Karakteristik, Lokasi, Fungsi dan Struktur Peroxisomes



itu peroksisom mereka adalah organel seluler bulat, dengan diameter sekitar 0,2 hingga 1,0 μm sekitar dan dikelilingi oleh membran. Mereka ditemukan dalam sel-sel hewan dan tumbuhan dan memiliki enzim yang diperlukan untuk jalur metabolisme yang terkait dengan proses oksidasi biomolekul (asam amino dan asam lemak) atau zat beracun (alkohol)..

Enzim yang terlibat dalam proses ini disebut oksidase, yang juga terlibat dalam rute sintetik. Peroksisom memiliki enzim khusus: katalase, yang dengannya mereka dapat menghilangkan hidrogen peroksida (H2O2), yang merupakan produk sekunder yang disebabkan oleh degradasi zat beracun.

Perhatikan bahwa zat yang berpotensi berbahaya ini berasal dan dihilangkan dalam organel yang sama, sehingga sel tidak pernah terkena senyawa ini. Peroksisom ditemukan pada tahun 1954 oleh Swedia Johannes Rhodin, sambil mempelajari morfologi ginjal pada murid. Awalnya mereka disebut tubuh mikro.

Kemudian, pada tahun 1966, sekelompok peneliti menggambarkan sifat biokimia dari organel baru dan memberinya nama peroksisom, karena produksi dan degradasi2O2.

Indeks

  • 1 Karakteristik dan lokasi umum
    • 1.1 Keanekaragaman peroksisom
  • 2 fungsi
    • 2.1 Degradasi asam lemak
    • 2.2 Degradasi produk beracun
    • 2.3 Sintesis biomolekul
  • 3 Peroksisom pada tanaman
    • 3.1 Glioxysomes
    • 3.2 Fotorespirasi
  • 4 Struktur
  • 5 Asal
  • 6 Referensi

Karakteristik dan lokasi umum

Peroksisom adalah kompartemen bola yang dikelilingi oleh membran tunggal. Mereka tidak memiliki genom atau ribosom mereka sendiri yang melekat pada struktur mereka, berbeda dengan kompartemen seluler lainnya, seperti mitokondria atau kloroplas, yang masing-masing dikelilingi oleh sistem kompleks dua atau tiga membran..

Sebagian besar sel hewan dan tumbuhan memiliki peroksisom. Pengecualian utama adalah sel darah merah atau eritrosit.

Enzim yang terlibat dalam metabolisme oksidatif ditemukan dalam struktur ini. Oksidasi dari beberapa produk menghasilkan hidrogen peroksida, karena hidrogen dari substrat ini ditransfer ke molekul oksigen.

Hidrogen peroksida adalah zat beracun bagi sel dan harus dihilangkan. Oleh karena itu, peroksisom mengandung enzim katalase, yang memungkinkan konversi menjadi molekul air dan oksigen.

Keanekaragaman peroksisom

Peroksisom adalah organel yang cukup beragam. Bergantung pada jenis sel dan spesies studi, mereka dapat memodifikasi komposisi enzimatik di dalamnya. Dengan cara yang sama, mereka dapat berubah sesuai dengan kondisi lingkungan tempat mereka terpapar.

Sebagai contoh, telah terbukti bahwa dalam ragi yang tumbuh di hadapan karbohidrat, peroksisom kecil. Ketika organisme ini tumbuh di lingkungan yang kaya akan metanol atau asam lemak, peroksisom lebih besar untuk mengoksidasi senyawa ini.

Di protista genre Trypanosoma (genus ini termasuk spesies patogen T. cruzi, agen penyebab penyakit Chagas) dan kinetoplastid lainnya, memiliki jenis peroksisom yang disebut glikosoma. Organel ini memiliki enzim glikolisis tertentu.

Di dalam jamur ada struktur yang disebut tubuh Woronin. Ini adalah jenis peroxisome yang berpartisipasi dalam pemeliharaan struktur seluler.

Demikian pula, ada enzim dalam peroksisom dari spesies tertentu yang unik. Pada kunang-kunang, peroksisom mengandung enzim luciferase, yang bertanggung jawab atas bioluminesensi yang khas pada kelompok coleoptera ini. Di dalam jamur genus Penisilin, peroksisom mengandung enzim yang terlibat dalam produksi penisilin.

Fungsi

Jalur oksidasi penting untuk sel terjadi di peroksisom. Mereka memiliki lebih dari lima puluh jenis enzim yang dapat menurunkan asam lemak, asam urat dan asam amino. Mereka juga berpartisipasi dalam rute sintesis lipid. Selanjutnya, masing-masing fungsinya akan dijelaskan secara rinci:

Degradasi asam lemak

Oksidasi asam lemak dalam peroksisom terjadi melalui jalur metabolisme yang disebut oksidasi β, yang dihasilkan dari produksi gugus asetil. Ini bertentangan dengan reaksi degradasi analog yang terjadi pada mitokondria, di mana produk akhir dari degradasi asam lemak adalah karbon dioksida dan ATP..

Tidak seperti sel-sel hewan, di mana oksidasi β terjadi di mitokondria dan di peroksisom, di ragi itu hanya terjadi di peroksisom.

Kelompok asetil dapat diangkut ke kompartemen sel lain dan dimasukkan dalam jalur biosintesis metabolit esensial.

Degradasi produk beracun

Peroksisom berperan dalam reaksi detoksifikasi, terutama di hati dan ginjal.

Peroksisom dapat mendegradasi substrat beracun yang memasuki aliran darah, seperti alkohol, fenol, asam format dan formaldehida. Reaksi oksidasi ini menghasilkan hidrogen peroksida.

Nama organel diberikan oleh produksi molekul ini. Untuk menurunkannya, ia memiliki enzim katalase, yang mengkatalisis reaksi kimia berikut yang menghasilkan zat yang tidak berbahaya bagi sel, air dan oksigen:

2 H2O2 -> H2O + O2

Sintesis biomolekul

Pada sel-sel hewan, sintesis kolesterol dan dolichol terjadi pada peroksisom dan retikulum endoplasma. Kolesterol adalah lipid esensial dari beberapa jaringan. Kehadirannya di membran plasma menentukan fluiditasnya. Ini juga ditemukan dalam plasma darah.

Dolichol, seperti kolesterol, adalah lipid dan hadir dalam membran sel, khususnya di retikulum endoplasma.

Peroksisom juga berpartisipasi dalam sintesis asam empedu, komponen empedu. Senyawa ini berasal dari kolesterol. Fungsi utama empedu adalah penyabunan lemak dalam usus, bertindak sebagai semacam deterjen.

Plasmalogen adalah molekul yang bersifat lipid, ditandai dengan adanya ikatan tipe eter. Lipid ini ditemukan sebagai komponen yang sangat diperlukan dari membran sel yang membentuk jaringan jantung dan otak. Peroksisom berpartisipasi dalam dua langkah pertama yang menimbulkan lipid ini.

Untuk alasan ini, ketika beberapa kegagalan seluler terjadi pada tingkat peroxisome, itu dapat memanifestasikan dirinya dalam kelainan neurologis. Contoh dari patologi ini adalah sindrom Zellweger.

Peroksisom pada tanaman

Glioxysomes

Tumbuhan tersebut mengandung organel jenis peroksisom khusus yang disebut glioksisom. Fungsinya untuk menyimpan zat dan menurunkan lemak. Mereka ditemukan terutama dalam biji.

Reaksi khas tanaman terjadi pada glioksisom: konversi asam lemak menjadi glukosa.

Jalur metabolisme ini dikenal sebagai siklus glikoksilat dan sangat mirip dengan siklus asam sitrat. Untuk mencapai konversi ini, dua molekul asetil KoA digunakan untuk menghasilkan asam suksinat, yang kemudian beralih ke glukosa.

Tanaman yang muncul dari biji belum aktif secara fotosintesis. Untuk mengimbangi fakta ini, mereka dapat menggunakan karbohidrat ini dari glyoxysome hingga tanaman dapat mensintesisnya sendiri. Proses ini sangat penting untuk perkecambahan benih yang benar.

Konversi asam lemak menjadi karbohidrat ini tidak mungkin dilakukan dalam sel-sel hewan, karena mereka tidak memiliki enzim dari siklus glioksilat..

Fotorespirasi

Peroksisom berpartisipasi dalam proses fotorespirasi dalam sel tanaman. Fungsi utamanya dengan cara ini adalah untuk memetabolisme produk sekunder yang terbentuk selama proses fotosintesis.

Enzim rubisco (ribulosa-1,5-bifosfat karboksilase / oksigenase) berpartisipasi dalam fiksasi karbon dioksida. Namun, enzim ini dapat mengambil oksigen dan bukan karbon dioksida. Seperti yang ditunjukkan oleh nama enzim, itu adalah karboksilase dan oksigenase secara bersamaan.

Salah satu senyawa yang dihasilkan oleh rute alternatif oksigenasi ini adalah fosfoglikolat. Setelah dikonversi menjadi glikolat, molekul ini dikirim ke peroksisom, di mana oksidasi terjadi pada glisin.

Glycine dapat dibawa ke mitokondria, di mana ia menjadi serin. Serin kembali ke peroksisom dan menjadi gliserat. Yang terakhir melewati kloroplas dan dapat dimasukkan ke dalam siklus Calvin.

Dengan kata lain, peroksisom membantu memulihkan karbon, karena fosfoglikolat bukan metabolit yang berguna untuk tanaman.

Struktur

Peroksisom memiliki struktur yang sangat sederhana. Mereka dikelilingi oleh membran lipid tunggal.

Karena kompartemen ini tidak memiliki jenis materi genetik, semua protein yang diperlukan untuk fungsinya harus diimpor. Protein yang harus diangkut ke peroksisom disintesis oleh ribosom dan diangkut dari sitosol ke tujuan akhirnya..

Label yang menunjukkan lokasi protein tertentu untuk peroksisom ditandai dengan mengandung urutan serin, lisin, dan leusin dalam karbon akhir rantai protein. Label ini dikenal sebagai PTS1 karena akronimnya dalam bahasa Inggris, sinyal penargetan peroxisome 1.

Ada juga label lain yang menunjukkan lokasi protein dalam peroksisom, seperti keberadaan sembilan asam amino pada terminal amino yang disebut PTS2. Dengan cara yang sama, fosfolipid disintesis dalam retikulum endoplasma dan dibawa ke peroksisom..

Mereka mirip dengan lisosom, kecuali asalnya. Lisosom tumbuh dari sistem membran sel. Peroksisom, seperti mitokondria dan plastid, dapat bereplikasi dengan pembagian. Berkat penggabungan protein dan lipid, peroksisom dapat tumbuh dan dibagi menjadi dua kompartemen terpisah.

Asal

Di masa lalu diusulkan bahwa peroksisom berasal dari proses endosimbiotik; Namun, pandangan ini sangat dipertanyakan.

Bukti terbaru menunjukkan adanya hubungan erat antara retikulum endoplasma dan peroksisom, yang mendukung hipotesis bahwa mereka berasal dari retikel.

Referensi

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Biologi. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cooper, G. M. (2000). Sel: Suatu Pendekatan Molekuler. Edisi ke-2. Sinauer Associates
  3. Gabaldón, T. (2010). Keragaman dan evolusi Peroxisome. Transaksi filosofis dari Royal Society B: Ilmu Biologi, 365(1541), 765-773.
  4. Lodish, H. (2005). Biologi seluler dan molekuler. Ed. Panamericana Medical.
  5. Terlecky, S. R., & Walton, P. A. (2005). Biogenesis dan Biologi Sel Peroksisom dalam Kesehatan dan Penyakit Manusia. Masuk Biogenesis Organel Seluler (hal. 164-175). Springer, Boston, MA.
  6. Titorenko, V. I., & Rachubinski, R. A. (2004). Peroxisome: mengatur keputusan perkembangan penting dari dalam sel. The Journal of Cell Biology, 164 (5), 641-645.
  7. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). Pengantar mikrobiologi. Ed. Panamericana Medical.