ลักษณะเปอร์ออกไซด์, ตำแหน่ง, หน้าที่และโครงสร้าง

peroxisomes พวกมันคือออร์กาเนลเซลทรงกลมโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.2-1.0 ไมครอนและล้อมรอบด้วยเมมเบรน พวกมันถูกพบในเซลล์ของสัตว์และพืชและมีเอ็นไซม์ที่จำเป็นสำหรับเส้นทางเมแทบอลิซึมที่เชื่อมโยงกับกระบวนการออกซิเดชั่นของสารชีวโมเลกุล (กรดอะมิโนและกรดไขมัน) หรือสารพิษ (แอลกอฮอล์).

เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการเหล่านี้เรียกว่าออกซิเดสซึ่งเกี่ยวข้องกับเส้นทางสังเคราะห์ เพอรอกซิโซมมีเอนไซม์พิเศษ: คาตาเลสซึ่งสามารถกำจัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้₂O₂) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์รองที่เกิดจากการย่อยสลายสารพิษ.

โปรดทราบว่าสารที่เป็นอันตรายนี้อาจเกิดขึ้นและถูกกำจัดในอวัยวะเดียวกันดังนั้นเซลล์จึงไม่เคยสัมผัสกับสารนี้ เพอโรซิโซมถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2497 โดยโยฮันเนสโรโดดินแห่งสวีเดนในขณะที่ศึกษาสัณฐานวิทยาของไตในเลือด เริ่มแรกพวกเขาถูกเรียกว่าร่างเล็ก ๆ.

ต่อมาในปีพ. ศ. 2509 กลุ่มนักวิจัยได้อธิบายคุณสมบัติทางชีวเคมีของออร์แกเนลล์ใหม่และกำหนดชื่อของรอกซ์ซิโซมเนื่องจากการผลิตและการย่อยสลายของ₂O₂.

ดัชนี

• 1 ลักษณะทั่วไปและที่ตั้ง
  • 1.1 ความหลากหลายของเปอร์ออกไซด์
• 2 ฟังก์ชั่น
  • 2.1 การสลายตัวของกรดไขมัน
  • 2.2 การสลายตัวของผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษ
  • 2.3 การสังเคราะห์ชีวโมเลกุล
• 3 Peroxisome ในพืช
  • 3.1 Glioxysomes
  • 3.2 การรับแสง
• 4 โครงสร้าง
• 5 แหล่งกำเนิด
• 6 อ้างอิง

ลักษณะทั่วไปและที่ตั้ง

Peroxisomes เป็นช่องทรงกลมที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรนเดี่ยว พวกเขาไม่มีจีโนมหรือไรโบโซมของตัวเองที่แนบมากับโครงสร้างของพวกเขาในทางตรงกันข้ามกับช่องโทรศัพท์มือถืออื่น ๆ เช่นไมโทคอนเดรียหรือคลอโรพลาสต์ซึ่งล้อมรอบด้วยระบบที่ซับซ้อนของเยื่อสองหรือสาม.

เซลล์สัตว์และพืชส่วนใหญ่มีเปอร์ออกไซด์ ข้อยกเว้นหลักคือเซลล์เม็ดเลือดแดงหรือเม็ดเลือดแดง.

เอ็นไซม์ที่เกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึมออกซิเดชั่นพบได้ในโครงสร้างนี้ ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของผลิตภัณฑ์บางชนิดทำให้เกิดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เนื่องจากไฮโดรเจนของสารตั้งต้นเหล่านี้จะถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุลออกซิเจน.

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นสารพิษต่อเซลล์และจะต้องกำจัดออกไป ดังนั้น peroxisomes จึงมีเอนไซม์ catalase ซึ่งช่วยให้สามารถเปลี่ยนเป็นโมเลกุลของน้ำและออกซิเจน.

ความหลากหลายของเปอร์ออกไซด์

Peroxisomes เป็นอวัยวะที่มีความหลากหลายมาก ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์และชนิดของการศึกษาพวกเขาสามารถปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของเอนไซม์ภายใน ในทำนองเดียวกันพวกเขาสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามสภาพแวดล้อมที่พวกเขาสัมผัส.

ตัวอย่างเช่นได้รับการพิสูจน์แล้วว่าในยีสต์ที่เติบโตต่อหน้าคาร์โบไฮเดรตนั้น เมื่อสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เติบโตในสภาพแวดล้อมที่อุดมไปด้วยเมทานอลหรือกรดไขมันเปอร์ออกไซด์จะมีขนาดใหญ่กว่าเพื่อออกซิไดซ์สารเหล่านี้.

ในการประท้วงของประเภท Trypanosoma (สกุลนี้รวมถึงสายพันธุ์ที่ทำให้เกิดโรค T. cruzi, สาเหตุเชิงสาเหตุของโรค Chagas) และ kinetoplastids อื่น ๆ มีประเภทของเปอร์ออกไซด์ที่เรียกว่า glycosoma ออร์แกเนลล์นี้มีเอนไซม์บางตัวของไกลโคไลซิส.

ในเห็ดมีโครงสร้างที่เรียกว่าร่างของ Woronin นี่คือประเภทของเปอร์ออกไซด์ที่มีส่วนร่วมในการบำรุงรักษาโครงสร้างเซลล์.

ในทำนองเดียวกันมีเอนไซม์ใน peroxisomes ของสายพันธุ์บางอย่างที่ไม่ซ้ำกัน ในหิ่งห้อยนั้น peroxisomes จะมีเอนไซม์ luciferase ซึ่งมีหน้าที่ในการเรืองแสงเรืองแสงตามแบบฉบับของ coleoptera กลุ่มนี้ ในเห็ดของสกุล Penicillium, เปอร์ออกไซด์มีเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตเพนิซิลลิน.

ฟังก์ชั่น

เส้นทางการเกิดออกซิเดชันที่จำเป็นสำหรับเซลล์เกิดขึ้นในเปอร์ออกไซด์ พวกเขามีเอนไซม์มากกว่าห้าสิบชนิดที่สามารถย่อยสลายกรดไขมันกรดยูริคและกรดอะมิโน พวกเขายังมีส่วนร่วมในเส้นทางการสังเคราะห์ไขมัน ถัดไปแต่ละฟังก์ชั่นจะอธิบายรายละเอียด:

การเสื่อมสภาพของกรดไขมัน

ออกซิเดชันของกรดไขมันในรอกซีโซมเกิดขึ้นผ่านทางเมแทบอลิซึมที่เรียกว่าβออกซิเดชันซึ่งเป็นผลมาจากการผลิตของกลุ่มอะซิติล ตรงกันข้ามกับปฏิกิริยาการสลายตัวแบบอะนาล็อกที่เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียซึ่งผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการสลายตัวของกรดไขมันคือคาร์บอนไดออกไซด์และเอทีพี.

แตกต่างจากเซลล์ของสัตว์ที่มีการเกิดออกซิเดชันในไมโทคอนเดรียและในรอกซ์ซิโซมในยีสต์มันจะเกิดขึ้นเฉพาะในเปอร์ออกไซด์.

กลุ่ม Acetyl สามารถเคลื่อนย้ายไปยังช่องอื่น ๆ ของเซลล์และรวมอยู่ในเส้นทางการสังเคราะห์ชีวสังเคราะห์ของสารที่จำเป็น.

การสลายตัวของผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษ

เปอร์ออกไซด์มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการล้างพิษโดยเฉพาะในตับและไต.

Peroxisomes สามารถลดสารพิษที่เข้าสู่กระแสเลือดเช่นแอลกอฮอล์ฟีนอลกรดฟอร์มิกและฟอร์มัลดีไฮด์ ปฏิกิริยาออกซิเดชันเหล่านี้ผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์.

ชื่อของออร์แกเนลล์นั้นได้มาจากการผลิตโมเลกุลนี้ เพื่อที่จะย่อยสลายมันมีเอนไซม์ catalase ซึ่งเร่งปฏิกิริยาทางเคมีต่อไปนี้ที่ผลิตสารที่ไม่เป็นอันตรายต่อเซลล์น้ำและออกซิเจน:

2 ชั่วโมง₂O₂ -> เอช₂O + O₂

การสังเคราะห์ชีวโมเลกุล

ในเซลล์สัตว์การสังเคราะห์โคเลสเตอรอลและโดลิซอลนั้นเกิดขึ้นในเปอร์ออกซิโซมและในเอนโดพลาสซึมเรติเคิล คอเลสเตอรอลเป็นไขมันจำเป็นของเนื้อเยื่อบางชนิด การปรากฏตัวของมันในเยื่อหุ้มพลาสมากำหนดความลื่นไหล นอกจากนี้ยังพบในเลือด.

Dolichol เช่นคอเลสเตอรอลเป็นไขมันและมีอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์โดยเฉพาะในเอนโดพลาสซึม reticulum.

Peroxisomes ยังมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์กรดน้ำดีส่วนประกอบของน้ำดี สารประกอบเหล่านี้มีต้นกำเนิดมาจากคอเลสเตอรอล หน้าที่หลักของน้ำดีคือการสะพอนิฟิเคชั่นของไขมันในลำไส้ทำหน้าที่เป็นผงซักฟอกชนิดหนึ่ง.

พลาสม่าโลเจนเป็นโมเลกุลของธรรมชาติของไขมันโดยมีพันธะอีเทอร์อยู่ ไขมันนี้พบว่าเป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งประกอบไปด้วยเนื้อเยื่อของหัวใจและสมอง เปอร์ออกไซด์มีส่วนร่วมในสองขั้นตอนแรกที่ก่อให้เกิดไขมันเหล่านี้.

ด้วยเหตุนี้เมื่อความล้มเหลวของเซลล์เกิดขึ้นในระดับเปอร์รอกซีโซมก็สามารถปรากฏตัวในความผิดปกติของระบบประสาท ตัวอย่างของโรคเหล่านี้คือซิลเวเกอร์ซินโดรม.

เพอรอกซิซิโซมในพืช

glyoxisomes

พืชประกอบด้วยออร์แกเนลล์ชนิดเปอร์รอกซิโซมชนิดพิเศษที่เรียกว่า ฟังก์ชั่นคือการจัดเก็บสารและสลายไขมัน ส่วนใหญ่จะพบในเมล็ด.

ปฏิกิริยาทั่วไปของพืชเกิดขึ้นใน glyoxysomes: การแปลงกรดไขมันเป็นกลูโคส.

วิถีทางเมแทบอลิซึมนี้เรียกว่าวงจร glyoxylate และค่อนข้างคล้ายกับวงจรกรดซิตริก เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงนี้โมเลกุลของ acetyl CoA สองโมเลกุลจะถูกใช้ในการผลิตกรดซัคซินิคซึ่งต่อมาจะผ่านกลูโคส.

พืชที่โผล่ออกมาจากเมล็ดนั้นยังไม่ได้สังเคราะห์แสง เพื่อชดเชยความจริงนี้พวกเขาสามารถใช้คาร์โบไฮเดรตเหล่านี้จาก glyoxysome จนกระทั่งพืชสามารถสังเคราะห์ได้ด้วยตัวเอง กระบวนการนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการงอกที่ถูกต้องของเมล็ด.

การเปลี่ยนกรดไขมันเป็นคาร์โบไฮเดรตเป็นไปไม่ได้ในเซลล์สัตว์เนื่องจากไม่มีเอนไซม์ของวงจร glyoxylate.

photorespiration

Peroxisomes มีส่วนร่วมในกระบวนการรับแสงในเซลล์พืช หน้าที่หลักในวิธีนี้คือการเผาผลาญผลิตภัณฑ์รองที่เกิดขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์แสง.

เอนไซม์ rubisco (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase / oxygenase) มีส่วนร่วมในการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ อย่างไรก็ตามเอนไซม์นี้สามารถรับออกซิเจนได้และไม่ใช่คาร์บอนไดออกไซด์ ดังที่ชื่อของเอนไซม์บ่งบอกว่าเป็น carboxylase และ oxygenase ในเวลาเดียวกัน.

หนึ่งในสารประกอบที่ผลิตโดยเส้นทางออกซิเจนทางเลือกนี้คือฟอสโฟกไกลคอล หลังจากถูกเปลี่ยนเป็น glycolate โมเลกุลนี้จะถูกส่งไปยัง peroxisome ซึ่งการเกิดออกซิเดชันของมันเกิดขึ้นที่ glycine.

สามารถนำ Glycine ไปยังไมโตคอนเดรียซึ่งมันจะกลายเป็นซีรีน ซีรีนจะกลับไปที่ peroxisome และกลายเป็น glycerate หลังผ่านคลอโรพลาสต์และสามารถรวมเข้ากับวงจรคาลวิน.

กล่าวอีกอย่างหนึ่งว่าเปอร์ออกซิโซมช่วยฟื้นฟูคาร์บอนเนื่องจาก phosphoglycolate ไม่ใช่สารที่มีประโยชน์สำหรับพืช.

โครงสร้าง

Peroxisomes มีโครงสร้างที่ง่ายมาก พวกเขาถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรนไขมันเดียว.

เนื่องจากช่องเหล่านี้ไม่มีสารพันธุกรรมใด ๆ โปรตีนทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการทำงานของมันจะต้องถูกนำเข้า โปรตีนที่ต้องขนส่งไปยังเปอร์ออกไซด์จะถูกสังเคราะห์โดยไรโบโซมและถูกส่งจากไซโตโซไปยังปลายทางสุดท้าย.

ฉลากที่ระบุตำแหน่งของโปรตีนบางชนิดที่มีต่อ peroxisomes นั้นมีลักษณะเป็นลำดับของ serine, lysine และ leucine ใน terminal terminal ของโซ่โปรตีน ป้ายกำกับนี้เรียกว่า PTS1 สำหรับคำย่อในภาษาอังกฤษ, สัญญาณการกำหนดเป้าหมายเปอร์รอกซิโซม 1.

นอกจากนี้ยังมีฉลากอื่น ๆ ที่บ่งบอกตำแหน่งของโปรตีนใน peroxisome เช่นการมีอยู่ของกรดอะมิโนเก้าตัวที่ปลายทางของอะมิโนที่เรียกว่า PTS2 ในทำนองเดียวกันฟอสโฟไลพิดจะถูกสังเคราะห์ในเอนโดพลาสซึมเรติเคิลและนำไปสู่ ​​peroxisome.

พวกมันคล้ายกับไลโซโซมยกเว้นที่มาของมัน ไลโซโซมจะงอกจากระบบเมมเบรนของเซลล์ Peroxisomes เช่น mitochondria และ plastids สามารถทำซ้ำได้โดยการหาร ด้วยการรวมตัวกันของโปรตีนและไขมันทำให้ peroxisomes สามารถเจริญเติบโตและแยกออกเป็นสองส่วน.

แหล่ง

ในอดีตมีการเสนอว่า peroxisomes เกิดจากกระบวนการ endosymbiotic อย่างไรก็ตามมุมมองนี้ถูกตั้งคำถามอย่างสูง.

หลักฐานล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการมีอยู่ของความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างเอนโดพลาสซึม reticulum และเปอร์ออกซิโซมซึ่งสนับสนุนสมมติฐานที่ว่าพวกมันมาจากเรติ.

การอ้างอิง

1. Campbell, N. A. , & Reece, J. B. (2007). ชีววิทยา. Ed. Panamericana การแพทย์.
2. Cooper, G. M. (2000). เซลล์: วิธีการระดับโมเลกุล ฉบับที่ 2. ผู้ร่วมงาน Sinauer
3. Gabaldón, T. (2010) ความหลากหลายและวิวัฒนาการของเปอร์ออกไซด์. ปรัชญาการทำธุรกรรมของราชสมาคมข: วิทยาศาสตร์ชีวภาพ, 365(1541), 765-773.
4. Lodish, H. (2005). ชีววิทยาของเซลล์และโมเลกุล. Ed. Panamericana การแพทย์.
5. Terlecky, S. R. , & Walton, P. A. (2005) Biogenesis และชีววิทยาเซลล์ของ Peroxisomes ในสุขภาพและโรคของมนุษย์ ใน การกำเนิดทางชีวภาพของเซลล์ออร์แกเนล (pp. 164-175) สปริงเกอร์บอสตันแมสซาชูเซตส์.
6. Titorenko, V. I. , & Rachubinski, R. A. (2004) The peroxisome: วางแผนการพัฒนาที่สำคัญจากภายในเซลล์ วารสารชีววิทยาเซลล์, 164 (5), 641-645.
7. Tortora, G. J. , Funke, B. R. , และ Case, C. L. (2007). จุลชีววิทยาเบื้องต้น. Ed. Panamericana การแพทย์.