalogének, amelyek az idegrostokban alkotják a mielinhüvelyt. A peroxiszómák az epesók szintéziséhez is szükségesek. Az általunk fogyasztott alkohol mintegy 25% -a acetaldehiddé oxidálódik ezekben az organellákban. Számos molekula, anyagcsere-melléktermék és gyógyszer méregtelenítésében és oxidálásában betöltött szerepük miatt a vese- és májsejtek kiemelkedő részévé válnak.
A peroxiszóma működésével kapcsolatos rendellenességek
A hiányos peroxiszómából eredő rendellenességek funkció a peroxiszóma biogenezisének hibáiból, mutált peroxiszomális enzimekből vagy nem funkcionális transzporterekből származhat, amelyek felismerik a PTS1 és a PTS2 citoplazmatikus fehérjékben. Ezek közül a legsúlyosabbak azok a ritka genetikai rendellenességek, amelyek károsodott agyi fejlődést és idegsejtek migrációját, valamint mielinhiányt eredményeznek. További érintett szervek a csontrendszer, a máj, a vese, a szem, a szív és a tüdő.
Ezeket a rendellenességeket általában a PEX gének mutációi okozzák, amelyek szükségesek az organella biogeneziséhez – a szubcelluláris membrán kialakulásától kezdve. , a citoplazmatikus fehérjék felismerésére és azok behozatalára az organella mátrixába. Például a PEX16 részt vesz a peroxiszomális membránok szintézisében, míg a PEX2 képezi a transzlokációs csatornát a mátrixfehérjék behozatalához. A PEX5 viszont a PTS1 szignálszekvencia felismerésének receptora.
Ezeknek a fehérjéknek a hiánya a hosszú láncú zsírsavak felhalmozódását okozhatja a vérplazmában vagy a vizeletben, valamint a foszfolipidek, például a plazmalogének nem megfelelő jelenlétét a vörösvértestekben.
- Kristályoid – megjelenésében vagy tulajdonságaiban hasonló a kristályokhoz.
- Differenciál centrifugálás – A szubcelluláris komponensek sűrűségük és méretük alapján történő szétválasztásának technikája, ismételt centrifugálási körök alkalmazásával, növekvő sebességgel.
- Fotoreszpiráció – Légzési folyamat, különösen a magasabb rendű növényekben, amely fényben megy végbe, és magában foglalja az oxigén felvételét és a szén-dioxid felszabadulását. Használható egy teljes organizmusra, a testet tartalmazó specifikus szövetekre, az egyes sejtekre vagy akár a szubcelluláris komponensekre is.
Kvíz
1. Ezek közül a molekulák közül melyik lehet zsírsav?
A. C6H12O6
B. C18H34O2
C. C4H7NO4
D. C5H9NO4
2. Mi a peroxiszómák szerepe a fotoszintézisben?
A. Növelje a szénmegkötés hatékonyságát
B. A zsírraktárak mozgósítása a fotoszintézis
C energiaigényes lépéseinek elősegítésére Méregtelenítse a zsírok β-oxidációja során keletkező hidrogén-peroxidot
D Az összes fenti
3. Miért vezet sok peroxiszomális rendellenességhez az agy működése?
A. Az agy peroxiszómái fenntartják a vér-agy gátat, amely megakadályozza a toxinok bejutását a központi idegrendszerbe
B. A peroxiszómák fontos foszfolipideket generálnak, amelyek az idegi aktivitáshoz szükségesek. A peroxiszóma rendellenességek csökkent májműködéshez vezetnek, amely befolyásolja az agyat
D Az összes fenti