peroksisom , juga dikenal sebagai microbodies, adalah organel kecil, sangat mirip dengan lisosom, yang tersuspensi dalam sitosol dari kebanyakan sel eukariotik.
Sama seperti tubuh manusia yang memiliki organ-organ yang memenuhi berbagai fungsi untuk membuatnya tetap hidup, sel juga memilikinya dan itulah yang kita sebut “organel” atau “organel”.
Sama seperti jantung memompa darah ke seluruh tubuh, hidung dan paru-paru digunakan untuk bernapas, perut menerima makanan dan memulai pencernaannya, dan otak bertugas mengoordinasikan segalanya (untuk memberikan beberapa contoh). sangat penting untuk banyak fungsi sel.
Di antara beberapa organel seluler adalah peroksisom, yang dijelaskan pada tahun 1960 oleh Christian René de Duve, peneliti yang sama yang mengembangkan teknik fraksinasi subseluler untuk memisahkan organel seluler yang berbeda berdasarkan kepadatannya .
de Duve berbagi, pada tahun 1974, Hadiah Nobel dalam Fisiologi dan Kedokteran dengan Albert Claude dan George Palade berkat pekerjaan mereka dengan teknik ini dan penemuan peroksisom.
Nama organel ini berasal dari produksi internal hidrogen peroksida (H 2 O 2 ), produk sampingan dari reaksi oksidasi-reduksi yang terjadi di dalamnya dan yang berpotensi beracun bagi sel (dapat bereaksi dengan banyak molekul lain ) , sehingga cepat terdegradasi.
Dalam sebuah sel bisa ada hingga 500 peroksisom “berenang” di sitosol, tetapi jumlah dan ukuran organel ini tidak hanya bergantung pada jenis sel yang bersangkutan, tetapi juga pada keadaan fisiologis sel dan lingkungan yang mengelilinginya. .
Indeks artikel
Karakteristik umum peroksisom
Peroksisom memiliki banyak karakteristik yang membuatnya mirip dengan organel seluler lainnya dan, pada saat yang sama, sangat berbeda. Berikut adalah daftar singkat yang merangkum beberapa yang paling penting:
– Mereka adalah organel kecil yang dikelilingi oleh membran sederhana, yang memisahkan mereka dari molekul dan organel lainnya di sitosol.
– Banyak dari apa yang ada di dalamnya, terutama protein dan enzim, disintesis dalam sitosol sel tempat mereka berasal melalui ribosom bebas, yang merupakan kompleks protein yang mampu memediasi translasi messenger RNA (mRNA) dari nukleus dan berasal dari transkripsi gen tertentu.
– Mereka tidak memiliki genom sendiri, yaitu, di dalamnya tidak ada DNA atau mesin yang diperlukan untuk pemrosesannya (misalnya, replikasi, transkripsi, dan translasi).
– Mereka dikalikan dengan pembagian.
– Di dalamnya Anda dapat menemukan hingga 50 enzim pencernaan yang berbeda dan produk sekundernya (berbahaya bagi sel).
– Ukuran dan jumlahnya dapat sangat bervariasi dari satu sel ke sel lainnya, karena bergantung pada kondisi intraseluler (dapat diinduksi) dan jenis sel.
Fitur
Skema sel mikroba yang menunjukkan peroksisom (peroksisom), mitokondria (mitokondriom), dan nukleus (inti) (Sumber: CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) melalui Wikimedia Commons)
Peroksisom memenuhi berbagai fungsi di dalam sel, banyak di antaranya terkait dengan enzim yang ada di dalamnya.
– Reaksi Oksidatif
Banyak reaksi reduksi oksida terjadi di dalam peroksisom, ini adalah pertukaran elektron antara satu senyawa dengan senyawa lainnya, umumnya dikatalisis oleh protein dengan aktivitas enzimatik (enzim).
Reaksi oksidasi-reduksi dalam peroksisom ini biasanya menghasilkan hidrogen peroksida (H 2 O 2 ), suatu senyawa yang berbahaya bagi sel.
Namun, di dalam peroksisom ada enzim yang disebut katalase, yang bertanggung jawab untuk memecah hidrogen peroksida menjadi air atau menggunakannya untuk mengoksidasi senyawa lain.
Kemampuan untuk menahan reaksi-reaksi ini di dalam terkait erat dengan fungsi lain yang dilakukan organel seluler ini, karena degradasi metabolik banyak molekul menyiratkan oksidasinya.
Tanpa reaksi oksidatif peroksisom, akumulasi senyawa seperti asam lemak rantai panjang, misalnya, dapat menyebabkan kerusakan besar pada sel saraf di otak.
– Metabolisme energi
Peroksisom terlibat dalam produksi ATP, yang merupakan “mata uang” energi utama sel.
Salah satu cara mereka melakukannya adalah dengan memecah asam lemak (lemak dan banyak lipid terbuat dari), mencerna etanol (sejenis alkohol) dan asam amino (“blok bangunan” yang membentuk protein), dan seterusnya. .
Pada sel hewan, sebagian besar asam lemak didegradasi di mitokondria dan sebagian kecil diproses di peroksisom, tetapi pada ragi dan tumbuhan fungsi ini praktis eksklusif untuk peroksisom.
– Biosintesis
Peroksisom juga berfungsi dalam produksi molekul yang merupakan bagian dari membran sel. Molekul-molekul ini dikenal sebagai plasmallogens dan merupakan jenis lipid yang sangat penting untuk sel-sel otak dan jantung (jantung) pada manusia dan mamalia lainnya.
Lipid lain yang disintesis dalam peroksisom dan dengan partisipasi retikulum endoplasma (organel seluler lain yang sangat penting) adalah kolesterol dan dolichol, penting untuk fungsi sel.
Pada banyak hewan mamalia, misalnya, peroksisom sel hati juga berpartisipasi dalam sintesis asam empedu, yang berasal dari kolesterol dan sangat diperlukan untuk pencernaan lemak yang terkandung dalam makanan yang diproses di lambung dan kemudian di usus kecil. usus.
Struktur
Peroksisom adalah organel bermembran, tetapi tidak seperti membran yang terlihat pada organel lain seperti mitokondria dan kloroplas, misalnya, mereka memiliki membran tunggal dan bukan sistem membran ganda.
Penampilannya tidak konstan, yaitu bisa berubah. Namun, mereka biasanya organel bola yang memiliki diameter rata-rata antara 0,2 dan 1 m, yaitu sepersejuta meter.
Diagram dasar struktur peroksisom (Sumber: Thuresson / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) melalui Wikimedia Commons)
Ketika ini tidak memiliki bentuk bulat, maka mereka dapat dilihat sebagai tubulus kecil dengan ukuran berbeda, yang terhubung satu sama lain (pasti mereka adalah peroksisom dalam divisi).
Mereka sering memiliki pusat kristal atau nukleus, yang dijelaskan oleh para ilmuwan dengan cara mereka melihatnya di bawah mikroskop, mungkin sebagai akibat dari sejumlah besar protein di dalamnya.
Biogenesis (asal)
Meskipun peroksisom tidak mengandung DNA di dalamnya, yaitu, mereka tidak memiliki genom sendiri, mereka dapat dibagi dengan tunas atau pembelahan.
Proses ini tergantung pada jumlah protein dan bahan untuk membangun membran baru yang tersedia bagi mereka, yang “diimpor” dari sitosol.
Mereka yang berpartisipasi?
Retikulum endoplasma bertanggung jawab untuk sintesis fosfolipid yang membentuk membran peroksisom, dan sintesis beberapa proteinnya, ini melalui ribosom yang terkait.
Ribosom (sebenarnya ada di sitosol sebagai “poliribosom bebas”) adalah yang menerjemahkan sebagian besar protein. Protein ini hanya dapat memasuki bagian dalam peroksisom jika memiliki label atau “tanda” khusus.
Tanpa tanda ini, protein tidak dapat dikenali oleh protein lain pada membran peroksisom dan oleh karena itu tidak dapat melewatinya.
Jadi, jika ribosom yang melekat pada retikulum endoplasma kasar (RER) dan yang bebas di sitosol “mengirim” bahan yang cukup ke peroksisom, ini dapat membelah menjadi dua.
Peroksisom pada sel hewan
Sel hewan memiliki banyak peroksisom dan lisosom, organel serupa yang bertanggung jawab untuk “mendaur ulang” organel lain dan berbagai jenis molekul dengan ukuran berbeda.
Sel-sel beberapa hewan (tetapi tidak pada manusia), misalnya, memiliki peroksisom yang mampu mendegradasi asam urat, yang umumnya merupakan limbah metabolisme kaya nitrogen, yang akumulasinya dalam darah dapat memiliki efek merusak.
Fungsi “aneh”
Selain semua fungsi yang disebutkan di atas, peroksisom melakukan fungsi yang sangat khusus pada beberapa hewan. Kunang-kunang dan serangga lainnya, misalnya, menggunakan enzim di peroksisom sel mereka untuk menemukan pasangan dan, dalam beberapa kasus, untuk menemukan makanan mereka.
Enzim ini dikenal sebagai luciferase. Luciferase membantu jantan menghasilkan “kilatan” cahaya terang, yang bisa berwarna hijau atau kuning, untuk menarik betina dari spesies yang sama.
Durasi setiap kilatan dan interval kemunculannya khusus untuk setiap spesies, sehingga betina dapat membedakan jantan di kegelapan malam. Pada spesies tertentu, betina juga menghasilkan kilatan, dan pada spesies lain, dia memancarkan cahaya yang menarik jantan untuk memakannya.
Peroksisom yang dimodifikasi
Sama seperti tumbuhan yang memiliki glioksisom, yang merupakan jenis peroksisom yang terspesialisasi dalam jalur metabolisme tertentu, beberapa sel hewan memiliki peroksisom yang dimodifikasi.
Kinetoplastid, sekelompok parasit yang menyebabkan berbagai penyakit pada manusia dan hewan lain, memiliki jenis “peroksisom termodifikasi” yang dikenal sebagai glikosom.
Glikosom menerima nama ini karena mengandung enzim yang diperlukan untuk pemrosesan glukosa (enzim glikolitik), serta enzim lain yang berpartisipasi dalam jalur metabolisme lain untuk mendapatkan energi.
Peroksisom dalam sel tumbuhan
Sel tumbuhan juga mengandung peroksisom dan ini memiliki fungsi yang sangat penting untuk fungsi tumbuhan, selain fungsi yang dimiliki oleh peroksisom dari jenis sel lainnya.
– Siklus glioksilat
Dalam biji, misalnya, peroksisom selnya bertanggung jawab untuk mengubah lemak yang disimpan menjadi karbohidrat, yang merupakan bahan mentah yang diperlukan untuk perkembangan bibit yang akan berkecambah.
Proses di mana peroksisom tumbuhan melakukan fungsi ini dikenal sebagai siklus glioksilat, yang dianggap sebagai varian dari siklus Krebs, itulah sebabnya beberapa teks menyebut peroksisom ini sebagai glioksisom.
– Fotorespirasi
Pada tumbuhan, organel ini juga terlibat dalam proses yang dikenal sebagai fotorespirasi, yang terdiri dari jalur metabolisme “berlawanan” dengan fotosintesis , karena oksigen tidak diproduksi, tetapi dikonsumsi, dan karbon dioksida dilepaskan tanpa memperoleh ATP .
Meskipun di atas, proses ini juga dikenal sebagai “pemulihan karbon”, karena peroksisom menerima dari kloroplas (organel lain dalam sel tumbuhan) senyawa kimia yang disebut glikolat, yang mereka ubah menjadi senyawa lain yang disebut glisin (asam amino).
Glisin yang diproduksi dalam peroksisom tanaman diangkut ke mitokondria (organel tempat respirasi dan sintesis ATP dalam jumlah besar terjadi). Di mitokondria, glisin ini diubah menjadi serin, asam amino lain, yang dikembalikan ke peroksisom.
Serin, sekali di peroksisom, diubah menjadi gliserat dan dari sana dikirim ke kloroplas lagi. Semua proses ini tidak mengarah pada produksi energi, tetapi mengarah pada penggunaan atom karbon yang melekat pada glikolat.
Penyakit peroksisom
Ada berbagai jenis “gangguan” yang terkait dengan peroksisom. Umumnya, kelainan ini berkaitan dengan mutasi pada gen yang terlibat dalam biogenesis organel ini atau, bahkan, pada gen yang mengkode enzim atau protein transpor.
Karena memiliki komponen genetik, kelainan ini biasanya bawaan (diwarisi dari orang tua ke anak) yang dapat memiliki konsekuensi sedang atau berat, tergantung pada kasusnya.
Sindrom Zellweger
Sindrom ini, meskipun jarang, termasuk beberapa kondisi yang paling parah. Hal ini ditandai dengan tidak adanya sama sekali atau dengan pengurangan yang cukup besar dalam jumlah kromosom dalam sel-sel tubuh.
Mutasi genetik yang menyebabkan sindrom ini juga menyebabkan akumulasi senyawa yang kaya akan unsur-unsur seperti besi dan tembaga, dan asam lemak rantai sangat panjang dalam darah dan jaringan lain seperti hati, otak, dan ginjal .
Apa konsekuensinya?
Anak kecil yang terkena sindrom ini biasanya lahir dengan kelainan bentuk wajah (wajah) dan beberapa cacat intelektual. Mereka dapat menderita masalah penglihatan dan pendengaran, serta masalah pencernaan dan hati, sehingga mereka biasanya tidak hidup lebih dari setahun.
Sindrom terkait lainnya
Ada penyakit lain yang berhubungan dengan cacat peroksisom. Ini adalah adrenoleukodystrophy neonatal (NALD, dari Adrenoleukodystrophy Neonatal Inggris ) dan penyakit Refsum infantil.
Kedua penyakit ini ditandai dengan timbulnya gejala yang terlambat, yang biasanya terlihat selama masa kanak-kanak, sehingga pasien dapat bertahan hidup hingga dewasa awal.
Referensi
- Masyarakat Biologi Sel Inggris. (dan). Diakses pada 13 April 2020, dari www.bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/peroxisome/.
- Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Sel: Pendekatan molekuler. Medicinska naklada.
- De Duve, CABP, & Baudhuin, P. (1966). Peroksisom (mikroba dan partikel terkait). Ulasan fisiologis, 46 (2), 323-357.
- Editor Ensiklopedia Britannica. (2014). Ensiklopedia Britannica. Diakses pada 13 April 2020, dari www.britannica.com/science/peroxisome.
- Hu, J., Baker, A., Bartel, B., Linka, N., Mullen, RT, Reumann, S., & Zolman, BK (2012). Peroksisom tanaman: biogenesis dan fungsi. Sel Tumbuhan, 24 (6), 2279-2303.
- Lazarow, PB, & Fujiki, Y. (1985). Biogenesis peroksisom. Tinjauan tahunan biologi sel, 1 (1), 489-530.
- Roels, F., Baes, M., & Delanghe, S. (Eds.). (2012). Gangguan peroksisomal dan regulasi gen (Vol. 544). Ilmu Pengetahuan & Media Bisnis Springer.
- Van den Bosch, H., Schutgens, RBH, Wanders, RJA, & Tager, JM (1992). Biokimia peroksisom. Ulasan tahunan ahli biokimia.