Peroxisomas: definición, estructura, funciones, enzimas y más

Peroxisomas son vesículas diminutas, orgánulos unidos a una sola membrana ubicados alrededor de las células eucariotas. Contienen enzimas digestivas para destruir materiales tóxicos en la célula y enzimas oxidativas para la acción metabólica. Son un grupo heterogéneo de orgánulos y la existencia de las enzimas marcadoras los diferencia de otros orgánulos celulares. Los peroxisomas juegan un papel necesario en la producción de lípidos y también participan en la transformación de especies reactivas de oxígeno como el peróxido de hidrógeno en moléculas más seguras como agua y oxígeno.

El peroxisoma deriva su nombre del fenómeno de que muchas enzimas metabólicas que desarrollan peróxido de hidrógeno como subproducto se segregan aquí porque los peróxidos son tóxicos para las células. Dentro de los peroxisomas, el peróxido de hidrógeno es desacreditado por la enzima catalasa al agua y al oxígeno. Los peroxisomas están rodeados por una sola membrana y su diámetro varía de 0,1 a 1 mm. Se encuentran en forma de una red de túbulos interconectados (retículo de peroxisoma) como en las células hepáticas o como micro peroxisomas individuales en células alternativas como los fibroblastos de cultivo de tejidos.

Definición

Los peroxisomas son pequeños orgánulos celulares cerrados por membranas que consisten en enzimas oxidativas que participan en una variedad de reacciones metabólicas, incluidas varias condiciones del metabolismo energético. Son reconocidos como un tipo importante de microcuerpo que se encuentra tanto en células vegetales como animales.

Función de los peroxisomasFunción de los peroxisomas

Fueron diagnosticados como orgánulos por el citólogo belga Christian de Duve en 1967 después de haber sido representados previamente. Los primeros peroxisomas que se descubrieron se separaron del homogeneizado de hojas de espinaca. Se encuentran con mayor riqueza en órganos desintoxicantes como las células del hígado y el riñón. Sin embargo, pueden activarse para proliferar en respuesta a las necesidades metabólicas.

Estructura de los peroxisomas

  • Los peroxisomas fluctúan en forma, tamaño y número dependiendo de las demandas de energía de la célula. Estos están formados por una bicapa de fosfolípidos con muchas proteínas unidas a la membrana.

  • Las enzimas involucradas en el metabolismo de los lípidos se sintetizan en ribosomas independientes y se importan selectivamente a los peroxisomas. Estas enzimas incluyen una de las dos secuencias de señalización, siendo la secuencia diana 1 del peroxisoma la más común.
    Estructura de los peroxisomasEstructura de los peroxisomas

  • Los fosfolípidos de los peroxisomas generalmente se sintetizan en un retículo endoplásmico liso. Debido a la entrada de proteínas y lípidos, el peroxisoma aumenta de tamaño y se rompe en dos orgánulos.

  • Son figuras esféricas unidas a membranas de 0,2 a 1,5 μm de diámetro ubicadas en todos los organismos eucariotas, incluidas las plantas y las células animales.

  • Se obtienen flotando libremente en el citoplasma en estrecha asociación con ER, mitocondrias o cloroplasto dentro de la célula.

  • Se encuentran entre los orgánulos eucariotas más suaves.

  • Se encuentran en forma de una red de túbulos interconectados llamados retículo de peroxisoma o como microperoxisomas individuales.

  • Son irregulares en tamaño y forma según la celda y generalmente circulares en sección transversal.

  • Varían de 0,2 a 1,5 μm de diámetro.

  • Consiste en una única membrana inhibidora de moléculas de lípidos y proteínas que rodean la matriz granular.

  • La matriz consta de fibrillas o una estructura cristaloide que contiene enzimas.

Enzimas de peroxisomas

Casi 60 enzimas conocidas están presentes en la matriz de peroxisomas. Son responsables de llevar a cabo reacciones de oxidación que conducen a la producción de peróxido de hidrógeno. Los principales grupos de enzimas incluyen:

  • Urato oxidasa
  • D-aminoácido oxidasa
  • Catalasa

Funciones de los peroxisomas

La función principal del peroxisoma es el metabolismo de los lípidos y el procesamiento de especies reactivas de oxígeno. Otras funciones del peroxisoma incluyen:

Funciones de los peroxisomasFunciones de los peroxisomas

  • La síntesis de éter glicerolípidos de plasmalógenos.
  • La formación de ácidos biliares, dolicol y colesterol.
  • El catabolismo de purinas, poliaminas y aminoácidos, y la desintoxicación de especies reactivas de oxígeno.
  • En las levaduras metilotróficas, los peroxisomas también participan en el metabolismo del metanol y las metilaminas.

En las plantas, los peroxisomas facilitan la fotosíntesis y la germinación de las semillas. Evitan la pérdida de energía durante la fotosíntesis y la fijación de carbono.

β-oxidación

La razón principal de la alta densidad energética de las grasas es la baja proporción de átomos de oxígeno en cada molécula de ácido graso. Por cierto, el ácido palmítico, un ácido graso que contiene 16 átomos de carbono y que contiene una masa molecular de más de 250 g / mol, tiene sólo dos átomos de oxígeno.

Si bien esto forma buenas moléculas de almacenamiento de lípidos, no pueden quemarse directamente como combustible o catabolizarse rápidamente en el citoplasma a través de la glucólisis. Deben procesarse antes de que se puedan desviar a las mitocondrias para una oxidación completa a través del ciclo del ácido cítrico y la fosforilación oxidativa.

Cuando estas moléculas deben oxidarse para liberar ATP, primero deben descomponerse en moléculas más pequeñas antes de que puedan procesarse en las mitocondrias. Dentro de los peroxisomas, los ácidos grasos de cadena larga se descomponen progresivamente para generar acetil coenzima A (acetil CoA) en un proceso llamado β-oxidación.

El acetil CoA luego se combina con el oxalacetato para formar citrato. Mientras que la mayoría de los carbohidratos ingresan al ciclo del ácido cítrico como una molécula de tres carbonos llamada piruvato que luego se descarboxila para formar acetil CoA, la β-oxidación peroxisomal permite que los ácidos grasos accedan directamente al ciclo del ácido cítrico.

Uno de los principales subproductos de la β-oxidación es el peróxido de hidrógeno, que puede ser dañino para la célula. Esta molécula también es cuidadosamente desintoxicada por la enzima catalasa dentro de los peroxisomas.

Germinación de la semilla

En las plantas, los peroxisomas juegan un papel importante en la germinación y fotosíntesis de las semillas. Durante la germinación de las semillas, las reservas de grasa se movilizan para reacciones anabólicas que conducen a la formación de carbohidratos. Esto se denomina ciclo del glioxalato y comienza con la β-oxidación y también con la generación de acetil CoA.

En las hojas, los peroxisomas previenen la pérdida de energía durante la fijación fotosintética del carbono mediante el reciclaje de los productos de la fotorrespiración. Una enzima crucial llamada ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa / oxigenasa (RuBisCO) es necesaria para la fotosíntesis, que cataliza la carboxilación de ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP).

Esta es la reacción central para la fijación de dióxido de carbono para formar moléculas orgánicas. Sin embargo, RuBisCO, como su nombre indica, también puede oxigenar RuBP, utilizando oxígeno molecular, liberando dióxido de carbono, en efecto, revirtiendo el resultado neto de la fotosíntesis. Esto es particularmente cierto cuando la planta está expuesta a ambientes cálidos y secos y los estomas se cierran para evitar la transpiración.

Cuando RuBisCO oxida RuBP, genera una molécula de 2 carbonos llamada fosfoglicolato. Este es capturado por los peroxisomas donde se oxida a glicina. A partir de entonces, se transporta entre las mitocondrias y los peroxisomas, experimentando una serie de transformaciones antes de convertirse en una molécula de glicerato que se puede importar a los cloroplastos para participar en el ciclo de Calvin para la fotosíntesis.

Preguntas más frecuentes

¿Cuál es la función principal del peroxisoma en una célula vegetal? Los peroxisomas son paquetes unidos a membranas de enzimas oxidativas. En las células vegetales, los peroxisomas desempeñan una variedad de funciones, incluida la conversión de ácidos grasos en azúcar y la asistencia a los cloroplastos en la fotorrespiración. En las células animales, los peroxisomas protegen a la célula de su propia producción de peróxido de hidrógeno tóxico. ¿Dónde se encuentra el peroxisoma? Un peroxisoma es un orgánulo unido a membrana (anteriormente conocido como microcuerpo), que se encuentra en el citoplasma de prácticamente todas las células eucariotas. Los peroxisomas son orgánulos oxidativos. Con frecuencia, el oxígeno molecular sirve como cosustrato, a partir del cual se forma el peróxido de hidrógeno (H2O2). ¿Por qué es importante el peroxisoma? Los peroxisomas son orgánulos en la célula que están unidos a la membrana y contienen enzimas cruciales para la actividad metabólica. Los peroxisomas son importantes porque están involucrados en la producción de lípidos. Involucrado en reacciones de oxidación en la célula. ¿Qué aspecto tienen los peroxisomas? Los peroxisomas, a veces llamados microcuerpos, son generalmente orgánulos pequeños (alrededor de 0,1 – 1,0 µM de diámetro) que se encuentran en células animales y vegetales. Pueden variar de tamaño dentro del mismo organismo. Los peroxisomas descomponen moléculas orgánicas mediante el proceso de oxidación para producir peróxido de hidrógeno. ¿Los peroxisomas descomponen el alcohol? Los peroxisomas absorben los nutrientes que la célula ha adquirido. Son muy conocidos por digerir ácidos grasos. También juegan un papel importante en la forma en que los organismos digieren el alcohol (etanol). Debido a que hacen ese trabajo, es de esperar que las células del hígado tengan más peroxisomas que la mayoría de las otras células del cuerpo humano. ¿Qué pasaría si no tuviéramos peroxisomas? Los peroxisomas son orgánulos que ayudan a la célula a metabolizar ciertos productos químicos y a lidiar con los desechos que produce la célula. Sin los peroxisomas no podría haber forma de producir el peróxido necesario para el metabolismo, ni podría haber ninguna forma de eliminarlo del cuerpo. ¿Cómo se forman los peroxisomas? Los peroxisomas se forman por síntesis y ensamblaje de proteínas y lípidos de membrana, la importación selectiva de proteínas del citosol y el crecimiento y división de los orgánulos resultantes. Hasta la fecha, se sabe que 23 proteínas, denominadas peroxins, participan en estos procesos. ¿Cuál es el otro nombre de los peroxisomas? Un peroxisoma es un orgánulo unido a membrana (anteriormente conocido como microcuerpo), que se encuentra en el citoplasma de prácticamente todas las células eucariotas. ¿Cómo se desintoxican los peroxisomas? Algunos tipos de peroxisomas, como los que se encuentran en las células del hígado, desintoxican el alcohol y otros compuestos nocivos mediante la transferencia de hidrógeno de los venenos a las moléculas de oxígeno (un proceso denominado oxidación). Para llevar a cabo sus actividades, los peroxisomas utilizan cantidades importantes de oxígeno. ¿Con qué orgánulos interactúan los peroxisomas? Los peroxisomas interactúan con las mitocondrias en varias vías metabólicas, incluida la oxidación B de ácidos grasos y el metabolismo de especies reactivas de oxígeno. Ambos orgánulos están en estrecho contacto con el retículo endoplásmico (Er) y comparten varias proteínas, incluidos los factores de fisión de los orgánulos. ¿Los peroxisomas se replican automáticamente? Los lisosomas se forman generalmente en el complejo de Golgi, mientras que los peroxisomas se auto-replican. Sin embargo, a diferencia de las mitocondrias autorreplicantes, los peroxisomas no tienen sus propias moléculas de ADN internas. En consecuencia, los orgánulos deben importar las proteínas que necesitan para hacer copias de sí mismos desde el citosol circundante. ¿Qué contienen los peroxisomas? Los peroxisomas contienen enzimas que oxidan ciertas moléculas que normalmente se encuentran en la célula, principalmente ácidos grasos y aminoácidos. Esas reacciones de oxidación producen peróxido de hidrógeno, que es la base del nombre peroxisoma.

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