فهم البيروكسيسومات والتنوع والأشكال وردود الفعل والوظائف
فهم بيروكسيسومات (بيروكسيسومات)
هذا البيروكسيسوم (البيروكسيسوم) هو عضية قديمة لديها أو نفذت جميع عمليات التمثيل الغذائي للأكسجين في الخلايا حقيقية النواة البدائية. ثم يتراكم الأكسجين الذي تنتجه بكتيريا التمثيل الضوئي في الغلاف الجوي. هذا بالطبع سيجعل الأكسجين سامًا من بعض الخلايا.
هذا البيروكسيسوم هو أحد العضيات المحاطة بغشاء واحد من الدهون المغلفة ويحتوي أيضًا على بروتينات ماصة (مستقبلات). هذه البيروكسيسومات لها مهمة في تقليل (الأكسجين) الموجود في الخلايا وأيضًا إجراء تفاعلات مؤكسدة. تحتوي هذه البيروكسيسومات أيضًا على إنزيمات تنقل الهيدروجين من جميع أنواع الركائز إلى الأكسجين. ينتج بيروكسيد الهيدروجين كمنتج ثانوي ، والذي أصبح فيما بعد مصدرًا لاسم العضية الذي - التي.
ج. Rhodin في عام 1954 ، أوضح طالب طب من السويد عن العضيات الموجودة في الزنزانة. بعد ذلك ، تم تطوير التفسير والتحقيق فيه أيضًا من قبل عالم الخلايا ، وهو كريستيان دي دوف في عام 1967 الذي جاء من بلجيكا.
هيكل بيروكسيسوم
ليس من السهل العثور على هيكل هذه البيروكسيسومات ، بسبب الاختلاف الصغير في الكثافة مع الجسيمات الحالة. لهذا السبب ، تم إجراء الحقن باستخدام منظف Triton WR-1339 واستمر أيضًا باستخدام المجهر الإلكتروني (Bianch and Sheeler ، 1980 ؛ كلينسميث وأيضًا كيش ، 1988).
تشير نتائج هذا الحقن إلى أن البيروكسيسومات لها طابع فريد. صغير مثل الكرة ، له حجم بين الميتوكوندريا والريبوزومات. نظرًا لصغر حجمها ، حوالي 0.2 - 2 متر ، يتم تجميع هذه البيروكسيسومات في كائنات دقيقة.
وظيفة البيروكسيسوم
وتتمثل وظيفتها الرئيسية في تبسيط الأحماض الدهنية الطويلة عن طريق أكسدة بيتا.
عندما تكون في الخلايا الحيوانية ، فإن الأحماض الدهنية المنتجة ستكون طويلة لتشكيل سلاسل متوسطة ، والتي بعد ذلك سيتم نقله إلى الميتوكوندريا وينتهي بالتحلل إلى ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون ماء.
فيما يلي وظائف أخرى للبيروكسيسومات:
- كمنتج لإنزيم الكاتلاز وأيضًا أوكسيديز ، الذي لديه أو لديه وظيفة تمكنه من نقل الهيدروجين من الركيزة بحيث يمكن أو يمكن أن يتفاعل مع الأكسجين ويمكنه أو يمكنه إنتاج بيروكسيد الهيدروجين أو أيضًا H2O2 كمنتج آخر.
- كوقود للتنفس الخلوي الناتج عن تكسير الأحماض الدهنية إلى أشكال جزيئية صغيرة.
- في خلايا الكبد ، يمكن لهذه الوظيفة أو يمكنها تحييد السموم التي يسببها الكحول والمركبات الكيميائية الضارة الأخرى.
دور البيروكسيسومات في الخلايا النباتية
نجح خبير نبات من أمريكا في العثور على إنزيمين رئيسيين لهما دور مهم في بيروكسيسومات النبات ، وهما أوكسيديز وحمض الكاتلاز. وتتمثل الوظيفة في مساعدة النباتات في عملية التنفس الضوئي ، جنبًا إلى جنب مع عضيات الخلية الأخرى مثل البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا ، والتي تشكل شبكة خلايا 3 في 1. هذا ، بالطبع ، هو السبب في أنه غالبًا ما يُلاحظ أن خلايا العضية الثلاثة دائمًا ما تكون قريبة من بعضها البعض.
يُعرَّف التنفس الضوئي بأنه التنفس الذي يحدث عند الإضاءة. وفقًا لخبير المصنع ، ينص على أن عملية التنفس الضوئي في النباتات ستتم في وقت واحد مع التنفس الطبيعي.
الفرق هو الاستجابة للأكسجين في الغلاف الجوي الخارجي ، والذي يكون مشبعًا بالتنفس الطبيعي تصل نسبة الأكسجين إلى 2٪ ، بينما تستمر الزيادة في عملية التنفس الضوئي حتى يتم إنتاج الأكسجين وصلت إلى 21٪.
إذا كان RuBP في عملية التمثيل الضوئي للنبات يتحد مع ثاني أكسيد الكربون ، فسوف ينتج جزيئين من حمض الفوسفوجليسيريك. ومع ذلك ، عندما يتحد RuBP مع الأكسجين ، فإنه ينتج بعد ذلك جزيء من phosphoglycerate. علاوة على ذلك ، يخضع حمض الفوسفوجليسيريك هذا لتفاعل إزالة الفسفرة بواسطة إنزيم الفوسفاتيز الذي يشكل حمض الجليكوليك.
يحدث التكوين في بلاستيدات خضراء ، ثم ينتقل الجليكولات بعد ذلك نحو يتم بعد ذلك أكسدة البيروكسيسومات بواسطة أوكسيديز جليكولات لإنتاج الجليوكسيلات والهيدروجين بيروكسيد. علاوة على ذلك ، سيتم تقسيم بيروكسيد الهيدروجين إلى أكسجين وماء بواسطة الكاتلاز. بعد ذلك ينتج بعض حمض الجليوكسيليك حمض الجليسين.
بعد ذلك ، سيتحد حموض الجلايسين في الميتوكوندريا لتكوين حمض السيرين وثاني أكسيد الكربون. التفاعلات التي تسببها هذه الإنزيمات هي المصدر الرئيسي للاستنشاق الضوئي لثاني أكسيد الكربون. بعد ذلك ، سيعود السيرين إلى البيروكسيسوم عن طريق المرور بجميع أنواع التفاعلات لتشكيل الجلسرات. سيتم مساعدة الغليسيرات في البلاستيدات الخضراء بواسطة إنزيم غليسيرات كيناز وجزيء واحد من ATP ، لتكوين جزيء واحد من حمض الفوسفوجليسيريك وجزيء واحد من ADP.
خصائص البيروكسيسومات
في خصائصها أو خصائصها ، تستخدم البيروكسيسومات الأكسجين وبيروكسيد الهيدروجين في إجراء تفاعلات مؤكسدة. ستستخدم الإنزيمات الموجودة في البيروكسيسومات بعد ذلك الأكسجين الجزيئي لإطلاق ذرات الهيدروجين من ركائز عضوية معينة.
علاوة على ذلك ، سيتم استخدام بيروكسيد الهيدروجين بواسطة الكاتلاز لأكسدة الركائز الأخرى ، مثل الكحول والفينول وحمض الفورميك والفورمالديهايد. من المؤكد أن هذا التفاعل له دور في إزالة السموم من الجزيئات السامة في الدم.
يوجد أدناه رد الفعل الكامل وفقًا لـ Giese ، 1974.
RH2 + O2 → R + H2O2
H2O2 + H2O2 → O2 + 2 H2O (أي شكل حفاز)
الكاتلاز
RH2 + H2O2 → R + 2 H2O (أي شكل بيروكسيداتي)
الكاتلاز
التفاعلات في البيروكسيسومات
يستخدم البيروكسيسوم الأكسجين (O2) وبيروكسيد الهيدروجين (H2O2) في إجراء التفاعلات المؤكسدة. بعد ذلك ، يمكن للإنزيمات الموجودة في البيروكسيسومات أن تستخدم جزيء الأكسجين حتى تتمكن من ذلك إطلاق ذرات الهيدروجين المستلمة من ركائز عضوية معينة (R) في تفاعل مؤكسد ينتج بيروكسيد الهيدروجين (H2O2).
في إنزيم الكاتلاز عن طريق استخدام H2O2 يمكنه أو يمكنه أكسدة ركائز أخرى (على سبيل المثال ، حمض الفورميك والفورمالديهايد والفينول والكحول).
في تفاعل الأكسدة هذا ، يلعب دورًا مهمًا جدًا في إزالة السموم من جميع أنواع الجزيئات السامة في الدم. لذلك إذا كان هناك تراكم لـ H2O2 ، فسيتم تحويله بعد ذلك بواسطة الكاتلاز إلى O2.
تتمثل إحدى أهم وظائف هذا التفاعل التأكسدي في تكسير جزيئات الأحماض الدهنية في عملية تسمى أكسدة بيتا.
تشكيل البيروكسيسوم
هناك نوعان من النظريات التي تشرح كيف تتشكل البيروكسيسومات وتنتجها الخلايا. تنص النظرية الأولى ، التي تسمى النموذج الكلاسيكي ، على أن بروتينات البيروكسيسوم هذه يتم تصنيعها بمساعدة الريبوسومات المرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية ، وبعد ذلك يتم تصنيع البروتينات. تدخل البيروكسيسومات إلى صهاريج الشبكة الإندوبلازمية وتشكل كيسًا (ذيلًا) يتلاشى ثم ينفصل في النهاية ليشكل بيروكسيسومات مجانية.
تنص هذه النظرية الثانية على أن هذه البروتينات البيروكسيسومية يتم تصنيعها بمساعدة الريبوسومات الحرة ، ثم يتم إطلاق بروتين البيروكسيسومال في السيتوبلازم ويتطور أيضًا ويصبح بيروكسيسومات.
قد تنشأ أو لا تنشأ هذه البيروكسيسومات من الشبكة الإندوبلازمية وكذلك تتكاثر عن طريق الانشطار. تحتوي هذه البيروكسيسومات أيضًا على أو لها تركيبات مختلفة من هذه الإنزيمات في أنواع مختلفة من الخلايا. ثم يتم ترجمة مصفوفة البيروكسيسوم هذه في السيتوبلازم قبل إطلاقها. هناك ما لا يقل عن 32 بروتين بيروكسيسوم يسمى البيروكسين ، والتي لها دور في عملية تجميع البيروكسيسوم. ينقل بيروكسين PEX5 ، وبروتين المستقبل ، وبيروكسيسومات PEX7 بيروكسين (أي يحتوي على PTS1 أو تسلسل الأحماض الأمينية PTS2) والعودة إلى العصارة الخلوية. هذه الآلية تسمى آلية المكوك. الآن ، هناك أو كان هناك دليل على أن التحلل المائي لـ ATP هذا مطلوب لإعادة تدوير المستقبلات إلى العصارة الخلوية.
تنوع البيروكسيسوم
هذه البيروكسيسومات لها أو لها تركيبات إنزيمية مختلفة في أنواع مختلفة من الخلايا. هذه البيروكسيسومات قادرة على التكيف مع الظروف أو المواقف المتغيرة. على سبيل المثال ، تحتوي خلايا الخميرة المزروعة في السكر أو تحتوي على بيروكسيسومات صغيرة ، بينما تحتوي خلايا الخميرة التي تنمو في الميثانول على بيروكسيسومات كبيرة أو تحتوي على أكسدة كبيرة الميثانول. عندما تزرع خلايا الخميرة في الأحماض الدهنية ، تتضخم البيروكسيسومات لتفتيت الأحماض الدهنية إلى أسيتيل CoA من خلال أكسدة بيتا.
بيروكسيسومات الخلية الحيوانية والنباتية
يوجد في النباتات نوعان من البيروكسيسومات بينما يوجد في الحيوانات نوع واحد فقط من البيروكسيسومات. تتمثل إحدى أهم وظائف التخليق الحيوي للبيروكسيسومات الحيوانية في تحفيز التفاعل الأول لتكوين البلازماوجين. Plasmalogen هو أكثر أنواع الفسفوليبيد وفرة في المايلين. يؤدي نقص البلازماوجين بعد ذلك إلى جعل المايلين في الخلايا العصبية غير طبيعي ، وهذا هو السبب في أن تلف البيروكسيسوم يؤدي إلى تلف الأعصاب.
تعتبر البيروكسيسومات أيضًا مهمة جدًا في النباتات. هناك نوعان أو نوعان من البيروكسيسومات التي تمت دراستها على نطاق واسع. يوجد النوع 1 في الأوراق ، وتتمثل وظيفتها في تحفيز المنتج الثانوي لتفاعل ارتباط الكربوهيدرات بثاني أكسيد الكربون ، والمعروف باسم التنفس الضوئي. يسمى هذا التفاعل بالتنفس الضوئي لأنه يستخدم O2 ثم يطلق ثاني أكسيد الكربون. نوع آخر من البيروكسيسوم ، يوجد في إنبات البذور. هذه البيروكسيسومات الثانية ، المعروفة باسم الجليوكسيسومات ، لها وظيفة مهمة في تفكك الأحماض الدهنية ، التي يتم تخزينها في دهن البذور ، تصبح سكريات لازمة للنمو النباتات الصغيرة.
تتم عملية تحويل الدهون إلى سكر من خلال سلسلة من التفاعلات تسمى دورة الجليوكسيلات.
في دورة glyoxylate ، يتم إنشاء جزيئين من acetyl-CoA من تكسير الأحماض الدهنية ، ثم يتم استخدامها في صنع حمض السكسينيك. علاوة على ذلك ، يترك حمض السكسينيك البيروكسيسوم ثم يتحول إلى جلوكوز. لا تحدث دورة الجليوكسيلات في الخلايا الحيوانية. يؤدي هذا إلى عدم قدرة الخلايا الحيوانية على تحويل الأحماض الدهنية إلى كربوهيدرات.
تفاعل التنفس الضوئي في الخلايا النباتية
أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز من خلال دورة كالفين ، والتي يبدأ أولها بإضافة ثاني أكسيد الكربون إلى سكر 5-كربون ، ريبولوز -1،5-بيسفوسفات. ومع ذلك ، فإن الإنزيمات المشاركة في هذه التفاعلات تحفز أحيانًا إضافة O2 إلى الريبولوز -1،5-ثنائي الفوسفات ، مما ينتج عنه إنتاج مركبات تحتوي على 2 كربون ، فسفوغليكولات.
ثم يتم تحويل هذا الفسفوغليكولات إلى جليكولات ، والذي يتم نقله بعد ذلك إلى بيروكسيسومات ، حيث يتأكسد ويتحول إلى جلايسين. بعد ذلك ، يتم نقل الجليسين إلى الميتوكوندريا وتحويله إلى سيرين. ثم يتم إرجاع السيرين إلى البيروكسيسومات وتحويله إلى غليسيرات ، والذي يتم نقله بعد ذلك مرة أخرى إلى البلاستيدات الخضراء.
وبالتالي فإن شرح تعريف البيروكسيسومات والتنوع والتكوين والتفاعلات والوظائف ، نأمل أن يكون ما تم وصفه مفيدًا لك. اشكرك
أنظر أيضاتعريف الميتوكوندريا والبنية والفوائد والوظائف
أنظر أيضافهم الإنترانت والوظائف والفوائد والمزايا والعيوب
أنظر أيضاالإنزيمات هي: التعريف ، وكيف تعمل ، والوظائف ، والخصائص