PEROXISOMES: MGA KATANGIAN, PAG-ANDAR, ISTRAKTURA, BIOGENESIS - BIOLOGY - 2024

Ang mga peroxisome , na kilala rin bilang mga microbodies, ay maliit na organelles, halos kapareho sa mga lysosome, na sinuspinde sa cytosol ng karamihan sa mga eukaryotic cells.

Kung paanong ang katawan ng tao ay may mga organo na gumaganap ng iba't ibang mga pag-andar upang mapanatili itong buhay, ang mga cell ay mayroon ding mga ito at sila ang tinatawag nating "organelles" o "organelles".

Schematic ng isang microbe cell na nagpapakita ng isang peroxisome (peroxisome), isang mitochondrion (mitochondriom) at ang nucleus (nucleus) (Pinagmulan: CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Kung paanong ang puso ay nagpapahit ng dugo hanggang sa natitirang bahagi ng katawan, ang ilong at baga ay ginagamit upang huminga, ang tiyan ay tumatanggap ng pagkain at nagsisimula sa panunaw nito, at ang utak ay namamahala sa pag-uugnay sa lahat (upang magbigay ng ilang mga halimbawa). Ang mga organelles ay mahalaga para sa marami sa mga pag-andar ng mga cell.

Kabilang sa ilan sa mga cellular organelles ay mga peroxisom, na inilarawan noong 1960 ni Christian René de Duve, ang parehong mananaliksik na bumuo ng mga diskarte sa pagbubukod ng subcellular upang paghiwalayin ang iba't ibang mga cellular organelles batay sa kanilang density.

ibinahagi ni de Duve, noong 1974, ang Nobel Prize sa Physiology at Medicine kasama sina Albert Claude at George Palade salamat sa kanilang trabaho sa mga pamamaraan na ito at ang pagtuklas ng mga peroxisome.

Ang pangalan ng mga organelles na ito ay nagmula sa panloob na paggawa ng hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ ), isang by-product ng mga reaksyong pagbabawas ng oksihenasyon na nagaganap sa kanila at kung saan ay potensyal na nakakalason sa mga cell (maaari itong umepekto sa maraming iba pang mga molekula ), kaya mabilis itong pinanghihinalaan.

Sa isang cell maaaring magkaroon ng hanggang sa 500 peroxisome na "paglangoy" sa cytosol, ngunit ang bilang at laki ng mga organelles na ito ay nakasalalay hindi lamang sa uri ng cell na pinag-uusapan, ngunit sa estado ng pisyolohikal ng cell at ang kapaligiran na nakapaligid dito.

Pangkalahatang katangian ng peroxisomes

Mayroong maraming mga katangian na may mga peroxisome na ginagawang katulad ng iba pang mga cellular organelles at, sa parehong oras, ibang-iba. Narito ang isang maikling listahan ng ilan sa mga pinakamahalagang:

- Ang mga ito ay maliit na organelles na napapalibutan ng isang simpleng lamad, na naghihiwalay sa kanila mula sa natitirang mga molekula at mga organelles sa cytosol.

- Ang isang malaking bahagi ng kung ano ang nasa loob ng mga ito, lalo na ang mga protina at enzymes, ay synthesized sa cytosol ng cell na kung saan nabibilang sila sa pamamagitan ng mga libreng ribosom, na mga komplikadong protina na may kakayahang mamamagitan sa pagsasalin ng messenger RNA (mRNA ) mula sa nucleus at nagmula sa transkrip ng isang naibigay na gene.

- Wala silang sariling genome, iyon ay, walang DNA o makinarya na kinakailangan para sa pagproseso nito (pagtitiklop, transkripsyon at pagsasalin, halimbawa).

- Sila ay pinarami ng dibisyon.

- Sa loob maaari kang makahanap ng hanggang sa 50 iba't ibang mga digestive enzymes at ang kanilang mga pangalawang produkto (mapanganib para sa mga cell).

- Ang kanilang laki at numero ay maaaring mag-iba nang malaki mula sa isang cell patungo sa isa pa, dahil nakasalalay sila sa mga intracellular na kondisyon (ang mga ito ay hindi magagawa) at ang uri ng cell.

Mga Tampok

Ang mga peroxisome ay nagtutupad ng iba't ibang mga pag-andar sa loob ng isang cell, marami sa mga ito na nauugnay sa mga enzyme na nasa loob nito.

- Mga reaksyon ng Oxidative

Sa loob ng peroxisome, maraming reaksyon ng pagbabawas ng oksihenasyon, ito ang palitan ng mga electron sa pagitan ng isang tambalan at isa pa, sa pangkalahatan ay na-catalyzed ng mga protina na may aktibidad na enzymatic (enzymes).

Ang mga reaksyong pagbabawas ng oksihenasyon sa mga perokisom ay karaniwang gumagawa ng hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ ), isang tambalang nakakapinsala sa mga cell.

Gayunpaman, sa loob ng peroxisomes mayroong isang enzyme na tinatawag na catalase, na responsable sa pagpabagsak ng hydrogen peroxide upang mabuo ang tubig o paggamit nito upang i-oxidize ang iba pang mga compound.

Ang kakayahang maglaman ng mga reaksyong ito sa loob ay malapit na nauugnay sa iba pang mga pag-andar na ginagawa ng mga cellular organelles na ito, yamang ang metabolic degradation ng maraming mga molekula ay nagpapahiwatig ng kanilang oksihenasyon.

Kung wala ang mga reaksyon ng oxidative ng mga peroxisom, ang akumulasyon ng mga compound tulad ng mga long-chain fatty acid, halimbawa, ay maaaring maging sanhi ng malaking pinsala sa mga selula ng nerbiyos sa utak.

- Enerhiya metabolismo

Ang mga peroxisome ay nakikilahok sa paggawa ng ATP, na siyang pangunahing enerhiya na "pera" ng isang cell.

Ang isa sa mga paraan na ginagawa nila ito ay sa pamamagitan ng pagbawas sa mga fatty acid (kung ano ang taba at maraming mga lipid ay gawa sa), digesting ethanol (isang uri ng alkohol) at amino acid (ang "mga bloke ng gusali" na bumubuo ng mga protina), at iba pa.

Sa mga cell ng hayop ang karamihan sa mga fatty acid ay degraded sa mitochondria at isang maliit na bahagi ang naproseso sa mga peroxisome, ngunit sa mga lebadura at halaman ay ang pagpapaandar na ito ay halos eksklusibo sa mga peroxisome.

- Biosynthesis

Ang mga peroxisome ay gumagana din sa paggawa ng mga molekula na bahagi ng mga lamad ng cell. Ang mga molekulang ito ay kilala bilang plasmallogens at isang napakahalagang uri ng lipid para sa utak at mga selula ng puso (heart) (mga) puso ng mga tao at iba pang mga mammal.

Ang iba pang mga lipid na synthesized sa mga peroxisome at kasama ang pakikilahok ng endoplasmic reticulum (isa pang napakahalagang cellular organelle) ay kolesterol at dolichol, na mahalaga para sa paggana ng mga cell.

Sa maraming mga hayop na mammalian, halimbawa, ang mga peroxisom ng mga selula ng atay ay nakikilahok din sa synthesis ng mga acid ng bile, na nagmula sa kolesterol at napakahalaga para sa pagtunaw ng mga taba na nilalaman sa pagkain na naproseso sa tiyan at pagkatapos sa maliit na bituka.

Istraktura

Ang mga peroxisome ay mga lamad na organelles, ngunit hindi katulad ng mga lamad na nakikita sa iba pang mga organelles tulad ng mitochondria at chloroplast, halimbawa, mayroon silang isang solong lamad at hindi isang dobleng lamad.

Ang hitsura nito ay hindi palaging, iyon ay, maaari itong magbago. Gayunpaman, sila ay karaniwang mga spherical organelles na may isang average na diameter sa pagitan ng 0.2 at 1 μm, iyon ay, isang milyon ng isang metro.

Mga pangunahing diagram ng istraktura ng isang peroxisome (Pinagmulan: Thuresson / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Kapag ang mga ito ay hindi spherical sa hugis, kung gayon maaari silang makita bilang maliit na mga tubule na may iba't ibang laki, na konektado sa bawat isa (tiyak na sila ay mga peroksisista sa paghahati).

Kadalasan ay mayroon silang isang crystalline center o nucleus, na inilalarawan ng mga siyentipiko sa paraang ito sa pamamagitan ng kung paano nila ito tinitingnan sa ilalim ng mikroskopyo, marahil bilang isang resulta ng malaking halaga ng protina sa loob nila.

Biogenesis (pinagmulan)

Bagaman ang mga peroxisome ay hindi naglalaman ng DNA sa loob, iyon ay, wala silang sariling genome, maaari silang mahati sa pamamagitan ng budding o fission.

Ang prosesong ito ay nakasalalay sa dami ng mga protina at materyales upang makabuo ng mga bagong lamad na mayroon sila sa kanilang pagtatapon, na "nai-import" mula sa cytosol.

Sa mga nakikilahok?

Ang endoplasmic reticulum ay may pananagutan para sa parehong synthesis ng phospholipids na bumubuo ng peroxisome membrane, at synthesis ng ilan sa mga protina nito, ito sa pamamagitan ng nauugnay na ribosom nito.

Ang mga ribosom (aktwal na naroroon sa cytosol bilang "libreng polyribosome") ay ang nagsasalin sa karamihan ng mga protina. Ang mga protina na ito ay maaari lamang makapasok sa loob ng mga peroxisome kung mayroon silang isang espesyal na label o "marka".

Kung wala ang mga marka na ito, ang mga protina ay hindi makikilala ng iba pang mga protina sa peroxisome membrane at samakatuwid ay hindi maaaring dumaan.

Kaya, kung ang mga ribosom na nakakabit sa magaspang na endoplasmic reticulum (RER) at ang mga libre sa cytosol ay "nagpapadala" ng sapat na materyal sa mga peroxisome, maaari itong mahati sa dalawa.

Peroxisomes sa mga cell ng hayop

Ang mga cell ng hayop ay maraming mga peroxisome at lysosome, magkakatulad na mga organelles na responsable para sa "pag-recycle" ng iba pang mga organelles at iba't ibang uri ng mga molekula na may iba't ibang laki.

Ang mga selula ng ilang mga hayop (ngunit hindi sa mga tao), halimbawa, ay may mga peroxisom na may kakayahang masira ang uric acid, na sa pangkalahatan ay isang basurang mayaman sa nitrogen, na ang akumulasyon kung saan sa dugo ay maaaring magkaroon ng hindi kanais-nais na mga epekto.

"Kakaiba" function

Bilang karagdagan sa lahat ng mga pag-andar na nabanggit sa itaas, ang mga peroxisome ay nagsasagawa ng mga partikular na pag-andar sa ilang mga hayop. Ang mga Fireflies at iba pang mga insekto, halimbawa, ay gumagamit ng isang enzyme sa peroxisomes ng kanilang mga cell upang makahanap ng mga kasintahan at, sa ilang mga kaso, upang hanapin ang kanilang pagkain.

Ang enzyme na ito ay kilala bilang luciferase. Tinutulungan ng Luciferase ang mga lalaki na gumawa ng isang maliwanag na "flash" ng ilaw, na maaaring berde o dilaw, at nagsisilbi upang maakit ang mga babae ng parehong species.

Ang tagal ng bawat flash at ang pagitan kung saan lumilitaw ang mga ito ay tiyak sa bawat species, upang makilala ng mga babae ang mga lalaki sa dilim ng gabi. Sa ilang mga species, ang babae ay gumagawa din ng isang flash, at sa iba, nagpapalabas siya ng isang ilaw na umaakit sa lalaki na kainin ito.

Binagong mga peroxisom

Tulad ng pagkakaroon ng mga halaman ng glyoxysome, na kung saan ay isang uri ng peroxisome na dalubhasa sa isang tiyak na metabolic pathway, ang ilang mga hayop na hayop ay nagtataglay ng mga binago na peroxisome.

Ang mga Kinetoplastids, isang pangkat ng mga parasito na nagiging sanhi ng iba't ibang mga sakit sa mga tao at iba pang mga hayop, ay may isang uri ng "nabagong peroxisome" na kilala bilang isang glycosome.

Natatanggap ng mga glycosome ang pangalang ito dahil naglalaman sila ng mga enzyme na kinakailangan para sa pagproseso ng glucose (glycolytic enzymes), pati na rin ang iba pang mga enzymes na nakikilahok sa iba pang mga metabolic pathways upang makakuha ng enerhiya.

Peroxisomes sa mga cell cells

Ang mga cell cells ay naglalaman din ng mga peroxisome at ang mga ito ay may napakahalagang pag-andar para sa paggana ng mga halaman, bilang karagdagan sa mga pag-andar na ibinahagi sa mga peroxisom ng iba pang mga uri ng mga cell.

- Glyoxylate cycle

Sa mga buto, halimbawa, ang mga peroxisom ng kanilang mga cell ay responsable para sa pag-convert ng mga nakaimbak na taba sa mga karbohidrat, na siyang hilaw na materyal na kinakailangan para sa pagbuo ng punla na magsisibol.

Ang proseso ng kung saan ang mga peroxisom ng halaman ay gumaganap ng pagpapaandar na ito ay kilala bilang ang glyoxylate cycle, na kung saan ay itinuturing na isang variant ng Krebs cycle, na ang dahilan kung bakit tinutukoy ng ilang mga teksto ang mga peroxisome bilang mga glyoxysomes.

- Photorespiration

Sa mga halaman, ang mga organelles na ito ay kasangkot din sa isang proseso na kilala bilang photorespiration, na binubuo ng isang metabolic path na "salungat" sa potosintesis, dahil ang oxygen ay hindi ginawa, ngunit sa halip ay natupok, at ang carbon dioxide ay pinakawalan nang hindi nakakakuha ng ATP. .

Sa kabila ng nasa itaas, ang prosesong ito ay kilala rin bilang "pagbawi ng carbon", dahil ang mga peroxisome ay tumatanggap mula sa mga chloroplast (isa pang organelle ng mga selula ng halaman) isang compound ng kemikal na tinatawag na glycolate, na nagko-convert sa isa pang compound na tinatawag na glycine (a Amino Acid).

Ang glycine na ginawa sa mga peroxisom ng halaman ay dinadala sa mitochondria (ang organelle kung saan nangyayari ang paghinga at synthesis ng malaking halaga ng ATP). Sa mitochondria, ang glycine na ito ay na-convert sa serine, isa pang amino acid, na ibabalik sa peroxisome.

Ang serine, na minsan sa peroxisome, ay na-convert sa gliserate at mula doon ay ipinadala ito muli sa chloroplast. Ang lahat ng prosesong ito ay hindi humantong sa paggawa ng enerhiya, ngunit sa paggamit ng mga carbon atoms na nakakabit sa glycolate.

Mga nakakahilo na sakit

Mayroong iba't ibang mga uri ng "karamdaman" na nauugnay sa mga peroxisom. Kadalasan, ang mga karamdaman na ito ay may kinalaman sa mutations sa mga gene na kasangkot sa biogenesis ng mga organelles na ito, o, kahit na sa mga gen na naka-encode ng mga enzymes o mga protina sa transportasyon.

Dahil mayroon silang sangkap na genetic, ang mga karamdaman na ito ay karaniwang congenital (sila ay minana mula sa mga magulang hanggang sa mga bata) na maaaring magkaroon ng katamtaman o malubhang kahihinatnan, depende sa kaso.

Zellweger syndrome

Ang sindrom na ito, kahit na bihirang, ay kasama ang ilan sa mga pinaka matinding kondisyon. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng kumpletong kawalan o sa pamamagitan ng isang malaking pagbawas sa bilang ng mga kromosom sa mga cell ng katawan.

Ang genetic mutations na nagdudulot ng sindrom na ito ay nagdudulot din ng akumulasyon ng mga compound na mayaman sa mga elemento tulad ng iron at tanso, at ng napakahabang mga chain fatty fatty sa dugo at iba pang mga tisyu tulad ng atay, utak at bato.

Ano ang mga kahihinatnan?

Ang mga batang bata na apektado ng sindrom na ito ay karaniwang ipinanganak na may mga deformities ng mukha (facial) at ilang mga kapansanan sa intelektwal. Maaari silang magdusa mula sa mga problema sa paningin at pandinig, pati na rin ang mga problema sa gastrointestinal at atay, kaya karaniwang hindi sila nabubuhay nang higit sa isang taon.

Iba pang mga nauugnay na sindrom

Mayroong iba pang mga sakit na may kaugnayan sa mga depekto sa peroxisome. Kabilang dito ang Neonatal Adrenoleukodystrophy (NALD, Neonatal Adrenoleukodystrophy) at Childhood Refsum Disease.

Ang parehong mga sakit ay nailalarawan sa huli na pagsisimula ng mga sintomas, na karaniwang nakikita sa panahon ng pagkabata, upang ang mga pasyente ay maaaring mabuhay sa maagang gulang.

Mga Sanggunian

1. British Lipunan ng Cell Biology. (nd). Nakuha noong Abril 13, 2020, mula sa www.bscb.org/learning-resource/softcell-e-learning/peroxisome/.
2. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Ang cell: Molekular na diskarte. Medicinska naklada.
3. De Duve, CABP, & Baudhuin, P. (1966). Peroxisomes (microbodies at mga kaugnay na mga particle). Mga pagsusuri sa physiological, 46 (2), 323-357.
4. Mga editor ng Encyclopaedia Britannica. (2014). Encyclopaedia Britannica. Nakuha noong Abril 13, 2020, mula sa www.britannica.com/science/peroxisome.
5. Hu, J., Baker, A., Bartel, B., Linka, N., Mullen, RT, Reumann, S., & Zolman, BK (2012). Mga halaman peroxisome: biogenesis at pag-andar. Ang Cell Cell, 24 (6), 2279-2303.
6. Lazarow, PB, & Fujiki, Y. (1985). Biogenesis ng peroxisomes. Taunang pagsusuri ng cell biology, 1 (1), 489-530.
7. Roels, F., Baes, M., & Delanghe, S. (Eds.). (2012). Mga karamdaman sa peroxisomal at regulasyon ng mga gene (Tomo 544). Springer Science & Business Media.
8. Van den Bosch, H., Schutgens, RBH, Wanders, RJA, & Tager, JM (1992). Biochemistry ng peroxisomes. Taunang pagsusuri ng biochemist.