Informatie

3.8: Lysosomen en peroxisomen - Biologie


Een cel is samengesteld uit veel verschillende organellen en microlichamen (of cytosomen) is een type organel dat wordt aangetroffen in de cellen van planten, protozoa en dieren. Organellen in de familie van microlichamen omvatten peroxisomen, glyoxysomen, glycosomen en hydrogenosomen.

Lysosomen

Lysosomen zijn ruwweg bolvormige lichamen omsloten door een enkel membraan. Ze worden vervaardigd door het Golgi-apparaat (Figuur (PageIndex{1})) en bevatten meer dan 50 verschillende soorten hydrolytische enzymen, waaronder proteasen, lipasen, nucleasen en polysacharidasen. De pH in het lysosoom is ongeveer pH 5, aanzienlijk minder dan die van het cytosol (~ pH 7,2). Alle enzymen in het lysosoom werken het beste bij een zure pH, wat het risico verkleint dat ze hun eigen cel verteren als ze uit het lysosoom zouden ontsnappen.

Materialen in de cel die gepland zijn voor vertering worden eerst gedeponeerd in lysosomen. Deze kunnen zijn:

  • andere organellen, zoals mitochondriën, die niet meer goed functioneren en zijn opgeslokt door autofagosomen
  • voedselmoleculen of, in sommige gevallen, voedseldeeltjes die door endocytose in de cel worden opgenomen
  • vreemde deeltjes zoals bacteriën die worden opgeslokt door neutrofielen
  • antigenen die worden opgenomen door
  • "professionele" antigeenpresenterende cellen zoals dendritische cellen (door fagocytose) en
  • B-cellen (door binding aan hun antigeenreceptoren (BCR's) gevolgd door receptor-gemedieerde endocytose.

Ooit werd gedacht dat lysosomen verantwoordelijk waren voor het doden van cellen die gepland waren om uit een weefsel te worden verwijderd; bijvoorbeeld de resorptie van zijn staart als het kikkervisje verandert in een kikker. Dit is incorrect. Deze voorbeelden van geprogrammeerde celdood (PCD) of apoptose vinden plaats door een heel ander mechanisme.

In sommige cellen hebben lysosomen een secretoire functie - het vrijgeven van hun inhoud door exocytose.

  • Cytotoxische T-cellen (CTL) scheiden perforine uit lysosomen.
  • Mestcellen scheiden enkele van hun vele ontstekingsmediatoren af ​​van gemodificeerde lysosomen.
  • Melanocyten scheiden melanine uit gemodificeerde lysosomen.
  • De exocytose van lysosomen zorgt voor het extra membraan dat nodig is om snel wonden dichten in het plasmamembraan.

Lysosomale stapelingsziekten

Lysosomale stapelingsziekten worden veroorzaakt door de ophoping van macromoleculen (eiwitten, polysachariden, lipiden) in de lysosomen vanwege een genetisch falen om een ​​enzym te produceren dat nodig is voor hun afbraak. Neuronen van het centrale zenuwstelsel zijn bijzonder gevoelig voor beschadiging. De meeste van deze ziekten worden veroorzaakt door de overerving van twee defecte allelen van het gen dat codeert een van de hydrolytische enzymen. Voorbeelden zijn:

  • Tay-Sachs ziekte en Ziekte van Gaucher — beide veroorzaakt door het niet produceren van een enzym dat nodig is om sfingolipiden af ​​te breken (vetzuurderivaten die in alle celmembranen worden aangetroffen).
  • Mucopolysacharidose I (MPS-I). Veroorzaakt door het niet synthetiseren van een enzym (α-L-iduronidase) nodig om proteoglycanen zoals heparansulfaat af te breken. In april 2003 keurde de Amerikaanse Food and Drug Administration een synthetische versie van het enzym laronidase (Aldurazyme®) goed als mogelijke behandeling. Dit enzym (met 628 aminozuren) wordt vervaardigd door middel van recombinant-DNA-technologie.

Echter, een lysosomale stapelingsziekte, I-celziekte ("inclusiecelziekte"), wordt veroorzaakt door het niet "taggen" (door fosforylering) alle de hydrolytische enzymen die van het Golgi-apparaat naar de lysosomen zouden moeten worden getransporteerd. Omdat ze de mannose-6-fosfaat (M6P) -tag missen, worden ze in plaats daarvan door de cel uitgescheiden. Het resultaat: alle macromoleculen die in lysosomen zijn ingebouwd, blijven onaangetast en vormen "inclusielichamen" in de cel.

Peroxisomen

Peroxisomen, ook wel microbodies genoemd, zijn ongeveer zo groot als lysosomen (0,5-1,5 µm) en worden net als zij omsloten door een enkel membraan. Ze lijken ook op lysosomen omdat ze gevuld zijn met enzymen. Peroxisomen ontkiemen echter uit het endoplasmatisch reticulum, niet uit het Golgi-apparaat (de bron van lysosomen) en de enzymen en andere eiwitten die voor peroxisomen bestemd zijn, worden in het cytosol gesynthetiseerd. Elk bevat een Peroxisomaal truzie maken signaal (PTS) die zich bindt aan een receptormolecuul dat het eiwit in het peroxisoom brengt en vervolgens terugkeert voor een nieuwe lading. Er zijn twee peroxisomale targetingsignalen geïdentificeerd: een sequentie van 9 aminozuren aan het N-uiteinde van het eiwit en een tripeptide aan het C-uiteinde. Elk heeft zijn eigen receptor om het naar het peroxisoom te brengen.

Functies van de peroxisomen in de menselijke lever omvatten:

  • Afbraak (door oxidatie) van overtollige vetzuren.
  • Afbraak van waterstofperoxide (H2O2), een potentieel gevaarlijk product van vetzuuroxidatie. Het wordt gekatalyseerd door het enzym katalase.
  • Neemt deel aan de synthese van cholesterol. Een van de betrokken enzymen, HMG-CoA-reductase, is het doelwit van de populaire cholesterolverlagende "statines".
  • Neemt deel aan de synthese van galzuren.
  • Neemt deel aan de synthese van de lipiden die worden gebruikt om myeline te maken.
  • Afbraak van overtollige purines (AMP, GMP) tot urinezuur.

Peroxisomen zijn ook aanwezig in plantencellen waar ze deelnemen aan functies als symbiotische stikstoffixatie en fotorespiratie.

Peroxisoomaandoeningen

Een verscheidenheid aan zeldzame erfelijke aandoeningen van de peroxisoomfunctie komt voor bij mensen. De meeste hebben betrekking op gemuteerde versies van een van de enzymen die in peroxisomen worden aangetroffen. Bijvoorbeeld: X-gebonden adrenoleukodystrofie (X-ALD) het gevolg is van een onvermogen om vetzuren op de juiste manier te metaboliseren. Een resultaat is verslechtering van de myeline-omhulsels van neuronen. De aandoening komt voor bij jonge jongens omdat het gen X-gebonden is. Een poging om een ​​effectieve behandeling te vinden was het onderwerp van de film uit 1992 Lorenzo's olie. Een paar ziekten zijn het gevolg van het niet produceren van functionele peroxisomen. Bijvoorbeeld: Zellweger-syndroom resultaten van de overerving van twee mutante genen voor een van de receptoren (PXR1) die nodig zijn om eiwitten in het peroxisoom te importeren.


Vier cytochemie

Hypofysegonadotropen zijn immunogelabeld fluorescerend groen voor LH (zie bovenstaande banner) en kernen kleuren blauw met DAPI. In de bovenstaande weergave zijn ze echter dubbel gelabeld voor Cre-recombinase met dylight 594 (rood) in de kernen en het cytoplasma. Hierdoor worden de kernen paars en het cytoplasma geel.

5 nM Gold-markers detecteren LH in het Golgi-complex en in een secretoire korrel.

Lysosomen (Ly) en peroxisomen in de lever.

Deze site is door ISI geselecteerd voor opname in Current Web content, een nieuwe sectie van Current Contents Connect TM (CC Connect TM).

Deze site heeft het Rockhill Press Web Feet-keurmerk gekregen


Verschil tussen lysosoom en peroxisoom

De cel is de basiseenheid van het leven, zoals we allemaal weten. Het werd ontdekt in de jaren 1600 door Sir Robert Hooke. Na de ontdekking van cellen kon de mens weten dat wanneer cellen bij elkaar worden gegroepeerd, ze weefsels vormen. Wanneer weefsels vervolgens worden gegroepeerd, worden ze spieren. Wanneer spieren worden gegroepeerd, worden ze een orgaan. En wanneer organen worden gegroepeerd, worden ze een lichaamssysteem. Dit verklaart hoe een cel de basiseenheid van het leven wordt.

Cellen hebben verschillende onderdelen en functies. Een voorbeeld is de mitochondriën die bekend staat als de energiecentrale van de cel. Omdat het de krachtpatser is, is het verantwoordelijk voor de productie van ATP of adenosinetrifosfaat voor energie die door de organellen van de cel zal worden gebruikt. Onder de delen die een cel vormen, bevinden zich de lysosomen en peroxisomen. Laten we de verschillen ontdekken.

Lysosomen zijn in eerste instantie verantwoordelijk voor de intracellulaire vertering van de cellen. Het is alsof deze structuren het spijsverteringsstelsel van de cellen zijn. Van lysosomen wordt gezegd dat ze veel voorkomen in de cellen van dieren en heel klein of zeldzaam in planten. Lysosomen zijn ook gunstig voor ons lichaam. Ze zijn ook te vinden in witte bloedcellen. Hun functie is dat deze lysosomen een inhoud produceren die de bacteriën zou omringen en verteren en deze vervolgens zou doden.

Peroxisomen daarentegen zijn verantwoordelijk voor de bescherming van de cel tegen een belangrijke giftige stof die ook uit de cel komt. Deze giftige stof is waterstofperoxide. Peroxisomen beschermen de cellen tegen hun eigen productie van deze schadelijke stof. Peroxisomen doen dit door waterstofperoxide af te breken en dit om te zetten in water en zuurstof. Wanneer waterstofperoxide echter bacteriën doodt, beschermt het alleen de cel tegen het geproduceerde waterstofperoxide, maar niet tegen de bacteriën.

Lysosomen bevatten hydrolase. Dit is de component of het enzym dat verantwoordelijk is voor de spijsvertering. Peroxisomen daarentegen bevatten drie oxidatieve enzymen zoals katalase, D-aminozuuroxidase en urinezuuroxidase. Lysosomen werden ontdekt in de jaren 1960 door Christian de Duve, een Belgische cytoloog. De heer Rhodin, aan de andere kant, beschreef voor het eerst peroxisomen in 1954.

1. Lysosomen bevatten hydrolase. Dit is de component of het enzym dat verantwoordelijk is voor de spijsvertering. Peroxisomen daarentegen bevatten drie oxidatieve enzymen zoals katalase, D-aminozuuroxidase en urinezuuroxidase.
2. Lysosomen zijn verantwoordelijk voor de vertering van cellen, terwijl peroxisomen verantwoordelijk zijn voor de bescherming van cellen tegen waterstofperoxide.
3. Lysosomen werden ontdekt in de jaren 1960 door Christian de Duve, een Belgische cytoloog. De heer Rhodin, aan de andere kant, beschreef voor het eerst peroxisomen in 1954.


Functies van peroxisomen

Peroxisomen ontlenen hun naam aan hun gebruik van moleculaire zuurstof voor metabolische processen. Deze organellen worden grotendeels geassocieerd met het lipidenmetabolisme en de verwerking van reactieve zuurstofsoorten. Binnen het lipidenmetabolisme hebben peroxisomen meestal te maken met β-oxidatie van vetzuren, de mobilisatie van lipidevoorraden in zaden, cholesterolbiosynthese en steroïde hormoonsynthese.

Β–oxidatie

De belangrijkste reden voor de hoge energiedichtheid van vetten is het lage aandeel zuurstofatomen in elk vetzuurmolecuul. Zo heeft palmitinezuur, een vetzuur met 16 koolstofatomen en een molecuulmassa van meer dan 250 g/mol, slechts twee zuurstofatomen. Hoewel dit lipiden tot goede opslagmoleculen maakt, kunnen ze niet direct worden verbrand als brandstof of snel worden afgebroken in het cytoplasma door middel van glycolyse. Ze moeten worden verwerkt voordat ze in de mitochondriën kunnen worden geshunt voor volledige oxidatie door de citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering.

Wanneer deze moleculen moeten worden geoxideerd om ATP vrij te maken, moeten ze eerst worden afgebroken tot kleinere moleculen voordat ze in de mitochondriën kunnen worden verwerkt. Binnen peroxisomen worden vetzuren met een lange keten geleidelijk afgebroken om acetyl-co-enzym A (acetyl-coA) te genereren in een proces dat β-oxidatie wordt genoemd. Acetyl-coA combineert vervolgens met oxaalacetaat om citraat te vormen. Terwijl de meeste koolhydraten de citroenzuurcyclus binnengaan als een drie-koolstofmolecuul, pyruvaat genaamd, dat vervolgens wordt gedecarboxyleerd om acetyl-coA te vormen, zorgt peroxisomale β-oxidatie ervoor dat vetzuren rechtstreeks toegang krijgen tot de citroenzuurcyclus.

Een van de belangrijkste bijproducten van β–oxidatie is waterstofperoxide, dat schadelijk kan zijn voor de cel. Dit molecuul wordt ook zorgvuldig ontgift door het enzym katalase in peroxisomen.

Peroxisomen in planten

In planten spelen peroxisomen een belangrijke rol bij zaadkieming en fotosynthese.

Tijdens het ontkiemen van zaden worden vetreserves gemobiliseerd voor anabole reacties die leiden tot de vorming van koolhydraten. Dit wordt de glyoxalaatcyclus genoemd en begint ook met β-oxidatie en de vorming van acetyl-coA.

In bladeren voorkomen peroxisomen het verlies van energie tijdens fotosynthetische koolstoffixatie door de producten van fotorespiratie te recyclen. Een cruciaal enzym genaamd Ribulose-1,5-bisfosfaatcarboxylase/oxygenase (RuBisCO) is nodig voor fotosynthese en katalyseert de carboxylatie van ribulose-1,5-bisfosfaat (RuBP). Dit is de centrale reactie voor de fixatie van kooldioxide om organische moleculen te vormen. Zoals de naam al doet vermoeden, kan RuBisCO echter ook RuBP van zuurstof voorzien door moleculaire zuurstof te gebruiken, waarbij koolstofdioxide vrijkomt - in feite het nettoresultaat van fotosynthese omkerend. Dit is met name het geval wanneer de plant wordt blootgesteld aan hete, droge omgevingen en de huidmondjes sluiten om transpiratie te voorkomen.

Wanneer RuBisCO RuBP oxideert, genereert het een 2-koolstofmolecuul genaamd fosfoglycolaat. Dit wordt opgevangen door peroxisomen waar het wordt geoxideerd tot glycine. Daarna wordt het tussen de mitochondriën en peroxisomen gependeld, waarbij het een reeks transformaties ondergaat voordat het wordt omgezet in een glyceraatmolecuul dat kan worden geïmporteerd in chloroplasten om deel te nemen aan de Calvin-cyclus voor fotosynthese.

Lipidenbiosynthese en ontgifting

In dierlijke cellen zijn peroxisomen de plaatsen voor een bepaalde hoeveelheid lipidebiogenese, vooral van speciale fosfolipiden, plasmalogenen genaamd, die de myeline-omhulling in zenuwvezels vormen. Peroxisomen zijn ook nodig voor de synthese van galzouten. Ongeveer 25% van de alcohol die we consumeren, wordt in deze organellen geoxideerd tot aceetaldehyde. Hun rol bij het ontgiften en oxideren van een aantal moleculen, metabole bijproducten en medicijnen maakt ze een prominent onderdeel van nier- en levercellen.


Essay @ Peroxisomen | cel | Eukaryotische cellen | Biologie

In dit essay bespreken we:- 1. Inleiding tot peroxisomen 2. Morfologie van peroxisomen 3. Structuur van peroxisomen 4. Functies van peroxisomen 5. Peroxisomale aandoeningen.

Essay # 1. Inleiding tot peroxisomen:

Peroxisomen zijn kleine membraangebonden, zelfreplicerende organellen die in bijna alle eu­karyotische cellen worden aangetroffen. Ze bevatten oxidatieve enzymen, zoals D-aminozuuroxidase, ureaatoxi­dase en catalase. Ze zijn een belangrijke plaats van zuurstofgebruik en voorkomen het lichaam van giftige stoffen zoals waterstofperoxide of andere metabolieten. Ze lijken op lysosoom, maar worden niet gevormd in het Golgi-complex. Peroxisomen onderscheiden zich door een kristallijne structuur in een zak die ook amorf grijs materiaal bevat. Ze worden groter en knop om nieuwe per-oxisomen te produceren.

Peroxisomen werden voor het eerst beschreven door Mollenhauer, Moore en Kelly in 1966. Perox­isomen werden voor het eerst waargenomen als kleine, enkelmembraangebonden organellen (microlichamen) in niercellen van de muis. Na centrifugatie van celhomogenaat werden peroxisomen gevonden in de ruwe organellaire pellet, samen met mitochondriën en lysosomen. Maar ze konden worden gescheiden van andere organellen door daaropvolgende centrifugering met evenwichtsdichtheid, vanwege hun opmerkelijk hoge dichtheid. Karakterisering van deze fractie toonde de aanwezigheid van H2O2 produceren van oxidasen (waaronder enzymen om vetzuren af ​​te breken) en katalase om H . af te breken2O2 (vandaar de naam peroxisomen).

Omdat ze rijk zijn aan enzymen zoals peroxidase, oxidatiemiddel en katalasen, worden ze peroxisomen genoemd. Die peroxisomen bevatten de enzymen van de glyoxylaatcyclus (d.w.z. het glycolaatmetabolisme), worden glyoxysomen genoemd. Ze zijn geïsoleerd uit algen, gisten, bladeren en zaden van hogere planten, protozoën, amfibieën, vogels en zoogdieren.

Naar alle waarschijnlijkheid ontstaan ​​de peroxisomen uit de E.R. Het E.R.-membraan verwijdt zich en uiteindelijk worden de peroxisomen afgeknepen. De peroxisomale enzymen worden gesynthetiseerd op ribosomen op een ruw E.R.-membraan.

Essay # 2. Morfologie van peroxisomen:

Ze zijn afgeplat of bolvormig van vorm met een diameter van 0,2-1,2 m. De gemiddelde diameter van peroxisoom dat voorkomt in levercellen van ratten varieert van 0,6-0,7 m. Ze zijn gebonden door een enkel lipoproteïneachtig eenheidsmembraan met een dikte van ongeveer 60 . Ze bevatten korrelige inhoud die in het midden condenseert. Hun membraan is permeabel voor aminozuren, urinezuren, hydroxylzuren enz., maar vertoont een gecontroleerde permeabiliteit voor pyridinenucleotiden.

Essay # 3. Structuur van peroxisomen:

Peroxisomen hebben een enkele beperkende eenheidsmembraan van lipide- en eiwitmoleculen, die hun granulaire matrix omsluit. In sommige gevallen bevat de matrix talrijke draden of fibrillen, terwijl in andere gevallen wordt waargenomen dat ze ofwel een amorfe nucleoïde of een dichte binnenkern bevatten die in veel soorten een regelmatige kristalloïde structuur vertoont. Peroxisomen lijken qua uiterlijk op lysosomen, maar de twee hebben een heel verschillende oorsprong. Lysosomen worden over het algemeen gevormd in het Golgi-complex, terwijl peroxisomen zichzelf repliceren. In tegenstelling tot zelfreplicerende mitochondriën hebben peroxisomen echter geen eigen interne DNA-moleculen. Daarom moeten de organellen de eiwitten importeren die ze nodig hebben om kopieën van zichzelf te maken uit het omringende cytosol.

De enzymen en andere eiwitten die bestemd zijn voor peroxisomen worden gesynthetiseerd in het cytosol. Elk bevat een peroxisomaal targetingsignaal (PTS) dat bindt aan een receptormolecuul dat het eiwit in het peroxisoom brengt. Er zijn twee peroxisomale targetingsignalen geïdentificeerd: een sequentie van 9 aminozuren aan het N-uiteinde van het eiwit en een tri-peptide aan het C-uiteinde (Fig. 4.59).

Essay # 4. Functies van peroxisomen:

Peroxisomen bevatten een verscheidenheid aan enzymen, die voornamelijk samenwerken om giftige stoffen, en in het bijzonder waterstofperoxide (een veel voorkomend bijproduct van cellulair me-shytabolisme) uit de cel te verwijderen. Deze organellen bevatten enzymen die de waterstofperox­ide omzetten in water, waardoor de potentieel giftige stof veilig terug in de cel kan worden vrijgegeven. Sommige soorten peroxisomen, zoals die in levercellen, ontgiften alcohol en andere schadelijke verbindingen door waterstof van de vergiften over te brengen naar zuurstofmoleculen (een proces dat oxidatie wordt genoemd).

Het is ook bekend dat ze essentieel zijn in veel vitale routes, waaronder: metabolisme van vrije zuurstofradicalen, synthese van cholesterol en etherlipiden, galzuurvorming, katabolisme van vetzuren met lange keten, katabolisme van purines, prostaglandinen, leukotriënen en alcoholontgifting in lever en het metabolisme van estradiol. Peroxisomen zijn ook aanwezig in plantencellen waar ze deelnemen aan symbiotische stikstoffixatie en fotorespiratie.

De glyoxysomen vertonen een glyoxylaatcyclus. Het fenomeen fotorespiratie is te zien in C3 '8211 planten. Het is de belangrijkste plaats van foto-ademhaling. Er worden drie organellen gevonden die verband houden met het fenomeen fotorespiratie, namelijk peroxisomen, chloroplasten en mitochondriën. De peroxisomen nemen ook deel aan β-oxidatie.

Essay # 5. Peroxisomale aandoeningen:

Er is ontdekt dat twee belangrijke categorieën metabole stoornissen worden veroorzaakt door moleculaire en shylardefecten in peroxisomen. De eerste categorie bestaat uit aandoeningen van peroxisoombiogenese waarbij het organel zich niet normaal ontwikkelt, waardoor defecten in tal van peroxisomale eiwitten ontstaan. De tweede categorie betreft defecten van enkele per-oxisomale enzymen. De ernstigste van deze aandoeningen is het syndroom van Zellweger, dat wordt gekenmerkt door een afwezigheid of een verminderd aantal peroxisomen in de cellen. Deze aandoening is het gevolg van de overerving van twee mutante genen voor een van de receptoren (PXR1) die nodig zijn om eiwitten in het peroxisoom te importeren.


Lysosomen en peroxisomen

Lysosomen zijn het afvalverwerkingssysteem van de cellen. Ze degraderen de producten van inname, zoals de bacterie die is opgenomen door fagocytose die te zien is in de bovenstaande cartoon. Nadat de bacterie in een vacuole is ingesloten, smelten blaasjes die lysosomale enzymen bevatten (soms primaire lysosomen genoemd) ermee samen. De pH wordt zuurder en dit activeert de enzymen. De vacuole wordt zo een secundair lysosoom en breekt de bacterie af.

Lysosomen breken ook versleten organellen af, zoals mitochondriën. In deze cartoon wikkelt een deel van het ruwe endoplasmatisch reticulum zich rond een mitochondrion en vormt een vacuole. Vervolgens fuseren blaasjes die lysosomale enzymen dragen met het blaasje en de vacuole wordt een actief secundair lysosoom.

Een derde functie van lysosomen is het verwerken van de producten van receptor-gemedieerde endocytose zoals de receptor, het ligand en het bijbehorende membraan. In dit geval produceert de vroege samensmelting van blaasjes die de receptor en het ligand binnenbrengen, een endosoom. Vervolgens veroorzaakt de introductie van lysosomale enzymen en de lagere pH afgifte en afbraak van de inhoud. Dit kan worden gebruikt voor het recyclen van de receptor en andere membraancomponenten. Zie de webpagina over receptorgemedieerde endocytose voor meer informatie.

Lysosomen dragen hydrolasen die nucleotiden, eiwitten, lipiden, fosfolipiden degraderen en ook koolhydraat-, sulfaat- of fosfaatgroepen van moleculen verwijderen. De hydrolasen zijn actief bij een zure pH, wat een geluk is, want als ze uit het lysosoom lekken, zullen ze waarschijnlijk geen schade aanrichten (bij pH 7,2) tenzij de cel zuur is geworden. Een waterstofion-ATPase wordt gevonden in het membraan van lysosomen om de omgeving aan te zuren.


Lysosomale morfologie varieert met de toestand van de cel en de mate van afbraakactiviteit. Lysosomen hebben stukjes membranen, vacuolen, korrels en delen van mitochondria binnenin. Fagolysosomen kunnen delen van bacteriën bevatten of de cel die het heeft geïnjecteerd. Deze elektronenmicrofoto toont typische secundaire lysosomen. Ze zijn gedetecteerd door cytochemische labeling voor zure fosfatase. Dit is een goede marker voor lysosomen. Bedenk dat het ook wordt gebruikt als een markering voor de Trans Golgi Cisternae.

Het Golgi-complex sorteert het lysosomale enzym in het Trans-gebied. Het wordt ontvangen van het ruwe endoplasmatisch reticulum (RER in deze cartoon) in het cis-gebied.

Daar heeft het een fosfaatradicaal bevestigd aan het mannose-residu. Dit mannose-6-fosfaat vormt een sorteersignaal dat door de cisternae beweegt naar het trans-gebied waar het zich bindt aan een specifieke receptor. Nadat het zich aan de receptor heeft gebonden, begint het te knopen en vormt zich een "kooi" of "jas" gemaakt van clathrine rond de knop (om het te versterken). Het beweegt weg om te fuseren met een zich ontwikkelend lysosoom (zoals de vacuolen in de vorige afbeelding). Dit lysosoom bevat een waterstofionenpomp op het oppervlak. De pomp werkt om de omgeving in het lysosoom aan te zuren. Dit verwijdert het fosfaat en dissocieert het hydrolase van de receptor. De receptor wordt vervolgens teruggevoerd naar het Golgi-complex

Lysosomen kunnen daadwerkelijk worden gedetecteerd door pH-indicatorkleurstoffen. Deze foto toont kleurstoffen die verschillende pH's aangeven met verschillende kleuren. De rode lysosomen (pH 5,0) zijn waarschijnlijk typische lysosomen. De blauwe en groene lysosomen zijn waarschijnlijk endosomen. Deze verandering kan worden gedetecteerd als u een ligand aan fluoresceïne koppelt. Fluoresceïne zal niet fluoresceren bij pH's lager dan 6,0. Daarom kan men de invoer van het receptor-ligandcomplex volgen en vervolgens de fluorescentie zien verdwijnen als het endosoom dat het complex bevat, wordt aangezuurd.

Waarom Peroxisomen niet zijn zoals lysosomen.

Peroxisomen zijn organellen die oxidatieve enzymen bevatten, zoals D-aminozuuroxidase, ureaatoxidase en katalase. Ze kunnen lijken op een lysosoom, maar ze worden niet gevormd in het Golgi-complex. Peroxisomen onderscheiden zich door een kristallijne structuur in een zak die ook amorf grijs materiaal bevat. Ze zijn zelfreplicerend, net als de mitochondriën. Componenten hopen zich op een bepaalde plaats op en kunnen worden samengevoegd tot een peroxisoom. Ze zien er misschien uit als bewaarkorrels, maar ze worden niet op dezelfde manier gevormd als bewaarkorrels. Ze worden ook groter en ontluiken om nieuwe peroxisomen te produceren.

Peroxisomen werken om het lichaam te ontdoen van giftige stoffen zoals waterstofperoxide of andere metabolieten. Ze zijn een belangrijke plaats van zuurstofgebruik en zijn talrijk in de lever waar giftige bijproducten zich gaan ophopen.


Peroxisomen

Peroxisomen zijn ongeveer zo groot als lysosomen (0,5 & ndash 1,5 & microm) en worden net als zij omsloten door een enkel membraan. Ze lijken ook op lysosomen omdat ze gevuld zijn met enzymen.

Bij mensen worden nieuwe peroxisomen gevormd door de fusie van blaasjes die vrijkomen door het endoplasmatisch reticulum met blaasjes die vrijkomen door mitochondriën. Eenmaal gevormd, kunnen peroxisomen hun aantal vervolgens vergroten door groei en deling.

De enzymen en andere eiwitten die bestemd zijn voor peroxisomen worden gesynthetiseerd in het cytosol. Elk bevat een Peroxisomaal truzie maken signaal (PTS) die zich bindt aan een receptormolecuul dat het eiwit in het peroxisoom brengt en vervolgens terugkeert voor een nieuwe lading.

Er zijn twee peroxisomale targetingsignalen geïdentificeerd:

Enkele functies van de peroxisomen in de menselijke lever:

  • Afbraak (door oxidatie) van overtollige vetzuren.
  • Afbraak van waterstofperoxide (H2O2), een potentieel gevaarlijk product van vetzuuroxidatie. Het wordt gekatalyseerd door het enzym katalase. [Link naar verdere discussie]
  • Neemt deel aan de synthese van cholesterol. Een van de betrokken enzymen, HMG-CoA-reductase, is het doelwit van de populaire cholesterolverlagende "statines".
  • Neemt deel aan de synthese van galzuren.
  • Neemt deel aan de synthese van de lipiden die worden gebruikt om myeline te maken.
  • Afbraak van overtollige purines (AMP, GMP) tot urinezuur.

Peroxisoomaandoeningen

Voorbeeld: X-gebonden adrenoleukodystrofie (X-ALD). Deze aandoening is het gevolg van een onvermogen om vetzuren op de juiste manier te metaboliseren. Een resultaat is verslechtering van de myeline-omhulsels van neuronen. De aandoening komt voor bij jonge jongens omdat het gen X-gebonden is. Een poging om een ​​effectieve behandeling te vinden was het onderwerp van de film uit 1992 Lorenzo's olie. Sindsdien is een aantal X-ALD-patiënten met succes behandeld met gentherapie.

Voorbeeld: Zellweger-syndroom. Deze aandoening is het gevolg van de overerving van twee mutante genen voor een van de receptoren (PXR1) die nodig zijn om eiwitten in het peroxisoom te importeren.


Peroxisomale biologie: experimentele modellen, peroxisomale aandoeningen en neurologische ziekten

Dit boek geeft een overzicht van de biologie en biochemie van peroxisomen en bespreekt de bijdrage van deze organellen aan peroxisomale en neurodegeneratieve ziekten.

Het begint met een gedetailleerde inleiding tot de biogenese en metabolische functies van peroxisomen, en benadrukt hun rol bij oxidatieve stress en in het lipidenmetabolisme zoals vetzuuroxidatie. De volgende hoofdstukken richten zich op de moleculaire en klinische aspecten van peroxisomale aandoeningen veroorzaakt door defecten in de peroxisomale functie. In het bijzonder worden de biologische aspecten van peroxisomale biogenese aandoeningen zoals Zellweger syndroom en Heimler syndroom besproken. Dit omvat hun onderliggende genetische oorzaken, evenals de biochemische en metabole defecten die verband houden met de aandoeningen. Daarnaast behandelen verschillende hoofdstukken recente observaties die wijzen op een verband tussen peroxisomale disfunctie en neurodegeneratieve ziekten zoals Alzheimer, Multiple Sclerose en andere degeneratieve cerebellaire pathologieën. Het laatste deel van het boek bespreekt belangrijke cel- en diermodellen voor het bestuderen van de rol van peroxisomen bij menselijke ziekten en presenteert de huidige therapeutische strategieën voor hun behandeling.

Dit boek behandelt een zeer actueel onderwerp dat centraal staat in het huidige onderzoek en vormt een waardevolle bijdrage voor alle studenten en onderzoekers die de complexe biologie van peroxisomen en hun rol bij ziekten bij de mens willen begrijpen.

Gérard LIZARD is momenteel Inserm Scientist en directeur van het laboratorium Biochemistry of the Peroxisome, Inflammation and Lipid Metabolism sinds 2012 aan de Université de Bourgogne (Dijon, Frankrijk) biochemie-ingenieur (Nationaal Instituut voor Toegepaste Wetenschappen (INSA), Lyon, Frankrijk) PhD - Cellulaire en Moleculaire Biologie (Lyon, Frankrijk) PhD - Humane Biologie / Immunologie Competentie voor Onderzoeksrichting (Lyon, Frankrijk) Na zeven jaar postdoctorale positie in farmaceutische bedrijven als onderzoeker (1984-1991), is hij door Inserm aangeworven in 1991 momenteel senior research fellow Inserm, en directeur van het team 'Biochemie van het peroxisoom, inflammatie en lipidenmetabolisme'. Hij beheerde 20 masters en 21 proefschriften. Hij heeft een expertise in lipiden (cholesterol, oxysterolen, vetzuren), organellen (peroxisoom, mitochondriën, lysosoom) celdood (apoptose, autofagie), oxidatieve stress, inflammatie, farmacologie (met een grote interesse voor natuurlijke verbindingen), neurobiologie en nanotechnologie (gerichte therapie). Hij heeft bijgedragen aan verschillende klinische studies als hoofdonderzoeker en geassocieerd onderzoeker.


Dierlijke cel met peroxisomen, mitochondriën en lysosomen gelabeld. Foto: Door LadyofHats (Mariana Ruiz) – Eigen werk met Adobe Illustrator. Afbeelding hernoemd van Afbeelding:Animal cell structure.svg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4266142

Peroxisomen zijn vergelijkbaar van aard met lysosomen, en vroege microbiologen hadden zelfs moeite om peroxisomen van lysosomen te onderscheiden met alleen een microscoop. Maar het proces van differentiële centrifugatie onthulde dat lysosomen en peroxisomen, hoewel ze uiterlijk vergelijkbaar waren, verschillende samenstellingen hadden. De enzymen die de twee organellen bevatten, verschillen sterk van elkaar, net als de lipide- en eiwitcomponenten van de twee organellen. Peroxisomen bevatten katalase, waardoor ze het waterstofperoxide kunnen ontgiften dat afkomstig is van het proces van bèta-oxiderende vetten. Lysosomale eiwitten verschillen ook van peroxisomale eiwitten doordat ze worden gesynthetiseerd in het ruwe ER, en ontluiken nadat de blaasjes die de juiste lysosomen bevatten, zijn gemaakt.

Peroxisomen hebben ook overeenkomsten met chloroplasten en mitochondriën, naast overeenkomsten met lysosomen. Ribosomen in het cytoplasma vertalen de eiwitten die nodig zijn voor deze organellen. Maar in tegenstelling tot chloroplasten/mitochondriën, hebben peroxisomen geen genetische vertaalmachinerie en bevatten ze ook geen genetisch materiaal om van te spreken. Om deze reden is het proteoom van de peroxisomen volledig afkomstig van stoffen die uit het cytoplasma worden getrokken. Peroxisomen hebben ook slechts een enkele lipide dubbellaag in plaats van de dubbele vliezige structuren die chloroplasten en mitochondriën hebben.


Internationaal overzicht van cel- en moleculaire biologie

Abstract

Peroxisomen zijn multifunctionele organellen waarvan de overvloed varieert afhankelijk van het celtype, het organisme, het ontwikkelingsstadium en de omgevings- en metabolische omstandigheden waarin het organisme leeft. Plantenperoxisomen zijn essentieel voor de levensvatbaarheid van embryo's en zijn betrokken bij tal van biochemische processen in de ontwikkeling en in de interactie van planten met de omgeving. In de afgelopen jaren zijn verschillende klassen van peroxisomale eiwitten geïdentificeerd die nodig zijn voor verschillende stappen in peroxisoomdeling en -proliferatie en een signaalroute die ten grondslag ligt aan de lichtinductie van peroxisomale proliferatie van de modelplantensoort Arabidopsis thaliana. Enkele van de belangrijkste componenten van het peroxisoomverdelingsapparaat zijn bewaard gebleven van planten tot gisten en dieren, terwijl plantspecifieke componenten ook worden onthuld. Omgevingsfactoren en nucleaire gebeurtenissen die het proces beheersen, lijken hoogst uniek te zijn in verschillende evolutionaire lijnen. Toekomstig onderzoek moet extra leden van de peroxisoomdeling / proliferatieroutes identificeren en signaalroutes ontleden waarmee verschillende omgevings- en metabole signalen de overvloed aan peroxisomen in planten reguleren.