6. Пероксисомы.

6.1. Общая характеристика.

Пероксисомы получили такое название благодаря тому, что обычно в их состав входит один или более ферментов, использующих молекулярный кислород для отщепления атомов водорода от некоторых органических субстратов (R) в окислительной реакции с образованием перекиси водорода. RH₂ + O₂ → R + H₂O₂.

Ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции, называют оксидоредуктазами. К оксидоредуктазам относится каталаза. Каталаза – это гемопротеин, содержащий 4 гемовые группы. Мономеры, не содержащее гемм, образуются в цитозоле. Далее они переносятся в просвет пероксисом и там собираются в тетрамеры в присутствии гема. Мономер содержит специфическую последовательность аминокислот, «направляющую» его в пероксисому; а на обращенной к цитозолю мембране пероксисомы содержат уникальный белок, который работает в качестве рецептора, распознающего сигнал на вносимом белке. Считается, что все мембранные белки пероксисом также поступают из цитозоля.

Каталаза использует Н₂О_2, образованную другими ферментами в пероксисоме, для окисления множества субстратов – например, фенолов, муравьиной кислоты, формальдегида и спирта – с помощью «окислительной» реакции:

Н₂О₂ +R'Н₂ → 2Н₂О+R'.

Этот тип реакции особенно важен в клетках почек и печени, перкосисомы которых обезвреживают множество ядовитых веществ, попадающих в кровоток. Почти половина этанола, который мы выпиваем, окисляется до ацеальдегида именно таким способом.

Наряду с пероксидазной активностью каталаза способна разлагать перекись водорода, когда появляется ее избыток в клетке:

2Н₂О₂ →2Н₂О+О_2.

Особенно важную роль пероксисомы играют в растительных клетках, в которых выделяют 2 типа пероксисом. Одни из них обнаруживаются в листьях; эти пероксисомы катализируют окисление побочного продукта реакции, в которой СО₂ превращается в углевод. Другой тип пероксисом встречается в прорастающих семенах. В данном случае пероксисомы служат для превращения жирных кислот, запасенных в липидах семян, в сахара, необходимые для роста молодого растения.

Существует 2 гипотезы образования пероксисом:

1) так называемая препероксисома образуется из ЭПР, где могут иметься определенные участки, на которых накапливаются белки пероксисом.

2) существует постоянная предшествующая структура, то есть пероксисома –самореплицирующаяся органелла.

Уратоксидаза окисляет мочевую кислоту с образованием аллантоина.

6.2. Пероксисомные болезни.

В настоящее время известны три синдрома, которые рассматривают как наследственные пероксисомные болезни: акаталаземия, цереброгепаторенальный синдром Целлвегера и системная недостаточность карнитина.

Акаталаземия – заболевание, в основе которого лежит резкое снижение активности каталазы в печени и других органах. Основным клиническим синдромом этого заболевания являются гангренозные изъязвления полости рта.

Цереброгепаторенальный синдром Целлвегера характеризуется:

1. отсутствием пероксисом в гепатоцитах;

2. снижением каталазной активности печени до 20% и менее;

3. редукцией эндоплазматического ретикулума;

4. атрофией и уменьшением числа митохондрий;

5. увеличением в гепатоцитах количества гранул гликогена и липидных вакуолей.

Ведущим клиническим проявлением недостаточности пероксисом является нарушение синтеза желчных кислот. Системная недостаточность карнитина сопровождается окислением жирных кислот в скелетных мышцах, печени, плазме крови. В клинике наблюдается миопатия с периодическими нарушениями функции печени и головного мозга.