PEROKSISOM: KARAKTERISTIK, FUNGSI, STRUKTUR, BIOGENESIS - BIOLOGI - 2025

The peroksisom , juga dikenal sebagai microbodies, adalah organel kecil, sangat mirip dengan lisosom, yang tersuspensi dalam sitosol dari kebanyakan sel eukariotik.

Sebagaimana tubuh manusia memiliki organ yang melakukan fungsi berbeda untuk menjaganya tetap hidup, sel juga memilikinya dan itulah yang kita sebut "organel" atau "organel".

Skema sel mikroba yang menunjukkan peroksisom (peroksisom), mitokondria (mitokondria), dan inti (nukleus) (Sumber: CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) melalui Wikimedia Commons)

Sama seperti jantung memompa darah ke seluruh tubuh, hidung dan paru-paru digunakan untuk bernapas, perut menerima makanan dan mulai dengan pencernaannya, dan otak bertanggung jawab untuk mengoordinasikan segalanya (untuk memberikan beberapa contoh). Organel 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 fraksionasi 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 reduksi oksidasi yang terjadi di dalamnya dan berpotensi menjadi racun bagi sel (dapat bereaksi dengan banyak molekul lain. ), sehingga cepat terdegradasi.

Dalam sel dapat terdapat hingga 500 peroksisom yang "berenang" di dalam sitosol, tetapi jumlah dan ukuran organel ini tidak hanya bergantung pada jenis sel yang bersangkutan, tetapi juga pada keadaan fisiologis sel dan lingkungan sekitarnya.

Karakteristik umum peroksisom

Ada banyak karakteristik yang dimiliki peroksisom yang membuatnya mirip dengan organel seluler lainnya dan, pada saat yang sama, sangat berbeda. Berikut adalah daftar singkat dari beberapa yang paling penting:

- Mereka adalah organel kecil yang dikelilingi oleh membran sederhana, yang memisahkan mereka dari sisa molekul dan organel 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 penerjemahan messenger RNA (mRNA). ) dari inti dan diturunkan dari transkripsi gen tertentu.

- Mereka tidak memiliki genom sendiri, artinya, di dalamnya tidak ada DNA atau mesin yang diperlukan untuk pemrosesannya (replikasi, transkripsi, dan terjemahan, misalnya).

- 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

Peroksisom memenuhi berbagai fungsi di dalam sel, banyak di antaranya terkait dengan enzim yang ada di dalamnya.

- Reaksi oksidatif

Banyak reaksi reduksi oksidasi terjadi di dalam peroksisom, yaitu pertukaran elektron antara satu senyawa dan senyawa lainnya, umumnya dikatalisasi oleh protein dengan aktivitas enzimatik (enzim).

Reaksi reduksi oksidasi dalam peroksisom ini biasanya menghasilkan hidrogen peroksida (H ₂ O ₂ ), senyawa yang berbahaya bagi sel.

Namun, di dalam peroksisom terdapat enzim yang disebut katalase, yang bertanggung jawab untuk memecah hidrogen peroksida untuk membentuk air atau menggunakannya untuk mengoksidasi senyawa lain.

Kemampuan untuk menahan reaksi-reaksi ini di dalam erat kaitannya dengan fungsi-fungsi lain yang dilakukan oleh organel-organel seluler ini, karena degradasi metabolik dari banyak molekul menyiratkan oksidasi mereka.

Tanpa reaksi oksidatif peroksisom, akumulasi senyawa seperti asam lemak rantai panjang, misalnya, dapat menyebabkan kerusakan yang cukup besar pada sel saraf di otak.

- Metabolisme energi

Peroksisom berpartisipasi dalam produksi ATP, yang merupakan "mata uang" energi utama sel.

Salah satu cara mereka melakukannya adalah dengan memecah asam lemak (yang terbuat dari lemak dan banyak lemak), mencerna etanol (sejenis alkohol) dan asam amino ("bahan penyusun" yang menyusun protein), dan seterusnya.

Dalam sel hewan, sebagian besar asam lemak terdegradasi 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 otak dan jantung (jantung) manusia dan mamalia lainnya.

Lipid lain yang disintesis dalam peroksisom dan dengan partisipasi retikulum endoplasma (organel sel lain yang sangat penting) adalah kolesterol dan dolichol, yang 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 dalam perut dan kemudian di usus kecil.

Struktur

Peroksisom adalah organel membran, 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, artinya bisa berubah. Namun, mereka biasanya organel bulat yang memiliki diameter rata-rata antara 0,2 dan 1 μm, 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 berbentuk bola, maka mereka dapat dilihat sebagai tubulus kecil dengan ukuran berbeda, yang terhubung satu sama lain (tentunya mereka dalam divisi peroksisom).

Mereka sering memiliki pusat kristal atau nukleus, yang dijelaskan para ilmuwan dengan cara ini melalui cara mereka melihatnya di bawah mikroskop, mungkin sebagai hasil dari sejumlah besar protein di dalamnya.

Biogenesis (asal)

Meskipun peroksisom tidak mengandung DNA di dalamnya, artinya, peroksisom tidak memiliki genom sendiri, mereka dapat dibagi dengan tunas atau fisi.

Proses ini bergantung pada jumlah protein dan bahan untuk membangun membran baru yang mereka miliki, yang "diimpor" dari sitosol.

Mereka yang berpartisipasi?

Retikulum endoplasma bertanggung jawab untuk sintesis fosfolipid yang membentuk membran peroksisom, dan sintesis beberapa proteinnya, melalui ribosom terkait.

Ribosom (sebenarnya hadir dalam sitosol sebagai "polibosom bebas") adalah yang menerjemahkan sebagian besar protein. Protein ini hanya dapat masuk ke 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 menempel pada retikulum endoplasma kasar (RER) dan yang bebas di dalam sitosol “mengirim” bahan yang cukup ke peroksisom, mereka dapat membelah menjadi dua.

Peroksisom dalam 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 pada beberapa hewan (tetapi tidak pada manusia), misalnya, memiliki peroksisom yang mampu mengurai asam urat, yang umumnya merupakan limbah metabolik yang kaya nitrogen, yang penumpukannya di dalam darah dapat menimbulkan efek yang merusak.

Fungsi "aneh"

Selain semua fungsi yang disebutkan di atas, peroksisom melakukan fungsi yang sangat khusus pada beberapa hewan. Kunang-kunang dan serangga lain, misalnya, menggunakan enzim di peroksisom sel mereka untuk mencari pasangan dan, dalam beberapa kasus, untuk mencari lokasi makanan mereka.

Enzim ini dikenal sebagai luciferase. Luciferase membantu pejantan menghasilkan "kilatan" cahaya yang terang, yang bisa berwarna hijau atau kuning, dan yang berfungsi untuk menarik betina dari spesies yang sama.

Durasi tiap kilatan dan interval kemunculannya spesifik untuk masing-masing spesies, sehingga betina bisa membedakan jantan di kegelapan malam. Pada spesies tertentu, betina juga menghasilkan flash, 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 berspesialisasi dalam jalur metabolisme tertentu, beberapa sel hewan memiliki peroksisom yang dimodifikasi.

Kinetoplastida, 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 di sel tumbuhan

Sel tumbuhan juga mengandung peroksisom dan ini memiliki fungsi yang sangat penting untuk fungsi tumbuhan, selain fungsi yang sama dengan peroksisom 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 pengembangan bibit yang akan berkecambah.

Proses di mana peroksisom tanaman 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 yang "berlawanan" dengan fotosintesis, karena oksigen tidak diproduksi, melainkan dikonsumsi, dan karbon dioksida dilepaskan tanpa memperoleh ATP. .

Meskipun demikian, proses ini juga dikenal sebagai "pemulihan karbon", karena peroksisom menerima dari kloroplas (organel sel tumbuhan lain) senyawa kimia yang disebut glikolat, yang diubah menjadi senyawa lain yang disebut glisin (a Asam amino).

Glisin yang diproduksi di 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 terikat pada glikolat.

Penyakit peroksisom

Ada berbagai jenis "kelainan" yang berhubungan dengan peroksisom. Umumnya, kelainan ini berkaitan dengan mutasi pada gen yang terlibat dalam biogenesis organel ini atau, bahkan, pada gen yang menyandi enzim atau protein transpor.

Karena memiliki komponen genetik, kelainan ini biasanya bawaan (diturunkan dari orang tua ke anak) yang dapat memiliki konsekuensi sedang atau berat, tergantung kasusnya.

Sindrom Zellweger

Sindrom ini, meskipun jarang, termasuk beberapa kondisi yang paling parah. Ini ditandai dengan tidak adanya sama sekali atau dengan pengurangan jumlah kromosom dalam sel-sel tubuh.

Mutasi genetik yang menyebabkan sindrom ini juga menyebabkan penumpukan senyawa yang kaya akan unsur-unsur seperti besi dan tembaga, serta asam lemak rantai 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 bisa menderita gangguan penglihatan dan pendengaran, serta masalah gastrointestinal dan liver, sehingga mereka biasanya tidak hidup lebih dari setahun.

Sindrom terkait lainnya

Ada penyakit lain yang berhubungan dengan cacat pada peroksisom. Ini termasuk Neonatal Adrenoleukodystrophy (NALD, Neonatal Adrenoleukodystrophy) dan Childhood Refsum Disease.

Kedua penyakit tersebut ditandai dengan timbulnya gejala yang terlambat, yang biasanya terlihat pada masa kanak-kanak, sehingga penderita dapat bertahan hidup hingga masa dewasa awal.

Referensi

1. Perkumpulan Biologi Sel Inggris. (nd). Diakses pada 13 April 2020 dari www.bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/peroxisome/.
2. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Sel: Pendekatan molekuler. Medicinska naklada.
3. De Duve, CABP, & Baudhuin, P. (1966). Peroksisom (mikrobodi dan partikel terkait). Ulasan fisiologis, 46 (2), 323-357.
4. Editor Encyclopaedia Britannica. (2014). Encyclopaedia Britannica. Diakses pada 13 April 2020 dari www.britannica.com/science/peroxisome.
5. Hu, J., Baker, A., Bartel, B., Linka, N., Mullen, RT, Reumann, S., & Zolman, BK (2012). Peroksisom tanaman: biogenesis dan fungsi. The Plant Cell, 24 (6), 2279-2303.
6. Lazarow, PB, & Fujiki, Y. (1985). Biogenesis peroksisom. Review tahunan biologi sel, 1 (1), 489-530.
7. Roels, F., Baes, M., & Delanghe, S. (Eds.). (2012). Gangguan peroksisom dan regulasi gen (Vol. 544). Springer Science & Business Media.
8. Van den Bosch, H., Schutgens, RBH, Wanders, RJA, & Tager, JM (1992). Biokimia peroksisom. Review tahunan ahli biokimia.