T16 Peroxisomes PDF - Biologia Cel·lular

T16-PEROXISOMES.pdf user_4320436 Biología Celular 1º Grado en Biología Facultad de Biociencias Universidad Autónoma de Barcelona Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación...

T16-PEROXISOMES.pdf user_4320436 Biología Celular 1º Grado en Biología Facultad de Biociencias Universidad Autónoma de Barcelona Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925039 T16 PEROXISOMES 1. ESTRUCTURA I COMPOSICIÓ DELS PEROXISOMES Els peroxisomes estan presents en totes les cèl·lules eucariotes, i la seva composició mida i nombre depèn del tipus cel·lular, per exemple, son abundants en cèl·lules hepàtiques, renals i cèl·lules fotosintètiques. Els peroxisomes contenen enzims oxidatius (catalasa) en grans quantitats. Es creu que tenen un origen endosimbiont: - DNA transferit del nucli? - Fusió de la doble membrana? - Funcions oxidatives obsoletes per l’aparició dels mitocondris? Son orgànuls que tot considerar-se que tenen el mateix origen que mitocondris i cloroplasts, no tenen doble membrana, no contenen DNA ni ribosomes, com aquests no tenen genoma, les seves proteïnes es codifiquen al nucli, la majoria de les seves proteïnes les obté per incorporació selectiva tot i que algunes venen del RE. 2. BIOGENÈSI DELS PEROXISOMES Els peroxisomes creixen, el que requereix la incorporació de lípids i proteïnes. Quan son suficientment grans es fissionen. 2.1. Importació de lípids del RE La importació de lípids del Reticle Endoplasmàtic és gràcies a proteïnes intercanviadores de fosfolípids. No se sap si són procedents de vesícules del RE. 2.2. Importació de proteïnes del citosol En general les proteïnes que s’importen als peroxisomes ho fan de forma post-traduccional amb la seva conformació plegada, en aquest procés hi participen les Peroxines (Pex). Les peroxines són proteïnes que participen en la importació de proteïnes citosòliques que tenen la seqüencia senyal PTS o del peroxisoma, la qual no s’elimina un cop entren. Hidrolitzen ATP. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925039 2.2.1. Importació proteïnes de membrana (PMP) La seqüencia senyal interna d’una vesícula precursora peroxisomal (origen en RE) és reconeguda per Pex19, un cop Pex19 reconeix el senyal de la vesícula, la seva incorporació requereix de la PEX3 i PEX16. És així com es forma la membrana del peroxisoma amb proteïnes a la seva bicapa lipídica, partint d’una membrana precursora que nomes conté PEX3 i PEX16: Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 2.2.2. Importació proteïnes solubles Seguidament, s’importen les proteïnes solubles que provenen del citosol, aquestes contenen una seqüència senyal PTS (Peroxisome Targeting Signal) i hi ha dos tipus de PTS en funció on es trobi la seqüència senyal: - PTS1 (C-ter): 3 aminoàcids (SKL=Ser-Lys-Leu) que són reconeguts per PEX5, per exemple, la Catalasa. - PTS2 (N-ter): nº variable d’aminoàcids que formen la seqüència reconeguda per PEX7, per, exemple, la Tiolasa. Un complex de peroxines conforma un translocador en la membrana del peroxisoma que permet la importació de proteïnes solubles plegades, ja que sembla ser que el por del transocador és dinàmic en quant a la seva mida. La Pex5 és un receptor d’importació soluble que acompanya la càrrega durant tot el procés de transport fins l’interior del peroxisoma, un cop allibera la càrrega torna al citosol. Un cop entra la càrrega al lumen del peroxisoma Pex5 és ubiquitinitzat, ja que sense aquesta modificació no pot tornar al citosol. Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net Biología Celular Banco de apuntes de la a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925039 2.3. Malalties genètiques relacionades amb els peroxisomes Síndrome de Zellweger (autosòmica recessiva): - Mutacions PEX: no s’importen prot. solubles (peroxisomes buits) → absència funcions oxidants. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. - Alteracions greus cervell, fetge i ronyons (mort ~6 mesos) Adrenoleucodistròfia lligada al cromosoma X (X-ADL) - Mutació bomba ABCD1 membrana del peroxisoma: acumulació sense degradar d’ à. grassos de cadena llarga (>20C) - Aparició i progressió variable (alteracions cervell, ronyó i testicles). - Casos infantils (4-8 anys): trastorns neurològics (sordesa, atàxia, dèficit cognitiu...), coma i mort 3. FUNCIONS DELS PEROXISOMES 3.1. Funcions generals: Reaccions oxidatives En general els peroxisomes tenen un contingut enzimàtic específic de cada teixit, però hi ha una excepció, la Catalasa sempre hi és. Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925039 3.1.1. β-oxidació dels àcids grassos: En les cèl·lules animals els àcids grassos que son majors que 20C es degraden als peroxisomes. Sovint, aquesta àcids grassos s’escurcen fins a 16 carbonis i posteriorment passen al mitocondri. També es degraden els àcids grassos d’entre 10-20C, tot i que també ho fan al mitocondri. En cèl·lules vegetals i llevats tots els àcids grassos es degraden als peroxisomes. Posteriorment, l’Acetil-CoA serà exportat al citosol. 3.2. Funcions específiques en cèl·lules animals 3.2.1. Reaccions de detoxificació Principalment, les reaccions de detoxificació tenen lloc al fetge i als ronyons: Aquesta reacció de detoxificació és molt important en la β-oxidació dels àcids grassos, ja que, en el primer pas on l’Acil-CoA saturat pateix la primera deshidrogenació, l’acceptor d’aquesta és un FAD, aquest FAD agafa els dos hidrògens deshidrogenats d’aquesta molècula i esdevé FADH2, però aquest no surt de la cèl·lula, sinó que gràcies a una Oxidasa, oxida el FADH2 amb una molècula d’oxigen que generarà peròxid d’hidrogen (aigua oxigenada). Un cop realitzada aquesta primera reacció, entra en joc la Catalasa, que fa reaccionar l’aigua oxigenada per convertir-la en una molècula d'aigua i ½ d’oxigen. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925039 Per tant, els peroxisomes utilitzen oxigen molecular per eliminar àtoms d’hidrogen de substrats orgànics específics (R) en una reacció d’oxidació que produeix peròxid d’hidrogen. La Catalasa utilitza el peròxid d’hidrogen generat per les Oxidases per oxidar diversos substrats (àcid fòrmic, formaldehid i alcohols...) mitjançant una reacció de peroxidació. Aquest tipus d’oxidació és molt important en òrgans com el fetge o els ronyons, on els peroxisomes detoxifiquen diverses molècules nocives que entren al corrent sanguini. Al voltant del 25% de l’etanol que bevem s’oxida Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a acetaldehid d’aquesta manera. A més, quan s’acumula excés de H2O2 a la cèl·lula, la catalasa el converteix en H2O mitjançant la reacció de l’esquema de l’apartat anterior. 3.2.2. Inici síntesi de plasmalògens (s’acaba al RE) Una altra funció molt important dels peroxisomes, son les reaccions de catàlisis dels fosfolípids més abundants de la mielina, els plasmalògens (neurones). Aquests són al voltant del 80-90%. En els peroxisomes només s’inicia aquesta síntesis, que serà finalitzada al reticle endoplasmàtic. És per aquest motiu que anomalies en els peroxisomes provoquen malalties neurològiques, ja que s’altera la síntesi de plasmalògens. Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925039 3.3. Funcions específiques en cèl·lules vegetals 3.3.1. Fotorespiració Aquest procés acompanya a la fotosíntesis i depèn de la presència de llum. És un procés energèticament desfavorable, ja que consumeix O2 i ATP (sense generar NADPH) produint CO2; el que produeix una pèrdua de -1/3 C fixat. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Les reaccions intermèdies: Glicolat → glicerat Es realitzen al peroxisoma i al mitocondri. Nacida para sacar matrículas, experta en tener que matricularme tres veces de lo mismo - coches.net a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925039 3.3.2. Cicle del glioxilat (només en llavors) Finalment, els peroxisomes juguen un paper molt important en les llavors. Aquests s’encarreguen de convertir els àcids grassos emmagatzemats en les llavors a sucres necessaris pel creixement de la planta. Aquesta conversió mitjançant una sèrie de reaccions es coneix com el Cicle del Glioxilat. El peroxisoma degrada els àcids grassos generant Acetil-CoA, el qual s’utilitzen per fabricar àcid succínic que posteriorment surt del peroxisoma per a convertir-se en glucosa al citosol. ➔ Els animals son incapaços de convertir àcids grassos en carbohidrats. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.