Peroxisomes Características, localização, funções e estrutura



O peroxissomas São organelas celulares esféricas, com um diâmetro de cerca de 0,2 a 1,0 μm e rodeadas por uma membrana. Eles são encontrados em células animais e vegetais e possuem as enzimas necessárias para as vias metabólicas ligadas aos processos de oxidação de biomoléculas (aminoácidos e ácidos graxos) ou substâncias tóxicas (álcool).

As enzimas envolvidas nesses processos são chamadas oxidases, que também estão envolvidas em rotas sintéticas. Os peroxissomos possuem uma enzima em particular: a catalase, com a qual eles são capazes de eliminar o peróxido de hidrogênio (H2O2), que é um produto secundário causado pela degradação de substâncias tóxicas.

Observe que essa substância potencialmente prejudicial é originada e eliminada na mesma organela, portanto, a célula nunca é exposta a esse composto. Os peroxissomas foram descobertos em 1954 pelo sueco Johannes Rhodin, enquanto estudavam a morfologia dos rins nos murids. Inicialmente eles foram chamados de micro corpos.

Mais tarde, no ano de 1966, um grupo de pesquisadores descreveu as propriedades bioquímicas da nova organela e atribuiu-lhe o nome do peroxissoma, pela produção e degradação da organela.2O2.

Índice

  • 1 Características gerais e localização
    • 1.1 Diversidade de peroxissomos
  • 2 funções
    • 2.1 Degradação de ácidos graxos
    • 2.2 Degradação de produtos tóxicos
    • 2.3 Síntese de biomoléculas
  • 3 peroxissoma em plantas
    • 3.1 Glioxysomes
    • 3.2 Fotorrespiração
  • 4 Estrutura
  • 5 origem
  • 6 referências

Características gerais e localização

Os peroxissomos são compartimentos esféricos circundados por uma única membrana. Eles não possuem seu próprio genoma ou ribossomos ligados à sua estrutura, em contraste com outros compartimentos celulares, como mitocôndrias ou cloroplastos, que são cercados por um sistema complexo de duas ou três membranas, respectivamente.

A maioria das células animais e vegetais tem peroxissomas. A principal exceção são glóbulos vermelhos ou eritrócitos.

Enzimas envolvidas no metabolismo oxidativo são encontradas dentro dessa estrutura. A oxidação de alguns produtos produz peróxido de hidrogênio, uma vez que os hidrogênios desses substratos são transferidos para moléculas de oxigênio.

O peróxido de hidrogênio é uma substância tóxica para a célula e deve ser eliminado. Portanto, os peroxissomos contêm a enzima catalase, que permite sua conversão em moléculas de água e oxigênio.

Diversidade de peroxissomos

Peroxissomos são organelas bastante diversas. Dependendo do tipo de célula e das espécies de estudo, eles podem modificar a composição enzimática do seu interior. Da mesma forma, eles podem mudar de acordo com as condições ambientais às quais estão expostos.

Por exemplo, foi provado que em leveduras que crescem na presença de carboidratos, os peroxissomas são pequenos. Quando esses organismos crescem em ambientes ricos em metanol ou ácidos graxos, os peroxissomas são maiores para oxidar esses compostos.

Nos protistas do gênero Trypanosoma (este gênero inclui as espécies patogênicas T. cruzi, o agente causador da doença de Chagas) e outros cinetoplastídeos, têm um tipo de peroxissoma chamado glicossoma. Esta organela possui certas enzimas da glicólise.

Nos cogumelos há uma estrutura chamada o corpo de Woronin. Este é um tipo de peroxissomo que participa da manutenção da estrutura celular.

Da mesma forma, existem enzimas nos peroxissomas de certas espécies que são únicas. Nos vaga-lumes, os peroxissomos contêm a enzima luciferase, responsável pela bioluminescência típica desse grupo de coleópteros. Nos cogumelos do gênero Penicilliumperoxissomas contêm enzimas envolvidas na produção de penicilina.

Funções

As vias de oxidação essenciais para as células ocorrem no peroxissoma. Eles têm mais de cinquenta tipos de enzimas que podem degradar ácidos graxos, ácido úrico e aminoácidos. Eles também participam das rotas de síntese lipídica. Em seguida, cada uma de suas funções será descrita em detalhes:

Degradação de ácidos graxos

A oxidação de ácidos graxos no peroxissomo ocorre através de uma via metabólica chamada β oxidação, que resulta da produção do grupo acetila. Isso é contrário à reação de degradação análoga que ocorre na mitocôndria, na qual os produtos finais da degradação dos ácidos graxos são o dióxido de carbono e o ATP.

Ao contrário das células animais, onde a oxidação β ocorre nas mitocôndrias e no peroxissoma, nas leveduras ocorre apenas nos peroxissomas.

Os grupos acetilo podem ser transportados para outros compartimentos celulares e incluídos nas vias biossintéticas dos metabolitos essenciais.

Degradação de produtos tóxicos

Os peroxissomas participam de reações de desintoxicação, especialmente no fígado e nos rins.

Os peroxissomos podem degradar substratos tóxicos que entram na corrente sanguínea, como álcool, fenóis, ácido fórmico e formaldeído. Essas reações de oxidação produzem peróxido de hidrogênio.

O nome da organela é dado pela produção desta molécula. Para degradá-lo, possui a enzima catalase, que catalisa a seguinte reação química que produz substâncias inofensivas para a célula, a água e o oxigênio:

2 H2O2 -> H2O + O2

Síntese de biomoléculas

Nas células animais, a síntese de colesterol e dolicol ocorre no peroxissoma e no retículo endoplasmático. O colesterol é um lipídio essencial de alguns tecidos. Sua presença nas membranas plasmáticas determina sua fluidez. Também é encontrado no plasma sanguíneo.

Dolichol, como o colesterol, é um lipídio e está presente nas membranas celulares, especificamente no retículo endoplasmático.

Os peroxissomos também participam da síntese de ácidos biliares, componentes da bile. Estes compostos são originados do colesterol. A principal função da bile é a saponificação das gorduras nos intestinos, atuando como uma espécie de detergente.

Plasmalogens são moléculas de natureza lipídica, caracterizadas pela presença de uma ligação do tipo éter. Este lipídio é encontrado como um componente indispensável das membranas das células que compõem os tecidos do coração e do cérebro. Os peroxissomas participam dos dois primeiros passos que dão origem a esses lipídios.

Por esse motivo, quando ocorre alguma falha celular no nível do peroxissoma, ela pode se manifestar em anormalidades neurológicas. Um exemplo dessas patologias é a síndrome de Zellweger.

Peroxissoma em plantas

Glioxomas

As plantas contêm organelas especializadas do tipo peroxissoma chamadas glioxossomos. A função é armazenar substâncias e degradar lipídios. Eles são encontrados principalmente em sementes.

Nos glioxissomas ocorre uma reação típica da planta: a conversão de ácidos graxos em glicose.

Esta via metabólica é conhecida como o ciclo glioxilato e é bastante semelhante ao ciclo do ácido cítrico. Para conseguir essa conversão, duas moléculas de acetil CoA são usadas para produzir ácido succínico, que subsequentemente passa para a glicose.

A planta que emerge da semente ainda não é fotossinteticamente ativa. Para compensar esse fato, eles podem usar esses carboidratos do glioxissoma até que a planta possa sintetizá-los por si só. Este processo é essencial para a germinação correta da semente.

Essa conversão de ácidos graxos em carboidratos é impossível nas células animais, uma vez que elas não possuem as enzimas do ciclo glioxilato.

Fotorrespiração

Peroxissomas participam de processos de fotorrespiração em células vegetais. Sua principal função é metabolizar os produtos secundários formados durante os processos fotossintéticos.

A enzima rubisco (ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase / oxigenase) participa da fixação do dióxido de carbono. No entanto, esta enzima pode levar oxigênio e não dióxido de carbono. Como o nome da enzima indica, é uma carboxilase e uma oxigenase de cada vez.

Um dos compostos produzidos por esta via alternativa de oxigenação é o fosfoglicolato. Depois de convertida em glicolato, esta molécula é enviada ao peroxissoma, onde ocorre a oxidação da glicina.

A glicina pode ser levada para as mitocôndrias, onde se torna serina. A serina retorna ao peroxissoma e se torna glicerato. Este último passa o cloroplasto e pode ser incorporado no ciclo de Calvin.

Em outras palavras, os peroxissomos ajudam a recuperar os carbonos, uma vez que o fosfoglicolato não é um metabólito útil para a planta.

Estrutura

Peroxissomas têm estruturas muito simples. Eles estão cercados por uma única membrana lipídica.

Como esses compartimentos não possuem nenhum tipo de material genético, todas as proteínas necessárias para suas funções devem ser importadas. As proteínas que devem ser transportadas para os peroxissomos são sintetizadas pelos ribossomos e transportadas do citosol para seu destino final.

O marcador que indica a localização de uma certa proteína em peroxissomos é caracterizado por conter uma sequência de serina, lisina e leucina no carbono terminal da cadeia proteica. Este rótulo é conhecido como PTS1 por sua sigla em inglês, sinal de direcionamento de peroxissoma 1.

Existem também outros marcadores que indicam a localização da proteína no peroxissoma, como a presença de nove aminoácidos no terminal amino denominado PTS2. Da mesma forma, os fosfolipídios são sintetizados no retículo endoplasmático e levados ao peroxissoma.

Eles são semelhantes aos lisossomos, exceto pela sua origem. Os lisossomos brotam do sistema de membranas das células. Peroxissomas, como mitocôndrias e plastídios, podem ser replicados por divisão. Graças à incorporação de proteínas e lipídios, os peroxissomos podem crescer e se dividir em dois compartimentos separados.

Origem

Foi previamente proposto que peroxissomos originaram-se por um processo endossimbiótico; no entanto, essa visão tem sido altamente questionada.

Evidências recentes demonstram a existência de uma estreita relação entre o retículo endoplasmático e os peroxissomos, o que sustenta a hipótese de que eles se originaram no retículo.

Referências

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