PEROXISOMES: ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG, CẤU TRÚC, HÌNH THÀNH SINH HỌC - SINH HỌC - 2026

Các peroxisome , còn được gọi là microbodies, là những bào quan nhỏ, rất giống với lysosome, chúng nằm lơ lửng trong bào tương của hầu hết các tế bào nhân thực.

Giống như cơ thể con người có các cơ quan thực hiện các chức năng khác nhau để duy trì sự sống, tế bào cũng có chúng và chúng được gọi là "bào quan" hay "bào quan".

Sơ đồ tế bào vi khuẩn cho thấy một peroxisome (peroxisome), một ty thể (mitochondriom) và nhân (nhân) (Nguồn: CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) qua Wikimedia Commons)

Cũng giống như tim bơm máu đến phần còn lại của cơ thể, mũi và phổi được sử dụng để thở, dạ dày nhận thức ăn và bắt đầu quá trình tiêu hóa của nó, và bộ não chịu trách nhiệm điều phối mọi thứ (để đưa ra một vài ví dụ). Các bào quan cần thiết cho nhiều chức năng của tế bào.

Trong số một số bào quan tế bào có peroxisome, được mô tả vào năm 1960 bởi Christian René de Duve, cùng một nhà nghiên cứu, người đã phát triển kỹ thuật phân đoạn dưới tế bào để tách các bào quan tế bào khác nhau dựa trên mật độ của chúng.

de Duve chia sẻ, năm 1974, giải Nobel Sinh lý học và Y học cùng với Albert Claude và George Palade nhờ công trình của họ với những kỹ thuật này và phát hiện ra peroxisome.

Tên của các bào quan này bắt nguồn từ việc sản xuất bên trong hydro peroxit (H ₂ O ₂ ), một sản phẩm phụ của các phản ứng oxy hóa-khử xảy ra trong chúng và có khả năng gây độc cho tế bào (nó có thể phản ứng với nhiều phân tử khác ), vì vậy nó nhanh chóng bị xuống cấp.

Trong một tế bào có thể có tới 500 peroxisome "bơi" trong tế bào, nhưng số lượng và kích thước của các bào quan này không chỉ phụ thuộc vào loại tế bào được đề cập mà còn phụ thuộc vào trạng thái sinh lý của tế bào và môi trường xung quanh nó.

Đặc điểm chung của peroxisome

Có nhiều đặc điểm mà peroxisome có khiến chúng giống với các bào quan khác của tế bào và đồng thời rất khác biệt. Dưới đây là danh sách ngắn một số điều quan trọng nhất:

- Chúng là những bào quan nhỏ được bao bọc bởi một lớp màng đơn giản, ngăn cách chúng với phần còn lại của các phân tử và bào quan trong dịch bào.

- Một phần lớn những gì bên trong chúng, đặc biệt là protein và enzym, được tổng hợp trong tế bào của tế bào mà chúng thuộc về nhờ các ribosome tự do, là những phức hợp protein có khả năng làm trung gian cho quá trình dịch mã RNA thông tin (mRNA ) từ nhân và có nguồn gốc từ quá trình phiên mã của một gen nhất định.

- Họ không có bộ gen của riêng mình, nghĩa là bên trong không có DNA hoặc máy móc cần thiết cho quá trình xử lý của nó (ví dụ như sao chép, phiên mã và dịch mã).

- Chúng được nhân với phép chia.

- Bên trong bạn có thể tìm thấy tới 50 loại enzym tiêu hóa khác nhau và các sản phẩm thứ cấp của chúng (nguy hiểm cho tế bào).

- Kích thước và số lượng của chúng có thể rất khác nhau từ tế bào này sang tế bào khác, vì chúng phụ thuộc vào điều kiện nội bào (cảm ứng) và loại tế bào.

Đặc trưng

Peroxisomes thực hiện các chức năng khác nhau trong một tế bào, nhiều chức năng trong số chúng liên quan đến các enzym bên trong nó.

- Phản ứng oxy hóa

Nhiều phản ứng oxy hóa-khử xảy ra bên trong peroxisome, tức là sự trao đổi electron giữa hợp chất này với hợp chất khác, thường được xúc tác bởi các protein có hoạt tính enzym (enzym).

Các phản ứng oxy hóa-khử này trong peroxisome thường tạo ra hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ ), một hợp chất có hại cho tế bào.

Tuy nhiên, bên trong peroxisome có một loại enzyme gọi là catalase, có nhiệm vụ phân hủy hydrogen peroxide để tạo thành nước hoặc sử dụng nó để oxy hóa các hợp chất khác.

Khả năng chứa đựng các phản ứng này bên trong có liên quan chặt chẽ đến các chức năng khác mà các bào quan tế bào này thực hiện, vì sự thoái hóa trao đổi chất của nhiều phân tử ngụ ý quá trình oxy hóa của chúng.

Nếu không có các phản ứng oxy hóa của peroxisome, ví dụ, sự tích tụ của các hợp chất như axit béo chuỗi dài có thể gây ra thiệt hại đáng kể cho các tế bào thần kinh trong não.

- Chuyển hóa năng lượng

Các peroxisome tham gia sản xuất ATP, là “tiền tệ” năng lượng chính của tế bào.

Một trong những cách họ làm điều này là phá vỡ các axit béo (chất béo và nhiều chất béo được tạo thành), tiêu hóa etanol (một loại rượu) và axit amin ("khối xây dựng" tạo nên protein), v.v.

Trong tế bào động vật, hầu hết các axit béo bị phân giải trong ty thể và một phần nhỏ được xử lý trong peroxisome, nhưng ở nấm men và thực vật, chức năng này thực tế không có ở peroxisome.

- Sinh tổng hợp

Peroxisomes cũng có chức năng sản xuất các phân tử là một phần của màng tế bào. Những phân tử này được gọi là plasmallogens và là một loại lipid rất quan trọng đối với não và các tế bào tim (tim) của con người và các động vật có vú khác.

Các lipid khác được tổng hợp trong peroxisome và với sự tham gia của lưới nội chất (một bào quan rất quan trọng khác của tế bào) là cholesterol và dolichol, cần thiết cho hoạt động của tế bào.

Ví dụ, ở nhiều loài động vật có vú, peroxisome của tế bào gan cũng tham gia vào quá trình tổng hợp axit mật, có nguồn gốc từ cholesterol và rất cần thiết cho quá trình tiêu hóa chất béo có trong thức ăn được xử lý trong dạ dày và sau đó. trong ruột non.

Kết cấu

Peroxisomes là bào quan có màng, nhưng không giống như màng được thấy ở các bào quan khác như ti thể và lục lạp, chẳng hạn, chúng có một màng đơn chứ không phải hệ thống màng kép.

Sự xuất hiện của nó không phải là bất biến, tức là nó có thể thay đổi. Tuy nhiên, chúng thường là các bào quan hình cầu có đường kính trung bình từ 0,2 đến 1 μm, tức là một phần triệu mét.

Sơ đồ cơ bản về cấu trúc của peroxisome (Nguồn: Thuresson / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) qua Wikimedia Commons)

Khi chúng không có dạng hình cầu, thì chúng có thể được nhìn thấy như những ống nhỏ có kích thước khác nhau, được kết nối với nhau (chắc chắn chúng là peroxisome đang phân chia).

Chúng thường có một trung tâm hoặc nhân tinh thể, mà các nhà khoa học mô tả theo cách này bằng cách họ nhìn nó dưới kính hiển vi, có thể là kết quả của một lượng lớn protein bên trong chúng.

Tạo sinh (nguồn gốc)

Mặc dù peroxisomes không chứa DNA bên trong, nghĩa là chúng không có bộ gen riêng, chúng có thể được phân chia bằng cách nảy chồi hoặc phân hạch.

Quá trình này phụ thuộc vào số lượng protein và vật liệu để xây dựng màng mới mà chúng có theo ý muốn, chúng được "nhập khẩu" từ dịch bào.

Những ai tham gia?

Lưới nội chất chịu trách nhiệm cho cả quá trình tổng hợp các phospholipid hình thành màng peroxisome và tổng hợp một số protein của nó, điều này thông qua các ribosome liên kết của nó.

Ribosome (thực sự hiện diện trong tế bào với tên gọi "polyribosome tự do") là những thể dịch hầu hết các protein. Những protein này chỉ có thể đi vào bên trong peroxisome nếu chúng có nhãn hoặc “dấu hiệu” đặc biệt.

Nếu không có những dấu này, các protein không thể được các protein khác trên màng peroxisome nhận biết và do đó không thể đi qua.

Vì vậy, nếu các ribosome gắn vào lưới nội chất thô (RER) và những ribosome tự do trong tế bào “gửi” đủ vật chất đến các peroxisome, chúng có thể phân chia thành hai.

Peroxisome trong tế bào động vật

Tế bào động vật có nhiều peroxisome và lysosome, những bào quan tương tự có nhiệm vụ “tái chế” các bào quan khác và các loại phân tử có kích thước khác nhau.

Ví dụ, tế bào của một số động vật (nhưng không phải của người) có peroxisome có khả năng phân hủy axit uric, nói chung là một chất thải chuyển hóa giàu nitơ, sự tích tụ của nó trong máu có thể gây ra những tác động có hại.

Các chức năng "kỳ lạ"

Ngoài tất cả các chức năng nêu trên, peroxisome thực hiện các chức năng rất đặc biệt ở một số động vật. Ví dụ, đom đóm và các loài côn trùng khác sử dụng một loại enzyme trong peroxisome của tế bào để tìm bạn tình và trong một số trường hợp, để tìm thức ăn của chúng.

Enzyme này được gọi là luciferase. Luciferase giúp con đực tạo ra "tia sáng" sáng, có thể có màu xanh lá cây hoặc màu vàng, và dùng để thu hút các con cái cùng loài.

Thời gian của mỗi lần chớp sáng và khoảng thời gian chúng xuất hiện là cụ thể đối với từng loài, do đó con cái có thể phân biệt con đực trong bóng tối. Ở một số loài nhất định, con cái cũng tạo ra ánh sáng, và ở những loài khác, nó phát ra ánh sáng thu hút con đực ăn nó.

Peroxisomes biến đổi

Cũng giống như thực vật sở hữu glyoxysome, là một loại peroxisome chuyên biệt trong một con đường trao đổi chất cụ thể, một số tế bào động vật có peroxisome biến đổi.

Kinetoplastids, một nhóm ký sinh trùng gây ra các bệnh khác nhau ở người và các động vật khác, có một loại "peroxisome biến đổi" được gọi là glycosome.

Glycosome nhận được tên này vì chúng chứa các enzym cần thiết cho quá trình xử lý glucose (enzym đường phân), cũng như các enzym khác tham gia vào các con đường trao đổi chất khác để thu được năng lượng.

Peroxisomes trong tế bào thực vật

Tế bào thực vật cũng chứa peroxisome và chúng có những chức năng rất quan trọng đối với hoạt động của thực vật, ngoài những chức năng được chia sẻ với những peroxisome của các loại tế bào khác.

- Chu trình glyoxylate

Ví dụ, ở hạt, các peroxisome của tế bào có nhiệm vụ chuyển đổi chất béo dự trữ thành carbohydrate, là nguyên liệu thô cần thiết cho sự phát triển của cây con sẽ nảy mầm.

Quá trình mà peroxisome thực vật thực hiện chức năng này được gọi là chu trình glyoxylate, được coi là một biến thể của chu trình Krebs, đó là lý do tại sao một số văn bản gọi những peroxisome này là glyoxysomes.

- Photorespiration

Ở thực vật, các bào quan này cũng tham gia vào một quá trình được gọi là quang phân tử, bao gồm một con đường trao đổi chất "trái ngược" với quang hợp, vì oxy không được tạo ra mà được tiêu thụ, và carbon dioxide được giải phóng mà không thu được ATP. .

Mặc dù vậy, quá trình này còn được gọi là "thu hồi carbon", vì peroxisomes nhận từ lục lạp (một bào quan khác của tế bào thực vật) một hợp chất hóa học gọi là glycolat, chúng chuyển đổi thành một hợp chất khác gọi là glycine (a axit amin).

Glycine được tạo ra trong peroxisome thực vật được vận chuyển đến ti thể (bào quan nơi diễn ra quá trình hô hấp và tổng hợp một lượng lớn ATP). Trong ty thể, glycine này được chuyển đổi thành serine, một axit amin khác, được quay trở lại peroxisome.

Serine, khi ở trong peroxisome, được chuyển đổi thành glycerate và từ đó nó lại được gửi đến lục lạp. Tất cả quá trình này không dẫn đến việc sản xuất năng lượng, nhưng nó dẫn đến việc sử dụng các nguyên tử cacbon được gắn vào glycolat.

Peroxisome bệnh

Có nhiều loại "rối loạn" khác nhau liên quan đến peroxisome. Nói chung, những rối loạn này liên quan đến các đột biến trong các gen liên quan đến quá trình sinh học của các bào quan này hoặc thậm chí, trong các gen mã hóa các enzym hoặc protein vận chuyển.

Vì chúng có một thành phần di truyền, những rối loạn này thường là bẩm sinh (chúng di truyền từ cha mẹ sang con cái) có thể có hậu quả trung bình hoặc nặng, tùy thuộc vào từng trường hợp.

Hội chứng Zellweger

Hội chứng này, mặc dù hiếm gặp, bao gồm một số tình trạng nghiêm trọng nhất. Nó được đặc trưng bởi sự vắng mặt hoàn toàn hoặc giảm đáng kể số lượng nhiễm sắc thể trong các tế bào của cơ thể.

Các đột biến di truyền gây ra hội chứng này cũng gây ra sự tích tụ của các hợp chất giàu nguyên tố như sắt và đồng, và các axit béo chuỗi rất dài trong máu và các mô khác như gan, não và thận.

Hậu quả là gì?

Trẻ nhỏ bị ảnh hưởng bởi hội chứng này thường được sinh ra với các dị tật ở mặt (mặt) và một số khuyết tật về trí tuệ. Họ có thể bị các vấn đề về thị giác và thính giác, cũng như các vấn đề về đường tiêu hóa và gan, vì vậy họ thường không sống quá một năm.

Các hội chứng liên quan khác

Có các bệnh khác liên quan đến các khiếm khuyết trong peroxisome. Chúng bao gồm chứng loạn dưỡng chất tăng sinh ở trẻ sơ sinh (NALD, Neonatal Adrenoleukodystrophy) và bệnh Refsum thời thơ ấu.

Cả hai bệnh đều được đặc trưng bởi các triệu chứng khởi phát muộn, thường thấy trong thời thơ ấu, do đó bệnh nhân có thể sống sót đến tuổi trưởng thành sớm.

Người giới thiệu

1. Hiệp hội Sinh học Tế bào Anh. (nd). Được truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2020, từ www.bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/peroxisome/.
2. Cooper, GM và Hausman, RE (2004). Tế bào: Cách tiếp cận phân tử. Medicinska naklada.
3. De Duve, CABP, & Baudhuin, P. (1966). Peroxisomes (vi thể và các hạt liên quan). Đánh giá sinh lý học, 46 (2), 323-357.
4. Biên tập viên Encyclopaedia Britannica. (2014). Bách khoa toàn thư Britannica. Truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2020, từ www.britannica.com/science/peroxisome.
5. Hu, J., Baker, A., Bartel, B., Linka, N., Mullen, RT, Reumann, S., & Zolman, BK (2012). Peroxisomes thực vật: sinh và chức năng. Tế bào thực vật, 24 (6), 2279-2303.
6. Lazarow, PB, & Fujiki, Y. (1985). Quá trình sinh peroxisome. Đánh giá hàng năm về sinh học tế bào, 1 (1), 489-530.
7. Roels, F., Baes, M., & Delanghe, S. (Eds.). (2012). Rối loạn peroxisomal và điều hòa gen (Quyển 544). Springer Science & Business Media.
8. Van den Bosch, H., Schutgens, RBH, Wanders, RJA, & Tager, JM (1992). Hóa sinh của peroxisome. Đánh giá hàng năm của nhà hóa sinh.