Izpratne par peroksisomām, daudzveidību, formām, reakcijām un funkcijām

Izpratne par peroksisomām (peroksisomām)

Šī peroksisoma (peroksisoma) ir sena organelle, kurai ir vai ir veikta visa skābekļa vielmaiņa primitīvās eikariotu šūnās. Pēc tam fotosintētisko baktēriju radītais skābeklis tiks uzkrāts atmosfērā. Tas, protams, izraisīs skābekļa toksiskumu no dažām šūnām.

Šī peroksisoma ir viena no organoīdām, ko norobežo viena pārklātu lipīdu membrāna un kas satur arī absorbējošus proteīnus (receptorus). Šīm peroksisomām ir uzdevums samazināt šūnās esošo skābekli (skābekli), kā arī veikt oksidatīvās reakcijas. Šīs peroksisomas satur arī fermentus, kas pārnes ūdeņradi no visa veida substrātiem uz skābekli. ražo ūdeņraža peroksīdu kā blakusproduktu, kas vēlāk kļuva par organelle nosaukuma avotu to.

Dž. Rodīns 1954. gadā medicīnas students no Zviedrijas paskaidroja par organelliem šūnā. Tad paskaidrojumu izstrādāja un arī izmeklēja citologs, proti, Christian de Duve 1967. gadā, kurš ieradās no Beļģijas.

---

Peroksisomu struktūra

Šo peroksisomu struktūru nav viegli atrast, ņemot vērā nelielo blīvuma atšķirību ar lizosomām. Tāpēc injekciju veica, izmantojot Triton WR-1339 mazgāšanas līdzekli, un turpināja arī ar elektronu mikroskopu (Bianch and Sheeler, 1980; Kleinsmith un arī Kish, 1988).

Šīs injekcijas rezultāti norāda, ka peroksisomām ir unikāls raksturs. Mazs kā bumba, izmērs ir starp mitohondrijām un ribosomām. Mazo izmēru dēļ, aptuveni 0,2 - 2 m, šīs peroksisomas tiek sagrupētas mikroobjektos.

---

Peroksisomu funkcija

Tās galvenā funkcija ir garās taukskābes vienkāršošana ar beta oksidēšanu.

Dzīvnieku šūnās radušās taukskābes būs garas, veidojot vidējas ķēdes, kas pēc tam tas tiks nogādāts mitohondrijos un beidzas ar sadalīšanu oglekļa dioksīdā un oglekļa dioksīdā ūdens.

Šīs ir citas peroksisomu funkcijas:

1. Kā fermenta katalāzes un arī oksidāzes ražotājs, kuram ir vai ir funkcija, lai spētu pārvietot ūdeņradi no substrāta tā, lai tas varētu vai var reaģēt ar skābekli un var vai var radīt ūdeņraža peroksīdu vai arī H2O2 kā cits.
2. Kā degviela šūnu elpošanai, kas rodas taukskābju sadalīšanās mazās molekulārās formās.
3. Aknu šūnās šī funkcija var vai var neitralizēt toksīnus, ko izraisa alkohols un citi kaitīgi ķīmiski savienojumi.

---

Peroksisomu loma augu šūnās

Augu ekspertam no Amerikas izdevās atrast, ka ir 2 galvenie fermenti, kuriem ir nozīmīga loma augu peroksisomās, proti, skābes oksidāze un katalāze. Funkcija ir palīdzēt augiem fotorespirācijas procesā kopā ar citiem šūnu organoīdiem, piemēram, hloroplastiem un mitohondrijiem, kas veido 3 vienā šūnu tīklu. Tāpēc, protams, bieži tiek novērots, ka trīs organellu šūnas vienmēr atrodas cieši blakus.

Fotorespirācija ir definēta kā elpošana, kas rodas apgaismojuma laikā. Pēc augu eksperta teiktā, apgalvo, ka fotorespirācijas process augos notiks vienlaikus ar normālu elpošanu.

Atšķirība ir reakcija uz skābekli ārējā atmosfērā, kas normālā elpošanā ir piesātināta skābekļa daudzums pat 2%, savukārt fotorezpirācijai tas turpinās palielināties, līdz rodas skābeklis sasniedza 21%.

Ja augu fotosintēzē RuBP apvienojas ar oglekļa dioksīdu, tas radīs 2 fosfoglicerīnskābes molekulas. Tomēr, kad RuBP apvienojas ar skābekli, tas ražos fosfoglicerāta molekulu. Turklāt šī fosfoglicerīnskābe veic fosfatilēšanas reakciju ar fosfatāzes fermentu, kas veido glikolskābi.

---

Veidošanās notiek hloroplastā, kas pēc tam glikolāts virzīsies uz Pēc tam peroksisomas oksidē glikolāta oksidāze, iegūstot glikoksilātu un ūdeņradi peroksīds. Turklāt ūdeņraža peroksīds katalāzes ceļā tiks sadalīts skābeklī un ūdenī. Daļa glicilskābes tad ražos glicīnskābi.

Pēc tam 2 glicīna skābes mitohondrijos apvienosies, veidojot serīna skābi un oglekļa dioksīdu. Šo fermentu izraisītās reakcijas ir galvenais oglekļa dioksīda fotorespirācijas avots. Pēc tam serīns atgriezīsies peroksisomā, izejot visa veida reakcijas, veidojot glicerātu. Glicerātam hloroplastā palīdzēs enzīms glicerāta kināze un 1 ATP molekula, lai izveidotu 1 fosfoglicerīnskābes molekulu un 1 ADP molekulu.

---

Peroksisomu raksturojums

Pēc savām īpašībām vai īpašībām peroksisomas oksidācijas reakciju veikšanai izmanto skābekli un ūdeņraža peroksīdu. Pēc tam peroksisomās esošie fermenti izmantos molekulāro skābekli, lai atbrīvotu ūdeņraža atomus no noteiktiem organiskiem substrātiem.

Turklāt ūdeņraža peroksīdu katalāze izmantos citu substrātu, piemēram, spirta, fenola, skudrskābes un formaldehīda, oksidēšanai. Šai reakcijai noteikti ir toksisku molekulu detoksikācijas loma asinīs.

Zemāk ir pilnīga reakcija saskaņā ar Giese, 1974. gadu.

RH2 + O2 → R + H2O2
H2O2 + H2O2 → O2 + 2 H2O (t.i., katalītiskā forma)
katalāze
RH2 + H2O2 → R + 2 H2O (ti, peroksidātiskā forma)
katalāze

---

Reakcijas peroksisomās

Peroksisoma oksidācijas reakciju veikšanai izmanto skābekli (O2) un ūdeņraža peroksīdu (H2O2). Tad fermenti, kas atrodas peroksisomās, var vai var izmantot skābekļa molekulu, lai viņi to varētu izdalot ūdeņraža atomus, kas oksidācijas reakcijā saņemti no noteiktiem organiskiem substrātiem (R), iegūstot ūdeņraža peroksīdu (H2O2).

Izmantojot katalāzes fermentu, izmantojot H2O2, tas var vai var oksidēt citus substrātus (piemēram, skudrskābi, formaldehīdu, fenolu un spirtu).

Šajā oksidēšanās reakcijā tam ir ļoti svarīga loma visu veidu toksisko molekulu detoksikācijā asinīs. Tātad, ja notiek H2O2 uzkrāšanās, tad pēc tam to katalāze pārvērš O2.

Viena no svarīgākajām šīs oksidatīvās reakcijas funkcijām ir taukskābju molekulu sadalīšanās procesā, ko sauc par beta-oksidēšanu.

---

Peroksisomu veidošanās

Ir divas teorijas, kas izskaidro, kā peroksisomas veido un ražo šūnas. Pirmā teorija, ko sauc par klasisko modeli, apgalvo, ka šie peroksisomu proteīni tiek sintezēti ar ribosomu palīdzību, kas piestiprinātas pie endoplazmas retikuluma, un pēc tam proteīns Peroksisomas nonāk endoplazmas retikuluma cisternae un veido maisu (asti), kas pēc tam saraujas un galu galā atdalās, veidojot bezmaksas peroksisomas.

Šī otrā teorija apgalvo, ka šie peroksisomālie proteīni tiek sintezēti ar brīvo ribosomu palīdzību, tad peroksisomu proteīns tiek izlaists citoplazmā, kā arī attīstās un kļūst peroksisomas.

Šīs peroksisomas var būt vai nav cēlušās no endoplazmas retikuluma, kā arī var atkārtoties, sadaloties. Šīm peroksisomām dažāda veida šūnās ir vai ir atšķirīgs šo enzīmu sastāvs. Pēc tam šī peroksisomu matrica tiek tulkota citoplazmā, pirms tā tiek atbrīvota. Ir vismaz 32 peroksisomu proteīni, kurus sauc par peroksīniem, kuriem ir nozīme peroksisomu montāžas procesā. PEX5 peroksīns, receptora proteīns un PEX7 peroksīna transporta peroksisomas (t.i., kas satur PTS1 vai PTS2 aminoskābju secību) un atgriežas citozolā. Šo mehānismu sauc par atspoles mehānismu. Tagad ir vai ir bijuši pierādījumi, ka šī ATP hidrolīze ir nepieciešama receptoru pārstrādei citozolā.

---

Peroksisomu daudzveidība

Šīm peroksisomām ir vai ir atšķirīgs fermentu sastāvs dažādos šūnu tipos. Šīs peroksisomas spēj pielāgoties mainīgajiem apstākļiem vai situācijām. Piemēram, rauga šūnās, kas audzētas cukurā, ir vai ir mazas peroksisomas, Tikmēr rauga šūnās, kas audzētas metanolā, oksidēšanai ir vai ir lielas peroksisomas metanols. Kad rauga šūnas audzē taukskābēs, peroksisomas palielinās, lai taukskābes beta oksidācijas ceļā sadalītos acetil-CoA.

---

Dzīvnieku un augu šūnu peroksisomas

Augos ir 2 peroksisomu veidi, savukārt dzīvniekiem ir tikai 1 peroksisomu veids. Viena no vissvarīgākajām dzīvnieku peroksisomu biosintētiskajām funkcijām ir pirmās plazmalogēna veidošanās reakcijas katalizēšana. Plazmalogēns ir visplašākais mielīna fosfolipīdu veids. Pēc tam plazmalogēna trūkums mielīnā nervu šūnās kļūst patoloģisks, tāpēc peroksisomu bojājumi izraisa nervu bojājumus.

Peroksisomas ir arī ļoti nozīmīgas augos. Ir 2 peroksisomu veidi vai veidi, kas ir plaši pētīti. 1. tips ir atrodams lapās, kuru funkcija ir katalizēt ogļhidrātu CO2 saistīšanās reakcijas blakusproduktu, kas pazīstams kā fotorespirācija. Šo reakciju sauc par fotorespirāciju, jo tā izlieto O2 un pēc tam izdala CO2. Cits peroksisomu veids ir atrodams dīgstošās sēklas. Šīm otrajām peroksisomām, kas pazīstamas kā glikoksisomas, ir svarīga funkcija taukskābes, kas tiek uzglabātas sēklu taukos, pēc tam kļūst par augšanai vajadzīgiem cukuriem jauni augi.

Tauku pārvēršanas cukurā procesu veic ar virkni reakciju, ko sauc par glikoksilāta ciklu.
Glikoksilāta ciklā 2 acetil-CoA molekulas rodas, sadaloties taukskābēm, pēc tam tās izmanto dzintarskābes pagatavošanā. Turklāt šī dzintarskābe atstāj peroksisomu un pēc tam tiks pārveidota par glikozi. Dzīvnieku šūnās glikoksilāta cikls nenotiek. Tas izraisa dzīvnieku šūnas nespēj pārveidot taukskābes ogļhidrātos.

---

Fotorespirācijas reakcija augu šūnās

Fotosintēzes laikā CO2 tiek pārveidots par glikozi caur Kalvina ciklu, no kuriem pirmais sākas ar CO2 pievienošanu 5-oglekļa cukuram, ribulozes-1,5-bifosfātam. Tomēr šajās reakcijās iesaistītie fermenti dažreiz katalizē O2 pievienošanu ribulozes-1,5-bisfosfātā, kā rezultātā veidojas savienojumi ar 2 ogļiem, fosfoglikolāts.

Pēc tam šis fosfoglikolāts tiek pārveidots par glikolātu, kas pēc tam tiek pārnests uz peroksisomām, kur tas tiek oksidēts un pārveidots par glicīnu. Pēc tam glicīns tiek pārnests uz mitohondrijiem un pārveidots par serīnu. Pēc tam serīns tiek atgriezts peroksisomās un pārveidots par glicerātu, kas pēc tam tiek pārnests atpakaļ uz hloroplastu.

Tādējādi peroksisomu definīcijas, daudzveidības, veidošanās, reakciju un funkciju skaidrojums, cerams, ka aprakstītais var jums noderēt. Paldies