PEROKSISOM: CIRI, FUNGSI, STRUKTUR, BIOGENESIS - BIOLOGI - 2025

The peroxisomes , juga dikenali sebagai microbodies, adalah organel kecil, hampir sama dengan lysosomes, yang digantung di cytosol kebanyakan sel-sel eukariot.

Sama seperti tubuh manusia yang mempunyai organ yang melakukan fungsi yang berbeza untuk tetap hidup, sel-sel juga memilikinya dan mereka adalah apa yang kita panggil "organel" atau "organel".

Skema sel mikroba yang menunjukkan peroksisom (peroksisom), mitokondria (mitokondriom) dan nukleus (nukleus) (Sumber: CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) melalui Wikimedia Commons)

Sama seperti jantung mengepam darah ke seluruh badan, hidung dan paru-paru digunakan untuk bernafas, perut menerima makanan dan dimulakan dengan pencernaannya, dan otak berperanan menyelaraskan segalanya (untuk memberikan beberapa contoh). Organel penting untuk banyak fungsi sel.

Di antara beberapa organel sel adalah peroksisom, yang dijelaskan pada tahun 1960 oleh Christian René de Duve, penyelidik yang sama yang mengembangkan teknik pecahan subselular untuk memisahkan organel selular yang berbeza berdasarkan kepadatannya.

de Duve berkongsi, pada tahun 1974, Hadiah Nobel dalam Fisiologi dan Perubatan dengan Albert Claude dan George Palade berkat kerja mereka dengan teknik ini dan penemuan peroksisom.

Nama organel ini berasal dari pengeluaran dalaman hidrogen peroksida (H ₂ O ₂ ), hasil sampingan reaksi pengurangan pengoksidaan yang terjadi di dalamnya dan berpotensi toksik kepada sel (ia boleh bertindak balas dengan banyak molekul lain ), jadi cepat terdegradasi.

Dalam sel terdapat hingga 500 peroksisom "berenang" di sitosol, tetapi jumlah dan ukuran organel ini tidak hanya bergantung pada jenis sel yang dimaksud, tetapi juga pada keadaan fisiologi sel dan lingkungan yang mengelilinginya.

Ciri umum peroksisom

Terdapat banyak ciri yang dimiliki peroksisom yang menjadikannya serupa dengan organel selular lain dan, pada masa yang sama, sangat berbeza. Berikut adalah senarai pendek antara yang paling penting:

- Mereka adalah organel kecil yang dikelilingi oleh membran sederhana, yang memisahkannya dari sisa molekul dan organel di sitosol.

- Sebilangan besar yang ada di dalamnya, terutama protein dan enzim, disintesis dalam sitosol sel yang menjadi miliknya melalui ribosom bebas, yang merupakan kompleks protein yang mampu memediasi terjemahan messenger RNA (mRNA ) dari nukleus dan berasal dari transkripsi gen yang diberikan.

- Mereka tidak mempunyai genom sendiri, iaitu di dalamnya tidak ada DNA atau mesin yang diperlukan untuk pemprosesannya (misalnya, replikasi, transkripsi dan terjemahan).

- Mereka didarabkan dengan pembahagian.

- Di dalamnya anda dapat menemui hingga 50 enzim pencernaan yang berbeza dan produk sekundernya (berbahaya bagi sel).

- Saiz dan bilangannya dapat sangat berbeza dari satu sel ke sel yang lain, kerana bergantung pada keadaan intraselular (mereka dapat diinduksi) dan jenis sel.

ciri-ciri

Peroksisom memenuhi fungsi yang berbeza dalam sel, banyak di antaranya berkaitan dengan enzim yang ada di dalamnya.

- Reaksi oksidatif

Banyak reaksi pengurangan pengoksidaan berlaku di dalam peroksisom, iaitu pertukaran elektron antara satu sebatian dengan sebatian lain, yang secara amnya dikatalisis oleh protein dengan aktiviti enzimatik (enzim).

Reaksi pengurangan oksidasi dalam peroksisom ini biasanya menghasilkan hidrogen peroksida (H ₂ O ₂ ), sebatian yang berbahaya bagi sel.

Namun, di dalam peroksisom ada enzim yang disebut katalase, yang bertanggung jawab untuk memecah hidrogen peroksida untuk membentuk air atau menggunakannya untuk mengoksidakan sebatian lain.

Kemampuan untuk membendung reaksi ini sangat berkaitan dengan fungsi lain yang dilakukan oleh organel sel ini, kerana metabolisme degradasi banyak molekul menunjukkan pengoksidaannya.

Tanpa reaksi oksidatif peroksisom, pengumpulan sebatian seperti asid lemak rantai panjang, misalnya, boleh menyebabkan kerosakan pada sel saraf di otak.

- Metabolisme tenaga

Peroksisom mengambil bahagian dalam pengeluaran ATP, yang merupakan "mata wang" tenaga utama sel.

Salah satu cara mereka melakukannya adalah dengan memecah asid lemak (lemak dan lemak yang banyak dibuat), mencerna etanol (sejenis alkohol) dan asid amino ("blok bangunan" yang membentuk protein), dan sebagainya.

Pada sel haiwan, sebahagian besar asid lemak terdegradasi dalam mitokondria dan sebahagian kecil diproses di peroksisom, tetapi pada ragi dan tanaman fungsi ini praktikalnya eksklusif untuk peroksisom.

- Biosintesis

Peroksisom juga berfungsi dalam pengeluaran molekul yang merupakan bahagian dari membran sel. Molekul ini dikenali sebagai plasmallogen dan merupakan jenis lipid yang sangat penting untuk otak dan sel jantung (jantung) manusia dan mamalia lain.

Lipid lain yang disintesis dalam peroksisom dan dengan penyertaan retikulum endoplasma (organel sel lain yang sangat penting) adalah kolesterol dan dolichol, penting untuk fungsi sel.

Di banyak haiwan mamalia, misalnya, peroksisom sel hati juga mengambil bahagian dalam sintesis asid hempedu, yang berasal dari kolesterol dan sangat diperlukan untuk pencernaan lemak yang terdapat dalam makanan yang diproses di dalam perut dan kemudian di usus kecil.

Struktur

Peroksisom adalah organel membran, tetapi tidak seperti membran yang dilihat pada organel lain seperti mitokondria dan kloroplas, misalnya, mereka mempunyai membran tunggal dan bukan sistem membran ganda.

Penampilannya tidak tetap, iaitu boleh berubah. Walau bagaimanapun, mereka biasanya organel sfera yang mempunyai diameter rata-rata antara 0.2 dan 1 μm, iaitu sepersepuluh meter.

Gambarajah asas struktur peroksisom (Sumber: Thuresson / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) melalui Wikimedia Commons)

Apabila ini tidak berbentuk bulat, maka ia dapat dilihat sebagai tubulus kecil dengan ukuran yang berbeza, yang saling terhubung satu sama lain (pastinya mereka adalah peroksisom dalam pembelahan).

Mereka sering mempunyai pusat atau inti kristal, yang para saintis menerangkan dengan cara ini dengan cara mereka melihatnya di bawah mikroskop, mungkin sebagai hasil daripada sejumlah besar protein di dalamnya.

Biogenesis (asal)

Walaupun peroksisom tidak mengandungi DNA di dalamnya, yaitu, mereka tidak mempunyai genomnya sendiri, mereka dapat dibahagikan dengan pemula atau pembelahan.

Proses ini bergantung pada jumlah protein dan bahan untuk membina membran baru yang mereka miliki, yang "diimport" dari sitosol.

Mereka yang mengambil bahagian?

Retikulum endoplasma bertanggungjawab untuk sintesis fosfolipid yang membentuk membran peroksisom, dan sintesis beberapa proteinnya, melalui ribosom yang berkaitan.

Ribosom (sebenarnya terdapat di sitosol sebagai "poliribosom bebas") adalah yang menerjemahkan sebahagian besar protein. Protein ini hanya dapat memasuki bahagian dalam peroksisom jika mempunyai label atau tanda khas.

Tanpa tanda ini, protein tidak dapat dikenali oleh protein lain pada membran peroksisom dan oleh itu tidak dapat melaluinya.

Oleh itu, jika ribosom yang melekat pada retikulum endoplasma kasar dan yang bebas dalam sitosol "menghantar" bahan yang cukup ke peroksisom, mereka boleh membahagi menjadi dua.

Peroksisom dalam sel haiwan

Sel haiwan mempunyai banyak peroksisom dan lisosom, organel serupa yang bertanggungjawab untuk "mengitar semula" organel lain dan pelbagai jenis molekul dengan ukuran yang berbeza.

Sel-sel beberapa haiwan (tetapi bukan sel manusia), misalnya, mempunyai peroksisom yang mampu memecah asid urik, yang biasanya merupakan sisa metabolik yang kaya dengan nitrogen, pengumpulannya dalam darah dapat memberi kesan buruk.

Fungsi "Pelik"

Sebagai tambahan kepada semua fungsi yang disebutkan di atas, peroksisom melakukan fungsi yang sangat khusus pada beberapa haiwan. Kelip-kelip dan serangga lain, misalnya, menggunakan enzim di peroksisom sel mereka untuk mencari pasangan dan, dalam beberapa kes, untuk mencari makanan mereka.

Enzim ini dikenali sebagai luciferase. Luciferase membantu lelaki menghasilkan "kilatan" cahaya yang terang, yang boleh berwarna hijau atau kuning, dan berfungsi untuk menarik betina dari spesies yang sama.

Durasi setiap kilat dan selang di mana ia muncul adalah khusus untuk setiap spesies, sehingga betina dapat membezakan jantan dalam kegelapan malam. Pada spesies tertentu, betina juga menghasilkan kilat, dan yang lain, dia memancarkan cahaya yang menarik perhatian lelaki untuk memakannya.

Peroksisom yang diubah suai

Sama seperti tumbuhan memiliki glikoksisom, yang merupakan jenis peroksisom yang khusus dalam jalur metabolik tertentu, beberapa sel haiwan memiliki peroksisom yang diubah.

Kinetoplastids, sekumpulan parasit yang menyebabkan penyakit yang berbeza pada manusia dan haiwan lain, mempunyai sejenis "peroxisome yang diubah" yang dikenali sebagai glikosom.

Glikosom menerima nama ini kerana mengandungi enzim yang diperlukan untuk pemprosesan glukosa (enzim glikolitik), serta enzim lain yang berpartisipasi dalam jalur metabolik lain untuk mendapatkan tenaga.

Peroksisom dalam sel tumbuhan

Sel tumbuhan juga mengandungi peroksisom dan ini mempunyai fungsi yang sangat penting untuk fungsi tanaman, selain fungsi yang dibagi dengan peroksisom jenis sel lain.

- Kitaran Glyoxylate

Sebagai contoh, pada biji benih, peroksisom selnya bertanggungjawab untuk menukar lemak yang disimpan menjadi karbohidrat, yang merupakan bahan mentah yang diperlukan untuk perkembangan anak benih yang akan tumbuh.

Proses di mana peroksisom tumbuhan melakukan fungsi ini dikenal sebagai siklus glikoksilat, yang dianggap sebagai varian kitaran Krebs, itulah sebabnya mengapa beberapa teks menyebut peroksisom ini sebagai glikoksisom.

- Fotorespirasi

Pada tumbuh-tumbuhan, organel ini juga terlibat dalam proses yang dikenali sebagai fotorespirasi, yang terdiri dari jalur metabolik "bertentangan" dengan fotosintesis, kerana oksigen tidak dihasilkan, melainkan dimakan, dan karbon dioksida dilepaskan tanpa memperoleh ATP. .

Walaupun di atas, proses ini juga dikenal sebagai "pemulihan karbon", kerana peroksisom menerima dari kloroplas (organel lain dari sel tumbuhan) sebatian kimia yang disebut glikolat, yang mereka ubah menjadi sebatian lain yang disebut glisin (a asid amino).

Glisin yang dihasilkan dalam peroksisom tumbuhan diangkut ke mitokondria (organel di mana pernafasan dan sintesis sejumlah besar ATP berlaku). Di mitokondria, glisin ini ditukar menjadi serin, asid amino lain, yang dikembalikan ke peroksisom.

Serine, sekali dalam peroksisom, ditukar menjadi gliserat dan dari situ ia dihantar ke kloroplas lagi. Semua proses ini tidak membawa kepada penghasilan tenaga, tetapi membawa kepada penggunaan atom karbon yang melekat pada glikolat.

Penyakit peroksisom

Terdapat pelbagai jenis "gangguan" yang berkaitan dengan peroksisom. Umumnya, gangguan ini ada kaitannya dengan mutasi pada gen yang terlibat dalam biogenesis organel ini atau, bahkan, pada gen yang mengekod enzim atau mengangkut protein.

Oleh kerana mereka mempunyai komponen genetik, gangguan ini biasanya kongenital (mereka diwarisi dari ibu bapa kepada anak-anak) yang boleh membawa akibat yang sederhana atau teruk, bergantung pada kasusnya.

Sindrom Zellweger

Sindrom ini, walaupun jarang berlaku, merangkumi beberapa keadaan yang paling teruk. Ia dicirikan oleh ketiadaan sepenuhnya atau oleh penurunan jumlah kromosom yang besar dalam sel-sel badan.

Mutasi genetik yang menyebabkan sindrom ini juga menyebabkan pengumpulan sebatian yang kaya dengan unsur-unsur seperti zat besi dan tembaga, dan asid lemak rantai panjang dalam darah dan tisu lain seperti hati, otak dan ginjal.

Apa kesannya?

Kanak-kanak kecil yang terkena sindrom ini biasanya dilahirkan dengan kecacatan wajah (wajah) dan beberapa kecacatan intelektual. Mereka boleh mengalami masalah penglihatan dan pendengaran, serta masalah gastrointestinal dan hati, jadi mereka biasanya tidak hidup lebih dari satu tahun.

Sindrom lain yang berkaitan

Terdapat penyakit lain yang berkaitan dengan kecacatan pada peroksisom. Ini termasuk Adrenoleukodystrophy Neonatal (NALD, Adrenoleukodystrophy Neonatal) dan Penyakit Refsum Kanak-kanak.

Kedua-dua penyakit ini dicirikan oleh gejala awal yang timbul, yang biasanya dilihat pada masa kanak-kanak, sehingga pesakit dapat bertahan hingga dewasa.

Rujukan

1. Persatuan Biologi Sel British. (nd). Diperoleh pada 13 April 2020, dari www.bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/peroxisome/.
2. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Sel: Pendekatan molekul. Medicinska naklada.
3. De Duve, CABP, & Baudhuin, P. (1966). Peroksisom (mikrob dan zarah berkaitan). Ulasan fisiologi, 46 (2), 323-357.
4. Penyunting Encyclopaedia Britannica. (2014). Ensiklopedia Britannica. Diakses pada 13 April 2020, dari www.britannica.com/science/peroxisome.
5. Hu, J., Baker, A., Bartel, B., Linka, N., Mullen, RT, Reumann, S., & Zolman, BK (2012). Peroksisom tumbuhan: biogenesis dan fungsi. Sel Tumbuhan, 24 (6), 2279-2303.
6. Lazarow, PB, & Fujiki, Y. (1985). Biogenesis peroksisom. Kajian tahunan biologi sel, 1 (1), 489-530.
7. Roels, F., Baes, M., & Delanghe, S. (Eds.). (2012). Gangguan peroksisom dan pengawalan gen (Vol. 544). Springer Science & Business Media.
8. Van den Bosch, H., Schutgens, RBH, Wanders, RJA, & Tager, JM (1992). Biokimia peroksisom. Kajian tahunan ahli biokimia.