GLIOXISOMY: VLASTNOSTI, STRUKTURA A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Tyto glyoxisomes jsou specializovaná třída microbodies obvykle nacházejí v naklíčených semen rostlin s vysokým obsahem oleje (oleje).

Obsahují enzymy, které pomáhají převádět oleje obsažené jako rezervní látky v semenech na uhlohydráty. K této přeměně dochází během procesu klíčení.

Glyoxysom a další organely v rostlinné buňce. Převzato a upraveno z: Gevictor, z Wikimedia Commons.

Sacharidy se snáze mobilizují směrem k mladé rostlině, která se použije během růstu. Podobné organely byly pozorovány u některých protistů a hub.

Tyto organely byly označovány jako „podobné glyoxysomům“. Glyoxysomy jsou tak pojmenovány, protože obsahují enzymy, které se účastní glyoxylátového cyklu.

Glyoxylátový cyklus je metabolická cesta, která se vyskytuje v glyoxysomech rostlinných buněk, některých hub a protistů. Jedná se o modifikaci cyklu kyseliny citronové.

Používá mastné kyseliny jako substrát pro syntézu uhlohydrátů. Tato metabolická cesta je velmi důležitá pro semena během procesu klíčení.

Mikrobody

Mikrobody jsou vesikulové organely přítomné v buněčné cytoplazmě. Mají kulovitý tvar a jsou obklopeny jedinou membránou.

Působí jako cévy, které obsahují metabolické aktivity. Kromě glyoxysomů existují i ​​další mikrobody, jako jsou: peroxisomy, glykosomy nebo glukosomy a woroninová tělíska.

Peroxisomy

Peroxisomy jsou mikrobody jedinečné pro eukaryoty, které obsahují oxidázové a katalázové enzymy. Nejprve je popsal Christian de Duve a jeho spolupracovníci v roce 1965.

Peroxisomy jsou nezbytné v metabolismu tuků, protože obsahují β-oxidační enzymy, které na ně mohou působit. Tyto enzymy štěpí lipidy a produkují Acetyl-CoA.

Působí hlavně na lipidy s vysokou molekulovou hmotností a rozkládají je kvůli oxidaci v mitochondriích. Také se podílejí na degradaci cholesterolu pro syntézu žlučových kyselin.

Obsahují také enzymy pro mnoho důležitých metabolických cest, jako je metabolismus škodlivých látek v játrech (např. Alkohol). Účastní se syntézy fosfolipidů, triglyceridů a isoprenoidů.

Jejich jméno pochází ze skutečnosti, že oxidují substráty pomocí molekulárního kyslíku za vzniku peroxidu vodíku.

Woroninová těla

Woroninová těla jsou specifické mikrobody hub Ascomycota. Jeho funkce nejsou zcela jasné. Předpokládá se, že jeden z nich uzavírá póry v septě hyf. K tomu dochází, když dojde k poškození žaludku, aby se minimalizovala možná ztráta cytoplazmy.

Glukosomy

Glykosomy jsou peroxisomy, které obsahují enzymy pro glykolýzu a opětovné použití purinů. Nacházejí se v kinetoplastidních prvcích (Kinetoplastea). Tyto organismy jsou při produkci ATP závislé výhradně na glykolýze.

Jednoduchý diagram peroxisomu. Převzato a upraveno od: Agateller.

Objev glyoxysomů

Glyoxysomy objevil anglický botanik Harry Beevers a postgraduální student Bill Breidenbach. Objev těchto organel byl učiněn během studie lineárních sacharózových gradientů homogenátů endospermu.

Tito dva vědci v této studii prokázali, že enzymy glyoxylátového cyklu byly nalezeny ve frakci organely, která nebyla mitochondrií. Tato organela byla nazývána glyoxysom kvůli účasti svých enzymů v glyoxylátovém cyklu.

Beeverův objev glyoxysomů připravil cestu pro další vědce k nalezení peroxisomů. Posledně jmenované jsou organely podobné glyoxysomům, které se nacházejí v listech rostlin.

Tento objev také výrazně zlepšil porozumění metabolismu peroxisomu u zvířat.

Obecná charakteristika glyoxysomů

Jednou z charakteristik, která umožňuje rozpoznání glyoxysomů, je jejich obsah katalázy a jejich blízkost k lipidovým tělům.

Nacházejí se v semenech rostlin, vyskytují se také ve vláknitých houbách.

Struktura

Jsou kulovité, s průměrem od 0,5 do 1,5 μm a mají zrnitý vnitřek. Někdy mají krystalické proteinové inkluze.

Pocházejí z endoplazmatického retikula, které je součástí endomembránového systému. Chybí jim genom a jsou spojeny jedinou membránou.

Funkce

Účast na glukoneogenezi

Glyoxysomy se účastní glukoneogeneze. Rostliny jsou jediné organismy schopné přeměnit lipidy na cukry. Tyto reakce se vyskytují v rezervních tkáních semen, která ukládají tuk.

U zeleniny dochází k β-oxidaci v mikrobiálních buňkách přítomných v listech (peroxisomy) a v semenech (glyoxysomy) rostlin olejnatých semen, která jsou v procesu klíčení.

Tato reakce se nevyskytuje v mitochondriích. Funkce β-oxidace spočívá v poskytnutí prekurzorových molekul cukru z tuků.

Proces β-oxidace mastných kyselin, ke kterému dochází u obou typů mikrobodů, je podobný. Acetyl-CoA získaný touto oxidací vstupuje do glyoxylátového cyklu za účelem výroby prekurzorů cukru před tím, než vyvíjející se rostliny mohou provést fotosyntetický proces.

Glyoxylátový cyklus

V zásadě je glyoxylátový cyklus glyoxysomů modifikovanou metabolickou cestou mitochondriálního Krebsova cyklu. Glyoxylátový cyklus se vyhýbá dekarboxylačním krokům.

Tento skok umožňuje výrobu uhlovodíkových prekurzorů (oxaloacetátu). Na této trase nedochází ke ztrátě CO2. Acetyl-CoA se z oxidace mastných kyselin podílí na reakcích glyoxylátového cyklu.

Detoxikace peroxidem vodíku

V semenech produkuje β-oxidace mastných kyselin peroxid vodíku. Kataláza glyoxysomů hraje zásadní roli během detoxikačního procesu této sloučeniny.

Tyto reakce, kterých se účastní také mitochondrie, zahrnují glyoxalátový cyklus, ke kterému dochází v kotyledonech semen některých druhů olejnin.

Později ve vývoji se kotyledony vynoří ze země a začnou přijímat světlo. V té době dochází k prudkému poklesu aktivity glyoxysomálních enzymů v glyoxysomech.

Současně dochází ke zvýšení produkce enzymů typických pro peroxisomy. Tato skutečnost ukazuje, že dochází k postupné transformaci z glyoxysomů na peroxisomy, které se podílejí na fotorezi. Tato progresivní transformace z jednoho typu mikrobody na jiný byla experimentálně prokázána.

Reference

1. Glyoxylátový cyklus. Na Wikipedii. Obnoveno z
2. Glyoxysom. Na Wikipedii. Obnoveno z
3. IA Graham (2008). Mobilizace oleje pro skladování osiva. Roční přehled rostlinné biologie.
4. N. Kresge, RD Simoni a RL Hill (2010). Objev glyoxysomů: dílo Harryho Beeverse. Žurnál biologické chemie.
5. K. Mendgen (1973). Mikrobody (glyoxysomy) v infekčních strukturách Uromyces phaseoli. Protoplazma
6. M. Parsons, T. Furuya, S. Pal, P. Kessler (2001). Biogeneze a funkce peroxisomů a glykosomů. Molekulární a biochemická parazitologie.