bg‑yellow

Peroksysomy – występowanie i budowa

Drobne, kuliste organella komórkowe określane mianem peroksysomówperoksysomyperoksysomów występują w cytozolucytozolcytozolu komórek zwierzęcych (z wyjątkiem czerwonych krwinek, czyli erytrocytów) i roślinnych, głównie w bliskim sąsiedztwie mitochondriów i chloroplastów. W organizmie człowieka najliczniej występują w komórkach wątroby i kanalików nerkowych.

R1EP2adOXw6T11
Ilustracja interaktywna przedstawia model komórki zwierzęcej. Elastyczna błona komórkowa oddziela wnętrze komórki od środowiska zewnętrznego. Komórka wypełniona jest cytoplazmą, w której zanurzone są różne organella. Pierwszym z nich jest Centriola – organellum zbudowane z filamentów mikrotubulowych ułożonych w formę cylindra. Kolejnym jest siateczka śródplazmatyczna gładka – jest to system błon oddzielających miejsca zachodzenie reakcji biochemicznych. Kolejnym elementem komórki zwierzęcej jest siateczka śródplazmatyczna szorstka. Jest to pofałdowana struktura, na której powierzchni występują rybosomy kuliste struktury zbudowane z dwóch dopasowanych do siebie podjednostek: małej i dużej. Schowane za siateczkami kuliste jądro komórkowe zawiera informacje genetyczną komórki. Otoczka jądrowa oddziela zawartość jądra komórkowego od środowiska wewnętrznego komórki. Aparat Golgiego zbudowany jest z diktiosomów, stosów spłaszczonych cystern. W tym organellum zachodzą procesy związane z sortowaniem, pakowaniem i kierowaniem związków do miejsc przeznaczenia wewnątrz i na zewnątrz komórki. Lizosomy to organella cytoplazmatyczne wytwarzane przez Aparat Golgiego. Są to niewielkie pęcherzyki otoczone pojedynczą bloną lipidowo-białkową. Zawierają kwaśne hydrolazy. Kolejnym elementem budowy komórki są mitochondria, organellum o kształcie elipsoidalnym oraz nitkowatym, otoczony dwiema błonami. Zewnętrzna błona zawiera liczne poryny, dzięki którym większość związków chemicznych może łatwo przenikać do przestrzeni międzybłonowej. Błona wewnętrzna jest wysoce selektywna, tworzy liczne zgięcia nazywane grzebieniami mitochondrialnymi. W macierzy mitochondrialnej znajdują rybosomy mitochondrialne. Włókna cytoszkieletu to sieć włóknistych struktur dzięki którym organella i substancje nie pływają swobodnie w cytozolu, ale zajmują pewne przypisane sobie miejsca. Peroksysomy to organella o owalnym kształcie, otoczone pojedynczą błoną. Rozmieszczone są nierównomiernie po całym wnętrzu komórki
Budowa komórki zwierzęcej. Peroksysom, drobny pęcherzyk otoczony jedną błoną białkowo-lipidową, oznaczono na grafice interaktywnej numerem 12. Zwróć uwagę, że tuż obok niego znajduje się mitochondrium.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Peroksysomy mają postać pęcherzyków otoczonych jedną błoną białkowo‑lipidową. W ich wnętrzu znajdują się enzymy, które katalizują reakcje utleniania różnych substratów organicznych, np. lipidów.

Produktem ubocznym tych reakcji jest toksyczny nadtlenek wodorunadtlenek wodorunadtlenek wodoru HIndeks dolny 2OIndeks dolny 2. Peroksysomy zabezpieczają organelle komórkowe przed szkodliwym działaniem tego związku – występujący w ich wnętrzu enzym katalazakatalazakatalaza natychmiast neutralizuje nadtlenek wodoru, rozkładając go do tlenu i wody.

 2H2O katalaza 2H2O +O2 

2 H indeks dolny 2 koniec indeksu dolnego O strzałka w prawo, nad strzałką katalaza, dalej za strzałką 2 H indeks dolny 2 O dodać O indeks dolny 2 koniec indeksu dolnego strzałka w górę

Katalaza stanowi 20% białek peroksysomalnych i jest jednym z najszybciej działających enzymów.

bg‑yellow

Peroksysomy w komórkach zwierzęcych

Peroksysomy mają ogromne znaczenie dla prawidłowego rozwoju i funkcjonowania organizmu. Neutralizacja szkodliwego nadtlenku wodoru nie jest jedynym procesem, w którym uczestniczą zawarte we wnętrzu tych organelli enzymy.

Tlen uwolniony w reakcjach rozkładu HIndeks dolny 2OIndeks dolny 2 bierze udział w kolejnych reakcjach, utleniając inne substraty. Na przykład alkohol etylowy ulega utlenieniu do mniej szkodliwego aldehydu octowego.

Zachodzące w peroksysomach reakcje utleniania zużywają około 20% tlenu wykorzystywanego przez komórkę. Podczas tych reakcji dochodzi do uwalniania energii, która nie jest magazynowana w postaci ATP, tylko ulega rozproszeniu w postaci ciepła.

Inny enzym, oksydaza moczanowaoksydaza moczanowa (urykaza)oksydaza moczanowa (urykaza), która występuje w peroksysomach komórek wątroby ssaków z wyjątkiem małp człekokształtnych i człowieka, katalizuje reakcje rozkładu kwasu moczowego do alantoiny.

k w a s   m o c z o w y   +   2 H 2 O   + O 2     o k s y d a z a   m o c z a n o w a     a l a n t o i n a   + C O 2 + H 2 O 2

kwas moczanowy dodać 2 H indeks dolny 2 O dodać O indeks dolny 2 koniec indeksu dolnego strzałka równoważna, nad strzałką oksydaza moczanowa, dalej za strzałką, alantoina dodać C O indeks dolny 2 koniec indeksu dolnego dodać H indeks dolny 2 koniec indeksu dolnego O indeks dolny 2 koniec indeksu dolnego

bg‑yellow

Peroksysomy w komórkach roślinnych

Peroksysomy w komórkach roślinnych przypominają peroksysomy w komórkach zwierzęcych, ale są bardziej zróżnicowane pod względem pełnionej funkcji. W komórkach nasion oleistych, magazynujących tłuszcze (lipidy) jako materiał zapasowy, występują peroksysomy nazywane glioksysomamiglioksysomyglioksysomami. Zawierają one enzymy, które w cyklu glioksalowymcykl glioksalowycyklu glioksalowym podczas kiełkowania nasion przekształcają zmagazynowane tłuszcze w cukry (sacharozę), stanowiące źródło węgla i energii dla rozwijającej się siewki.

Glioksysomy są aktywne ok. jednego, dwóch tygodni, do momentu, aż siewka wytworzy liście, w których w procesie fotosyntezy zacznie produkować cukry. Wtedy glioksysomy przekształcają się w peroksysomy liściowe. Układają się obok mitochondriów i chloroplastów i uczestniczą w fotooddychaniufotooddychanie (fotorespiracja)fotooddychaniu oraz rozkładzie nadtlenku wodoru.

Glioksysomy pojawiają się również w komórkach starzejących się tkanek, gdzie prawdopodobnie uczestniczą w rozkładzie lipidów błon obumierających komórek.

Peroksysomy występują w brodawkach korzeniowych roślin bobowatych (dawniej zwanych motylkowymi), np. łubinu. Jest to miejsce bytowania symbiotycznych bakterii, które mają zdolność do wiązania azotu atmosferycznego.

RnD6Mrh9Rt4Pl1
W brodawkach korzeniowych roślin bobowatych (dawniej zwanych motylkowymi), żyjących w symbiozie z bakteriami wiążącymi azot atmosferyczny, występują tzw. peroksysomy brodawek korzeniowych. Zawarte w ich wnętrzu enzymy uczestniczą w syntezie ureidów – związków będących jedną z form transportowych azotu u roślin. Na ilustracji należąca do roślin bobowatych komonica błotna (Lotus pedunculatus).
Źródło: Frank Vincentz, Englishsquare.pl Sp. z o.o, licencja: CC BY-SA 3.0.
Rt6EklQrvyy831
Zdjęcie komórki tkanki łącznej (fibroblastu) spod mikroskopu konfokalnego. Fluorescencję wykazują peroksysomy, a także lizosomy, mitochondria, retikulum endoplazmatyczne oraz aparat Golgiego.
Źródło: NICHD, Flickr, licencja: CC BY-NC-ND 2.0.

W szczytowych komórkach strzępek grzybów należących do podstawczaków i workowców, w porach przegród oddzielających komórki strzępek, znajdują się drobne pęcherzyki. Ich rola polega na zamykaniu porów, gdy strzępki ulegają rozerwaniu, co wiąże się z uszkodzeniem ścian komórkowych. Ma to zapobiec wypłynięciu cytoplazmy z komórki i oddzielić uszkodzoną części strzępki. Pęcherzykami tymi są ciałka Woroninaciałka Woroninaciałka Woronina, uznawane przez naukowców za wyspecjalizowane peroksysomy.

Słownik

ciałka Woronina
ciałka Woronina

wyspecjalizowane peroksysomy występujące w szczytowych komórkach strzępek grzybów należących do podstawczaków i workowców; ich funkcją jest zamykanie porów gdy strzępki ulegają rozerwaniu, co zapobiega wypłynięciu cytoplazmy z komórki, oddzielając uszkodzoną części strzępki

cykl glioksalowy
cykl glioksalowy

szereg przemian biochemicznych umożliwiający przemianę tłuszczów w cukry; zachodzi w glioksysomach

cytozol
cytozol

cytoplazma podstawowa, tzn. część płynna cytoplazmy, w której znajdują się organelle komórkowe

fotooddychanie (fotorespiracja)
fotooddychanie (fotorespiracja)

proces zachodzący na świetle u roślin, podczas którego pobierają one tlen, a oddają dwutlenek węgla; przebiega w warunkach dużego stężenia tlenu oraz małego stężenia dwutlenku węgla i jest procesem ograniczającym wydajność fotosyntezy

glioksysomy
glioksysomy

rodzaj peroksysomów występujących w komórkach nasion roślin oleistych oraz grzybów; zawierają enzymy, które przekształcają tłuszcze będące materiałem zapasowym w cukry, stanowiące źródło energii dla kiełkującej siewki

katalaza
katalaza

enzym z grupy oksydoreduktaz uczestniczący w rozkładzie nadtlenku wodoru do wody i tlenu

nadtlenek wodoru
nadtlenek wodoru

HIndeks dolny 2OIndeks dolny 2; nieorganiczny związek chemiczny będący reaktywną formą tlenu, który w formie wody utlenionej bywa stosowany m.in. jako środek odkażający

oksydaza moczanowa (urykaza)
oksydaza moczanowa (urykaza)

enzym uczestniczący w rozkładzie kwasu moczowego do alantoiny

peroksysomy
peroksysomy

(ang. hydrogen peroxide – nadtlenek wodoru) drobne pęcherzyki otoczone pojedynczą błoną białkowo‑lipidową, występujące w komórkach roślinnych i zwierzęcych; zawierają enzymy uczestniczące w reakcjach utleniania różnych substratów