הבנת חמצן, גיוון, צורות, תגובות ופונקציות

הבנת פרוקסיזומים (פרוקסיזומים)

פרוקסיזום זה (פרוקסיזום) הוא אברון עתיק שיש לו או ביצע את כל מטבוליזם החמצן בתאים אוקריוטים פרימיטיביים. החמצן שמייצר החיידק הפוטוסינתטי אז יצטבר באטמוספרה. זה כמובן יגרום לחמצן להיות רעיל מתאים מסוימים.

פרוקסיזום זה הוא אחד האברונים המוקפים בקרום יחיד של שומנים מצופים ומכיל גם חלבונים סופגים (קולטנים). לפרוקסיזומים אלו יש משימה להפחית (חמצן) הכלול בתאים ולבצע גם תגובות חמצוניות. פרוקסיזומים אלה מכילים גם אנזימים המעבירים מימן מכל מיני מצעים לחמצן. לייצר מי חמצן כתוצר לוואי, שלימים הפך למקור השם אברון זֶה.

י. רודין בשנת 1954, סטודנט לרפואה משבדיה הסביר על האברונים בתא. ואז, ההסבר פותח ונחקר גם על ידי ציטולוג, כלומר כריסטיאן דה דוב בשנת 1967 שהגיע מבלגיה.

---

מבנה פרוקסיזום

לא קל למצוא את מבנה הפרוקסיזומים הללו, בגלל ההבדל הקטן בצפיפות עם הליזוזומים. מכיוון שכך, בוצעה הזרקה באמצעות חומר ניקוי טריטון WR-1339 והמשיכה גם במיקרוסקופ אלקטרונים (ביאנץ 'ושילר, 1980; קליינסמית 'וגם קיש, 1988).

תוצאות זריקה זו מצביעות על כך שלפרוקסיזומים יש אופי ייחודי. קטן כמו כדור, יש גודל בין המיטוכונדריה לריבוזומים. בשל גודלם הקטן, כ -0.2 - 2 מ ', פרוקסיזומים אלה מקובצים לאובייקטים מיקרו.

---

פונקצית פרוקסיזום

תפקידה העיקרי הוא לפשט חומצת שומן ארוכה באמצעות חמצון בטא.

כאשר הם נמצאים בתאי בעלי חיים, חומצות השומן המיוצרות יהיו ארוכות ויצרו שרשראות בינוניות, אשר לאחר מכן היא תישא למיטוכונדריה ותסתיים בפירוקה לפחמן דו חמצני ולפחמן דו חמצני מים.

להלן פונקציות אחרות של פרוקסיזומים:

1. כיצרן של אנזים קטלאז וגם אוקסידאז, שיש לו או שיש לו פונקציה להיות מסוגל להעביר מימן מהמצע כך שהוא יכול או יכול להגיב עם חמצן ויכול או יכול לייצר מי חמצן או שגם H2O2 הוא כמפיק של אַחֵר.
2. כדלק לנשימה תאית הנובעת מפירוק חומצות שומן לצורות מולקולריות קטנות.
3. בתאי כבד פונקציה זו יכולה או יכולה לנטרל רעלים הנגרמים על ידי אלכוהול ותרכובות כימיות מזיקות אחרות.

---

תפקיד הפרוקסיזומים בתאי הצמח

מומחה לצמחים מאמריקה, הצליח לגלות שיש שני אנזימים עיקריים שיש להם תפקיד חשוב בפרוקסיזומים של הצמח, כלומר חומצה אוקסידאז וקטלאז. הפונקציה היא לסייע לצמחים בתהליך פוטו-הזרפה, יחד עם אברוני תאים אחרים כגון כלורופלסטים ומיטוכונדריה, היוצרים רשת תאים 3 ב -1. זו כמובן הסיבה שלעיתים קרובות נצפה כי שלושת תאי האברונים תמיד קרובים זה לזה.

פוטורפירציה מוגדרת כנשימה המתרחשת בעת תאורה. לדברי מומחה הצמחים, קובע שתהליך הפוטו-הזרמה בצמחים יתרחש במקביל לנשימה רגילה.

ההבדל הוא התגובה לחמצן באטמוספירה החיצונית, שבנשימה רגילה רוויה בה חמצן עד 2%, ואילו לצורך הזרקה הוא ימשיך לעלות עד לייצור החמצן הגיע ל -21%.

אם בפוטוסינתזה צמחית RuBP משולב עם פחמן דו חמצני, הוא יפיק 2 מולקולות של חומצה פוספוגליצרית. עם זאת, כאשר ה- RuBP משולב עם חמצן, הוא ייצר מולקולה של פוספוגליצרט. יתר על כן, חומצה פוספוגליצרית זו עוברת תגובה דה-זרחנית על ידי האנזים הפוספטאז היוצר חומצה גליקולית.

---

היווצרות מתרחשת בכלורופלסט, ואז הגליקולט יעבור לכיוון Peroxisomes ואז מחומצן על ידי גליקולאט אוקסידאז לייצור גליוקסילט ומימן מֵי חַמצָן. יתר על כן, מי החמצן יתפרק לחמצן ומים באמצעות קטלאז. חלק מהחומצה הגליקוקסילית תייצר אז חומצת גליצין.

לאחר מכן, שתי חומצות הגליצין ישולבו במיטוכונדריה ויצרו חומצת סרין ופחמן דו חמצני. התגובות הנגרמות על ידי אנזימים אלה הן המקור העיקרי להזרמה פוטו-דו-חמצנית. לאחר מכן, הסרין יחזור לפרוקסיזום על ידי כל מיני תגובות ליצירת גליצרט. גליצרט בכלורופלסט יעזור באנזים גליצרט קינאז ומולקולה אחת של ATP, ליצירת מולקולה אחת של חומצה פוספוגליצרית ומולקולה אחת של ADP.

---

מאפייני פרוקסיזומים

במאפייניו או במאפייניו, פרוקסיזומים משתמשים בחמצן ומי חמצן בביצוע תגובות חמצון. האנזימים שבפרוקסיזומים ישתמשו אז בחמצן מולקולרי כדי לשחרר אטומי מימן ממצעים אורגניים מסוימים.

יתר על כן, מי החמצן ישמש על ידי קטלאז לחמצון מצעים אחרים, כגון אלכוהול, פנול, חומצה פורמית ופורמלדהיד. לתגובה זו בהחלט יש תפקיד כניקוי רעלים ממולקולות רעילות בדם.

להלן התגובה המלאה על פי Giese, 1974.

RH2 + O2 → R + H2O2
H2O2 + H2O2 → O2 + 2 H2O (כלומר צורה קטליטית)
קטלאז
RH2 + H2O2 → R + 2 H2O (כלומר צורה פרוקסידטית)
קטלאז

---

תגובות בפרוקסיזומים

הפרוקסיזום משתמש בחמצן (O2) ומי חמצן (H2O2) בביצוע תגובות חמצון. ואז האנזימים הנמצאים בפרוקסיזומים יכולים או יכולים להשתמש במולקולת חמצן כך שהם יכולים שחרור אטומי מימן המתקבלים ממצעים אורגניים מסוימים (R) בתגובה חמצונית המייצרת מי חמצן (H2O2).

באנזים הקטלאז על ידי שימוש ב- H2O2 הוא יכול או יכול לחמצן מצעים אחרים (למשל, כגון חומצה פורמית, פורמלדהיד, פנול ואלכוהול).

בתגובת חמצון זו, הוא ממלא תפקיד חשוב מאוד בניקוי רעלים מכל מיני מולקולות רעילות בדם. אז אם יש הצטברות של H2O2 אז לאחר מכן הוא יומר באמצעות קטלאז ל- O2.

אחד התפקידים החשובים ביותר של תגובה חמצונית זו הוא פירוק מולקולות חומצות שומן בתהליך הנקרא חמצון בטא.

---

היווצרות פרוקסיזום

ישנן שתי תיאוריות המסבירות כיצד נוצרים ומיוצרים פרוקסיזומים על ידי תאים. התיאוריה הראשונה, המכונה המודל הקלאסי, קובעת כי חלבוני פרוקסיזום אלו מסונתזים בעזרת ריבוזומים המחוברים לרטיקולום האנדופלזמי, ולאחריו החלבון הפרוקסיזומים נכנסים לבורות המים של הרטיקולום האנדופלזמי ויוצרים שק (זנב) ואז מצטמצם ובסופו של דבר נפרד לצורה פרוקסיזומים בחינם.

תיאוריה שנייה זו קובעת כי חלבונים פרוקסיזומליים אלה מסונתזים בעזרת ריבוזומים חופשיים, ואז החלבון הפרוקסיזומלי משתחרר לציטופלזמה וגם מתפתח והופך פרוקסיזומים.

פרוקסיזומים אלה עשויים להיווצר או אולי לא מרשתית האנדופלזמה וכן לשכפל על ידי ביקוע. לפרוקסיזומים אלה יש או יש קומפוזיציות שונות של אנזימים אלה בסוגים שונים של תאים. מטריצת פרוקסיזום זו מתורגמת אז בציטופלזמה לפני ששוחררה. ישנם לפחות 32 חלבוני פרוקסיזום הנקראים פרוקסינים, אשר להם תפקיד בתהליך הרכבת הפרוקסיזום. פרוקסין PEX5, חלבון קולטן, ופרוקסין של פרוקסין PEX7 (כלומר מכיל PTS1 או את רצף חומצות האמינו PTS2) ובחזרה לציטוזול. מנגנון זה נקרא מנגנון המעבורת. כעת ישנן עדויות לכך שהידרוליזה של ATP זה נדרשת למיחזור של קולטנים לציטוזול.

---

גיוון פרוקסיזומי

לפרוקסיזומים אלו יש או יש הרכב אנזימים שונה בסוגי תאים שונים. פרוקסיזומים אלה מסוגלים להסתגל לתנאים או למצבים משתנים. לדוגמא, לתאי שמרים הגדלים בסוכר יש או חמצני חמצן קטנים, בעוד שלתאי שמרים הגדלים במתנול יש או שיש להם חמצן גדולים להתחמצן מתנול. כאשר תאי השמרים גדלים בחומצות שומן, הפרוקסיזומים מתרחבים כדי לפרק את חומצות השומן לאצטיל-CoA באמצעות חמצון בטא.

---

פרוקסיזומים של תאים מן החי והצומח

בצמחים ישנם שני סוגים של חמצן ואילו אצל בעלי חיים יש רק סוג אחד של חמצן. אחד התפקידים הביוסינתטיים החשובים ביותר של פרוקסיזומים של בעלי חיים הוא לזרז את התגובה הראשונה להיווצרות פלסמלוגן. פלסמלוגן הוא הסוג הנפוץ ביותר של פוספוליפיד במיאלין. היעדר פלסמלוגן גורם אז למיאלין בתאי העצב להיות לא תקין, ולכן הנזק הפרוקסיזומי מוביל לפגיעה עצבית.

פרוקסיזומים חשובים מאוד גם בצמחים. ישנם שני סוגים או סוגים של פרוקסיזומים שנחקרו בהרחבה. סוג 1 נמצא בעלים, שתפקידם לזרז את תוצר הלוואי של תגובת ה- CO2 המחייבת של פחמימות, המכונה פוטורספירציה. תגובה זו נקראת פוטורספירציה מכיוון שהיא משתמשת ב- O2 ואז משחררת CO2. סוג אחר של פרוקסיזום, הוא נמצא בזרעים נובטים. לפרוקסיזומים שניים אלה, המכונים גליוקסיזומים, יש תפקיד חשוב בפירוק חומצות שומן, המאוחסנות בשומן זרעים, הופכות לסוכרים הדרושים לצמיחה צמחים צעירים.

תהליך המרת השומן לסוכר מתבצע על ידי סדרת תגובות הנקראת מחזור הגליוקסילט.
במחזור הגליאוקסילט, שתי המולקולות של אצטיל-CoA נוצרות מפירוק חומצות שומן, ואז הן משמשות לייצור חומצה סוכרצינאית. יתר על כן, חומצה חומצית זו עוזבת את הפרוקסיזום ואז תומר לגלוקוז. מחזור הגליוקסילט אינו מופיע בתאי בעלי חיים. זה גורם לכך שתאי החי אינם מסוגלים להמיר את חומצות השומן לפחמימות.

---

תגובת פוטורספירציה בתאי צמח

במהלך הפוטוסינתזה, הפיכת ה- CO2 לגלוקוז דרך מחזור הקלווין, הראשון שבהם מתחיל בתוספת ה- CO2 לסוכר בעל 5 הפחמן, ריבולוז -1,5-ביספוספט. עם זאת, האנזימים המעורבים בתגובות אלה מזרזים לעיתים את תוספת ה- O2 לתוך ריבולוז -1,5-ביספוספט, המביא לייצור תרכובות עם 2 פחמנים, פוספוגליקולאט.

פוספוגליקולאט זה הופך אז לגליקולאט, אשר מועבר לאחר מכן לפרוקסיזומים, שם הוא מחומצן ומומר לגליצין. לאחר מכן, הגליצין מועבר למיטוכונדריה ומומר לסרין. לאחר מכן מחזירים את הסרין לפרוקסיזומים ומומרים לגליצרט, שמועבר בחזרה לכלורופלסט.

לפיכך ההסבר להגדרת פרוקסיזומים, גיוון, היווצרות, תגובות ופונקציות, מקווה שהמתואר יכול להיות שימושי עבורך. תודה