Peroxisomes Đặc điểm, vị trí, chức năng và cấu trúc



các peroxisome chúng là các bào quan tế bào hình cầu, có đường kính 0,2 đến 1,0 μm và được bao quanh bởi một màng. Chúng được tìm thấy trong tế bào động vật và thực vật và có các enzyme cần thiết cho quá trình trao đổi chất liên quan đến quá trình oxy hóa của các phân tử sinh học (axit amin và axit béo) hoặc các chất độc hại (rượu)..

Các enzyme tham gia vào các quá trình này được gọi là các oxyaza, cũng tham gia vào các tuyến tổng hợp. Peroxisome có một loại enzyme đặc biệt: catalase, nhờ đó chúng có thể loại bỏ hydro peroxide (H2Ôi2), là một sản phẩm thứ cấp gây ra bởi sự xuống cấp của các chất độc hại.

Lưu ý rằng chất có khả năng gây hại này có nguồn gốc và được loại bỏ trong cùng một cơ quan, vì vậy tế bào không bao giờ tiếp xúc với hợp chất này. Các peroxisome được phát hiện vào năm 1954 bởi người Thụy Điển, ông Julian Rhodin, trong khi nghiên cứu hình thái của thận trong các bức tường. Ban đầu chúng được gọi là vi thể.

Sau đó, vào năm 1966, một nhóm các nhà nghiên cứu đã mô tả các đặc tính sinh hóa của organelle mới và gán cho nó tên của peroxisome, do sự sản xuất và suy thoái của2Ôi2.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm chung và vị trí
    • 1.1 Sự đa dạng của peroxisomes
  • 2 chức năng
    • 2.1 Phân hủy axit béo
    • 2.2 Phân hủy sản phẩm độc hại
    • 2.3 Tổng hợp các phân tử sinh học
  • 3 Peroxisome trong thực vật
    • 3.1 Glioxysome
    • 3.2 Quang dẫn
  • 4 cấu trúc
  • 5 Nguồn gốc
  • 6 tài liệu tham khảo

Đặc điểm chung và vị trí

Peroxisomes là các khoang hình cầu được bao quanh bởi một màng duy nhất. Chúng không có bộ gen hoặc ribosome riêng gắn liền với cấu trúc của chúng, trái ngược với các ngăn tế bào khác, chẳng hạn như ty thể hoặc lục lạp, được bao quanh bởi một hệ thống phức tạp gồm hai hoặc ba màng..

Hầu hết các tế bào động vật và thực vật có peroxisomes. Ngoại lệ chính là hồng cầu hoặc hồng cầu.

Các enzyme liên quan đến chuyển hóa oxy hóa được tìm thấy trong cấu trúc này. Quá trình oxy hóa của một số sản phẩm tạo ra hydro peroxide, vì hydrogens của các chất này được chuyển đến các phân tử oxy.

Hydrogen peroxide là một chất độc hại cho tế bào và phải được loại bỏ. Do đó, peroxisome chứa enzyme catalase, cho phép chuyển đổi nó thành các phân tử nước và oxy.

Sự đa dạng của peroxisomes

Peroxisomes là các bào quan khá đa dạng. Tùy thuộc vào loại tế bào và loài nghiên cứu, chúng có thể thay đổi thành phần enzyme bên trong. Theo cùng một cách, chúng có thể thay đổi theo các điều kiện môi trường mà chúng tiếp xúc.

Ví dụ, người ta đã chứng minh rằng trong các loại nấm men phát triển với sự hiện diện của carbohydrate, các peroxisome nhỏ. Khi các sinh vật này phát triển trong môi trường giàu methanol hoặc axit béo, peroxisome sẽ lớn hơn để oxy hóa các hợp chất này.

Trong những người bảo vệ của thể loại Trypanosoma (chi này bao gồm các loài gây bệnh T. cruzi, tác nhân gây bệnh Chagas) và các kinetoplastids khác, có một loại peroxisome gọi là glycosoma. Organelle này sở hữu một số enzyme glycolysis.

Trong nấm có cấu trúc gọi là cơ thể của Woronin. Đây là một loại peroxisome tham gia vào việc duy trì cấu trúc tế bào.

Tương tự, có các enzyme trong peroxisomes của một số loài là duy nhất. Ở đom đóm, peroxisome chứa enzyme luciferase, chịu trách nhiệm cho sự phát quang sinh học điển hình của nhóm coleoptera này. Trong nấm thuộc chi Penicillium, peroxisomes chứa các enzyme liên quan đến việc sản xuất penicillin.

Chức năng

Con đường oxy hóa cần thiết cho các tế bào xảy ra trong peroxisome. Chúng có hơn năm mươi loại enzyme có thể làm suy giảm axit béo, axit uric và axit amin. Họ cũng tham gia vào các tuyến tổng hợp lipid. Tiếp theo, mỗi chức năng của nó sẽ được mô tả chi tiết:

Phân hủy axit béo

Sự oxy hóa các axit béo trong peroxisome xảy ra thông qua con đường trao đổi chất gọi là β oxy hóa, kết quả từ việc sản xuất nhóm acetyl. Điều này trái ngược với phản ứng phân hủy tương tự xảy ra trong ty thể, trong đó sản phẩm cuối cùng của sự thoái hóa axit béo là carbon dioxide và ATP.

Không giống như các tế bào động vật, trong đó β quá trình oxy hóa xảy ra trong ty thể và trong peroxisome, trong nấm men, nó chỉ xảy ra ở peroxisome.

Các nhóm acetyl có thể được vận chuyển đến các ngăn tế bào khác và được đưa vào con đường sinh tổng hợp các chất chuyển hóa thiết yếu.

Suy thoái các sản phẩm độc hại

Peroxisomes tham gia vào các phản ứng giải độc, đặc biệt là ở gan và thận.

Peroxisomes có thể làm suy giảm các chất độc hại xâm nhập vào máu, chẳng hạn như rượu, phenol, axit formic và formaldehyd. Những phản ứng oxy hóa tạo ra hydro peroxide.

Tên của organelle được đưa ra bởi việc sản xuất phân tử này. Để làm suy giảm nó, nó sở hữu enzyme catalase, xúc tác cho phản ứng hóa học sau đây tạo ra các chất vô hại cho tế bào, nước và oxy:

2 giờ2Ôi2 -> H2O + O2

Tổng hợp các phân tử sinh học

Trong các tế bào động vật, sự tổng hợp cholesterol và dolichol xảy ra trong peroxisome và trong mạng lưới nội chất. Cholesterol là một lipid thiết yếu của một số mô. Sự hiện diện của nó trong màng plasma quyết định tính lưu động của nó. Nó cũng được tìm thấy trong huyết tương.

Dolichol, giống như cholesterol, là một lipid và có trong màng tế bào, đặc biệt là trong mạng lưới nội chất.

Peroxisomes cũng tham gia vào quá trình tổng hợp axit mật, thành phần của mật. Các hợp chất này có nguồn gốc từ cholesterol. Chức năng chính của mật là xà phòng hóa chất béo trong ruột, hoạt động như một loại chất tẩy.

Plasmalogens là các phân tử có bản chất lipid, được đặc trưng bởi sự hiện diện của liên kết loại ether. Lipid này được tìm thấy như một thành phần không thể thiếu của màng tế bào tạo nên các mô của tim và não. Peroxisomes tham gia vào hai bước đầu tiên tạo ra các lipid này.

Vì lý do này, khi một số sự cố tế bào xảy ra ở cấp độ peroxisome, nó có thể biểu hiện ở những bất thường về thần kinh. Một ví dụ về các bệnh lý này là hội chứng Zellweger.

Peroxisome trong thực vật

Glioxysome

Các nhà máy có chứa các loại bào quan chuyên biệt peroxisome được gọi là glyoxysome. Chức năng là lưu trữ các chất và làm giảm lipid. Chúng được tìm thấy chủ yếu trong hạt giống.

Một phản ứng điển hình của thực vật xảy ra trong glyoxysome: chuyển đổi axit béo thành glucose.

Con đường trao đổi chất này được gọi là chu trình glyoxylate và khá giống với chu trình axit citric. Để đạt được sự chuyển đổi này, hai phân tử acetyl CoA được sử dụng để sản xuất axit succinic, sau đó chuyển sang glucose.

Cây mọc ra từ hạt chưa hoạt động quang hợp. Để bù đắp cho thực tế này, họ có thể sử dụng các carbohydrate này từ glyoxysome cho đến khi cây có thể tự tổng hợp chúng. Quá trình này là cần thiết cho sự nảy mầm chính xác của hạt giống.

Việc chuyển đổi axit béo thành carbohydrate là không thể trong các tế bào động vật, vì chúng không có các enzyme của chu trình glyoxylate.

Quang dẫn

Peroxisomes tham gia vào quá trình hô hấp trong tế bào thực vật. Chức năng chính của nó theo cách này là chuyển hóa các sản phẩm thứ cấp được hình thành trong quá trình quang hợp.

Enzim rubisco (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase / oxyase) tham gia vào quá trình cố định carbon dioxide. Tuy nhiên, enzyme này có thể lấy oxy và không phải carbon dioxide. Như tên của enzyme chỉ ra, nó là một carboxylase và oxyase cùng một lúc.

Một trong những hợp chất được tạo ra bởi con đường oxy hóa thay thế này là phosphoglycolate. Sau khi được chuyển đổi thành glycolate, phân tử này được gửi đến peroxisome, nơi quá trình oxy hóa của nó xảy ra với glycine.

Glycine có thể được đưa đến ty thể, nơi nó trở thành serine. Các serine trở lại peroxisome và trở thành glycerate. Loại thứ hai vượt qua lục lạp và có thể được đưa vào chu trình Calvin.

Nói cách khác, peroxisome giúp thu hồi các nguyên tử cacbon, vì phosphoglycolate không phải là chất chuyển hóa hữu ích cho cây.

Cấu trúc

Peroxisomes có cấu trúc rất đơn giản. Chúng được bao quanh bởi một màng lipid duy nhất.

Vì các ngăn này không có bất kỳ loại vật liệu di truyền nào, tất cả các protein cần thiết cho chức năng của chúng phải được nhập khẩu. Các protein phải được vận chuyển đến peroxisome được tổng hợp bởi các ribosome và được vận chuyển từ cytosol đến đích cuối cùng của chúng.

Nhãn chỉ ra vị trí của một loại protein nhất định đối với peroxisomes được đặc trưng bằng cách chứa một chuỗi serine, lysine và leucine trong carbon cuối của chuỗi protein. Nhãn này được gọi là PTS1 cho từ viết tắt bằng tiếng Anh, tín hiệu nhắm mục tiêu peroxisome 1.

Ngoài ra còn có các nhãn khác chỉ ra vị trí của protein trong peroxisome, chẳng hạn như sự hiện diện của chín axit amin tại điểm cuối amino gọi là PTS2. Theo cách tương tự, phospholipid được tổng hợp trong mạng lưới nội chất và được đưa đến peroxisome.

Chúng tương tự như lysosome, ngoại trừ nguồn gốc của chúng. Các lysosome mọc lên từ hệ thống màng của các tế bào. Peroxisomes, như ty thể và plastid, có thể sao chép bằng cách phân chia. Nhờ sự kết hợp của protein và lipid, peroxisome có thể phát triển và tách thành hai ngăn riêng biệt.

Nguồn gốc

Trước đây, người ta đã đề xuất rằng peroxisomes có nguồn gốc từ một quá trình nội sinh; Tuy nhiên, quan điểm này đã được đánh giá cao.

Bằng chứng gần đây đã cho thấy sự tồn tại của một mối quan hệ chặt chẽ giữa mạng lưới nội chất và peroxisomes, hỗ trợ cho giả thuyết rằng chúng có nguồn gốc từ mặt lưới.

Tài liệu tham khảo

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Sinh học. Ed. Panamericana Y tế.
  2. Cooper, G. M. (2000). Tế bào: Một phương pháp tiếp cận phân tử. Tái bản lần 2. Cộng sự
  3. Gabaldón, T. (2010). Sự đa dạng và tiến hóa của Peroxisome. Giao dịch triết học của Hiệp hội Hoàng gia B: Khoa học sinh học, 365(1541), 765-773.
  4. Tạm biệt, H. (2005). Sinh học tế bào và phân tử. Ed. Panamericana Y tế.
  5. Terlecky, S. R., & Walton, P. A. (2005). Sinh học và sinh học tế bào của Peroxisomes trong sức khỏe và bệnh tật của con người. Trong Sinh học của bào quan tế bào (trang 164-175). Springer, Boston, MA.
  6. Titorenko, V. I., & Rachubinski, R. A. (2004). Peroxisome: sắp xếp các quyết định phát triển quan trọng từ bên trong tế bào. Tạp chí sinh học tế bào, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). Giới thiệu về vi sinh. Ed. Panamericana Y tế.