PEROKSIZOMLAR: ÖZELLIKLER, FONKSIYONLAR, YAPI, BIYOGENEZ - BIYOLOJI - 2025

Peroksizomlar da Mikrocisimler olarak bilinen, pek çok ökaryotik hücrelerin sitosol içerisinde süspanse edilir lizozomlara, çok benzer küçük organeller, bulunmaktadır.

İnsan vücudunun canlı tutmak için farklı işlevleri yerine getiren organları olduğu gibi, hücreler de onlara sahiptir ve bunlar "organel" veya "organel" dediğimiz şeylerdir.

Bir mikrop hücresinin bir peroksizom (peroksizom), bir mitokondri (mitokondriom) ve çekirdek (çekirdek) gösteren şeması (Kaynak: CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) Wikimedia aracılığıyla Ortak)

Tıpkı kalbin vücudun geri kalanına kan pompalaması gibi, burun ve akciğerler nefes almak için kullanılır, mide besin alır ve sindirimi ile başlar ve beyin her şeyi koordine etmekten sorumludur (birkaç örnek vermek gerekirse). Organeller, hücrelerin birçok işlevi için gereklidir.

Hücresel organellerin bazıları arasında, farklı hücresel organelleri yoğunluklarına göre ayırmak için hücre altı fraksiyonasyon teknikleri geliştiren aynı araştırmacı olan Christian René de Duve tarafından 1960 yılında tanımlanan peroksizomlar vardır.

de Duve, 1974'te Nobel Fizyoloji ve Tıp Ödülünü Albert Claude ve George Palade ile bu tekniklerle çalışmaları ve peroksizomların keşfi sayesinde paylaştı.

Bu organellerin adı, içlerinde meydana gelen oksidasyon-indirgeme reaksiyonlarının bir yan ürünü olan ve hücreler için potansiyel olarak toksik olan (diğer birçok molekülle reaksiyona girebilen) hidrojen peroksitin (H ₂ O ₂ ) dahili üretiminden gelir. ), bu nedenle hızla bozulur.

Bir hücrede, sitozolde "yüzen" 500'e kadar peroksizom olabilir, ancak bu organellerin sayısı ve boyutu yalnızca söz konusu hücrenin türüne değil, hücrenin fizyolojik durumuna ve onu çevreleyen ortama bağlıdır.

Peroksizomların genel özellikleri

Peroksizomların, onları diğer hücresel organellere benzeyen ve aynı zamanda çok farklı kılan birçok özelliği vardır. İşte en önemlilerinden bazılarının kısa bir listesi:

- Basit bir zarla çevrili küçük organellerdir ve onları sitozoldeki diğer moleküllerden ve organellerden ayırır.

- İçlerinde bulunanların çoğu, özellikle proteinler ve enzimler, haberci RNA (mRNA) translasyonuna aracılık edebilen protein kompleksleri olan serbest ribozomlar aracılığıyla ait oldukları hücrenin sitozolünde sentezlenir. ) çekirdekten ve belirli bir genin transkripsiyonundan türetilmiştir.

- Kendi genomlarına sahip değillerdir, yani içinde DNA veya işlenmesi için gerekli makine (örneğin, kopyalama, transkripsiyon ve çeviri) yoktur.

- Bölünerek çarpılırlar.

- İçeride 50 farklı sindirim enzimi ve bunların ikincil ürünlerini (hücreler için tehlikeli) bulabilirsiniz.

- Boyutları ve sayıları, hücre içi koşullara (uyarılabilirler) ve hücre tipine bağlı olduklarından, bir hücreden diğerine büyük ölçüde değişebilir.

Özellikleri

Peroksizomlar, bir hücre içinde farklı işlevleri yerine getirir ve bunların çoğu, içindeki enzimlerle ilgilidir.

- Oksidatif reaksiyonlar

Çoğu oksidasyon-indirgeme reaksiyonu peroksizomların içinde meydana gelir, yani bir bileşik ile diğeri arasında elektron alışverişi, genellikle enzimatik aktiviteye sahip proteinler (enzimler) tarafından katalize edilir.

Peroksizomlardaki bu oksidasyon-indirgeme reaksiyonları, genellikle hücrelere zararlı bir bileşik olan hidrojen peroksit (H ₂ O ₂ ) üretir .

Bununla birlikte, peroksizomların içinde, hidrojen peroksidi su oluşturmak için parçalamaktan veya diğer bileşikleri oksitlemek için kullanmaktan sorumlu olan katalaz adı verilen bir enzim vardır.

Bu reaksiyonları içerme yeteneği, bu hücresel organellerin gerçekleştirdiği diğer işlevlerle yakından ilgilidir, çünkü birçok molekülün metabolik bozunması, bunların oksidasyonunu gerektirir.

Peroksizomların oksidatif reaksiyonları olmadan, örneğin uzun zincirli yağ asitleri gibi bileşiklerin birikmesi, beyindeki sinir hücrelerinde önemli hasara neden olabilir.

- Enerji metabolizması

Peroksizomlar, bir hücrenin ana enerji "para birimi" olan ATP'nin üretimine katılır.

Bunu yapmanın yollarından biri, yağ asitlerini (yağların ve birçok lipitin yapıldığı) parçalamak, etanol (bir tür alkol) ve amino asitleri (proteinleri oluşturan "yapı taşları") sindirmek ve benzerleridir.

Hayvan hücrelerinde, yağ asitlerinin çoğu mitokondride bozulur ve küçük bir kısmı peroksizomlarda işlenir, ancak maya ve bitkilerde bu işlev pratik olarak peroksizomlara özeldir.

- Biyosentez

Peroksizomlar ayrıca hücre zarlarının parçası olan moleküllerin üretiminde de işlev görür. Bu moleküller, plazmalojenler olarak bilinir ve insanların ve diğer memelilerin beyin ve kalp (kalp) hücreleri için çok önemli bir lipid türüdür.

Peroksizomlarda sentezlenen ve endoplazmik retikulumun (bir başka çok önemli hücre organeli) katılımıyla sentezlenen diğer lipitler, hücrelerin işleyişi için gerekli olan kolesterol ve dolikoldür.

Pek çok memeli hayvanında, örneğin, karaciğer hücrelerinin peroksizomları, kolesterolden türetilen ve midede işlenen gıdalarda bulunan yağların sindirimi için çok gerekli olan safra asitlerinin sentezine de katılır ve daha sonra ince bağırsakta.

yapı

Peroksizomlar, zarlı organellerdir, ancak mitokondri ve kloroplastlar gibi diğer organellerde görülen zarlardan farklı olarak, tek bir zara sahiptirler ve çift zar sistemine sahip değildirler.

Görünüşü sabit değildir, yani değişebilir. Bununla birlikte, genellikle 0.2 ile 1 μm arasında, yani metrenin milyonda biri arasında bir ortalama çapa sahip küresel organellerdir.

Bir peroksizom yapısının temel diyagramı (Kaynak: Thuresson / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/), Wikimedia Commons aracılığıyla)

Bunlar şekil olarak küresel olmadıklarında, birbirlerine bağlı olan farklı boyutlarda küçük tübüller olarak görülebilirler (kesinlikle bölünmüş peroksizomlardır).

Çoğunlukla kristalin bir merkeze veya çekirdeğe sahipler, bilim adamlarının bu şekilde mikroskop altında nasıl baktıklarını açıkladıkları, muhtemelen içlerindeki büyük miktardaki proteinin bir sonucu olarak.

Biyogenez (kökeni)

Peroksizomların içinde DNA bulunmamasına, yani kendi genomlarına sahip olmamalarına rağmen, tomurcuklanma veya fisyon ile bölünebilirler.

Bu süreç, sitozolden "ithal edilen" emrinde bulunan yeni zarları oluşturmak için protein ve materyal miktarına bağlıdır.

Katılanlar?

Endoplazmik retikulum, hem peroksizom zarını oluşturan fosfolipidlerin sentezinden hem de proteinlerinden bazılarının sentezinden sorumludur, bu da ilişkili ribozomları yoluyla.

Ribozomlar (aslında sitozolde "serbest poliribozomlar" olarak bulunur), proteinlerin çoğunu çevirenlerdir. Bu proteinler, ancak özel bir etiketleri veya "işaretleri" varsa peroksizomların içine girebilirler.

Bu işaretler olmadan proteinler, peroksizom zarındaki diğer proteinler tarafından tanınamaz ve bu nedenle geçemez.

Dolayısıyla, kaba endoplazmik retikuluma (RER) bağlı ribozomlar ve sitozolde serbest olanlar, peroksizomlara yeterince malzeme “gönderirlerse”, ikiye bölünebilirler.

Hayvan hücrelerinde peroksizomlar

Hayvan hücrelerinde birçok peroksizom ve lizozom, diğer organellerin "geri dönüştürülmesinden" sorumlu olan benzer organeller ve farklı boyutlarda farklı molekül türleri bulunur.

Örneğin bazı hayvanların hücrelerinde (ancak insanlarınkinde değil) ürik asidi parçalayabilen peroksizomlar bulunur; bu genellikle nitrojen açısından zengin metabolik bir atıktır ve kanda birikmesi zararlı etkilere neden olabilir.

"Tuhaf" işlevler

Yukarıda belirtilen tüm işlevlere ek olarak, peroksizomlar bazı hayvanlarda çok özel işlevleri yerine getirir. Örneğin ateşböcekleri ve diğer böcekler, eş bulmak ve bazı durumlarda yiyeceklerini bulmak için hücrelerinin peroksizomlarında bir enzim kullanırlar.

Bu enzim lusiferaz olarak bilinir. Lusiferaz, erkeklerin yeşil veya sarı olabilen ve aynı türden dişileri çekmeye yarayan parlak bir ışık "flaşı" üretmesine yardımcı olur.

Her flaşın süresi ve göründükleri aralık her türe özgüdür, böylece dişiler gecenin karanlığında erkekleri ayırt edebilir. Bazı türlerde dişi ayrıca bir parıltı üretir ve diğerlerinde, erkeği yemeye çeken bir ışık yayar.

Değiştirilmiş peroksizomlar

Bitkiler, belirli bir metabolik yolda uzmanlaşmış bir tür peroksizom olan glioksizomlara sahip olduğu gibi, bazı hayvan hücreleri de modifiye edilmiş peroksizomlara sahiptir.

İnsanlarda ve diğer hayvanlarda farklı hastalıklara neden olan bir grup parazit olan kinetoplastidler, glikozom olarak bilinen bir tür "modifiye peroksizom" a sahiptir.

Glikozomlar, glikozun (glikolitik enzimler) işlenmesi için gerekli enzimleri ve ayrıca enerji elde etmek için diğer metabolik yollara katılan diğer enzimleri içerdikleri için bu adı alırlar.

Bitki hücrelerindeki peroksizomlar

Bitki hücreleri ayrıca peroksizomlar içerir ve bunlar, diğer hücre türlerinin peroksizomlarınınkilerle paylaşılan işlevlere ek olarak, bitkilerin işleyişi için çok önemli işlevlere sahiptir.

- Glyoxylate döngüsü

Örneğin tohumlarda, hücrelerinin peroksizomları, depolanan yağları, filizlenecek olan fidenin gelişimi için gerekli hammadde olan karbonhidratlara dönüştürmekten sorumludur.

Bitki peroksizomlarının bu işlevi yerine getirdiği süreç, Krebs döngüsünün bir çeşidi olarak kabul edilen glioksilat döngüsü olarak bilinir, bu nedenle bazı metinler bu peroksizomlara glioksizomlar olarak atıfta bulunur.

- Fotorespirasyon

Bitkilerde, bu organeller aynı zamanda fotorespirasyon olarak bilinen, fotosenteze "aykırı" bir metabolik yoldan meydana gelen bir süreçte yer alırlar, çünkü oksijen üretilmez, bunun yerine tüketilir ve ATP elde edilmeden karbondioksit salınır. .

Yukarıdakilere rağmen, bu işlem aynı zamanda "karbon geri kazanımı" olarak da bilinir, çünkü peroksizomlar kloroplastlardan (bitki hücrelerinin başka bir organeli) glikolat adı verilen ve glisin adı verilen başka bir bileşiğe dönüştürdükleri kimyasal bir bileşik alırlar. amino asit).

Bitki peroksizomlarında üretilen glisin, mitokondriye (solunumun ve büyük miktarlarda ATP sentezinin meydana geldiği organel) taşınır. Mitokondride bu glisin, peroksizoma döndürülen başka bir amino asit olan serine dönüştürülür.

Serin, peroksizomda bir kez gliserata dönüştürülür ve oradan tekrar kloroplasta gönderilir. Tüm bu süreç enerji üretimine yol açmaz, ancak glikolata bağlı karbon atomlarının kullanılmasına yol açar.

Peroksizom hastalıkları

Peroksizomlarla ilgili farklı "bozukluk" türleri vardır. Genel olarak, bu bozukluklar, bu organellerin biyogenezinde rol oynayan genlerdeki ve hatta enzimleri veya taşıma proteinlerini kodlayan genlerdeki mutasyonlarla ilgilidir.

Genetik bir bileşene sahip olduklarından, bu bozukluklar genellikle doğuştandır (ebeveynlerden çocuklara aktarılır) ve duruma göre orta veya şiddetli sonuçları olabilir.

Zellweger sendromu

Bu sendrom nadir de olsa en ağır durumlardan bazılarını içerir. Tam yokluğu veya vücut hücrelerindeki kromozom sayısında önemli bir azalma ile karakterizedir.

Bu sendroma neden olan genetik mutasyonlar ayrıca kanda ve karaciğer, beyin ve böbrekler gibi diğer dokularda demir ve bakır gibi elementler ve çok uzun zincirli yağ asitleri bakımından zengin bileşiklerin birikmesine neden olur.

Sonuçları nelerdir?

Bu sendromdan etkilenen küçük çocuklar genellikle yüz (yüz) deformiteleri ve bazı zihinsel engellerle doğarlar. Görme ve işitme sorunlarının yanı sıra gastrointestinal ve karaciğer sorunlarından da muzdarip olabilirler, bu nedenle genellikle bir yıldan fazla yaşamazlar.

Diğer ilgili sendromlar

Peroksizomlardaki kusurlarla ilgili başka hastalıklar da vardır. Bunlar arasında Neonatal Adrenolökodistrofi (NALD, Neonatal Adrenoleukodistrophy) ve Çocukluk Dönemi Refsum Hastalığı bulunmaktadır.

Her iki hastalık da semptomların geç başlangıcı ile karakterizedir ve genellikle çocukluk döneminde görülür, böylece hastalar erken yetişkinliğe kadar hayatta kalabilir.

Referanslar

1. İngiliz Hücre Biyolojisi Derneği. (Nd). 13 Nisan 2020 tarihinde www.bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/peroxisome/ adresinden erişildi.
2. Cooper, GM ve Hausman, RE (2004). Hücre: Moleküler yaklaşım. Medicinska naklada.
3. De Duve, CABP ve Baudhuin, P. (1966). Peroksizomlar (mikro cisimler ve ilgili parçacıklar). Fizyolojik incelemeler, 46 (2), 323-357.
4. Encyclopaedia Britannica Editörleri. (2014). Encyclopaedia Britannica. 13 Nisan 2020 tarihinde www.britannica.com/science/peroxisome adresinden erişildi.
5. Hu, J., Baker, A., Bartel, B., Linka, N., Mullen, RT, Reumann, S. ve Zolman, BK (2012). Bitki peroksizomları: biyogenez ve fonksiyon. Bitki Hücresi, 24 (6), 2279-2303.
6. Lazarow, PB ve Fujiki, Y. (1985). Peroksizomların biyogenezi. Hücre biyolojisinin yıllık incelemesi, 1 (1), 489-530.
7. Roels, F., Baes, M. ve Delanghe, S. (Eds.). (2012). Peroksizomal bozukluklar ve genlerin düzenlenmesi (Cilt 544). Springer Science & Business Media.
8. Van den Bosch, H., Schutgens, RBH, Wanders, RJA ve Tager, JM (1992). Peroksizomların biyokimyası. Biyokimyacının yıllık incelemesi.