Caractéristiques des peroxysomes, emplacement, fonctions et structure



Le les peroxysomes Ce sont des organites cellulaires sphériques d'un diamètre d'environ 0,2 à 1,0 µm et entourées d'une membrane. Ils se trouvent dans les cellules animales et végétales et possèdent les enzymes nécessaires aux voies métaboliques liées aux processus d'oxydation des biomolécules (acides aminés et acides gras) ou des substances toxiques (alcool).

Les enzymes impliquées dans ces processus sont appelées oxydases, qui sont également impliquées dans les voies de synthèse. Les peroxysomes ont une enzyme en particulier: la catalase avec laquelle ils sont capables d’éliminer le peroxyde d’hydrogène (H2O2), qui est un produit secondaire causé par la dégradation des substances toxiques.

Notez que cette substance potentiellement nocive est originaire et éliminée dans le même organite, de sorte que la cellule n'est jamais exposée à ce composé. Les péroxysomes ont été découverts en 1954 par le suédois Johannes Rhodin, tout en étudiant la morphologie des reins chez les murides. Au départ, ils s'appelaient des micro-corps.

Plus tard, en 1966, un groupe de chercheurs a décrit les propriétés biochimiques du nouvel organite et lui a attribué le nom de peroxysome, par la production et la dégradation du2O2.

Index

  • 1 Caractéristiques générales et emplacement
    • 1.1 Diversité des peroxysomes
  • 2 fonctions
    • 2.1 Dégradation des acides gras
    • 2.2 Dégradation des produits toxiques
    • 2.3 Synthèse de biomolécules
  • 3 Peroxisome chez les plantes
    • 3.1 Glioxysomes
    • 3.2 Photorespiration
  • 4 structure
  • 5 origines
  • 6 références

Caractéristiques générales et emplacement

Les peroxysomes sont des compartiments sphériques entourés d'une seule membrane. Ils ne possèdent pas leur propre génome ou ribosomes attachés à leur structure, contrairement à d'autres compartiments cellulaires, tels que les mitochondries ou les chloroplastes, qui sont entourés respectivement par un système complexe de deux ou trois membranes.

La plupart des cellules animales et végétales ont des peroxysomes. La principale exception concerne les globules rouges ou les érythrocytes.

Les enzymes impliquées dans le métabolisme oxydatif se trouvent dans cette structure. L'oxydation de certains produits produit du peroxyde d'hydrogène, car les hydrogènes de ces substrats sont transférés à des molécules d'oxygène.

Le peroxyde d'hydrogène est une substance toxique pour la cellule et doit être éliminé. Par conséquent, les peroxysomes contiennent l'enzyme catalase, qui permet sa conversion en molécules d'eau et d'oxygène.

Diversité des peroxysomes

Les peroxysomes sont des organites assez diverses. Selon le type de cellule et l’espèce étudiée, ils peuvent modifier la composition enzymatique de leur intérieur. De même, ils peuvent changer en fonction des conditions environnementales auxquelles ils sont exposés.

Par exemple, il a été prouvé que chez les levures qui se développent en présence de glucides, les peroxysomes sont petits. Lorsque ces organismes se développent dans des environnements riches en méthanol ou en acides gras, les peroxysomes sont plus gros pour oxyder ces composés.

Dans les protistes du genre Trypanosome (ce genre comprend les espèces pathogènes T. cruzi, l'agent causal de la maladie de Chagas) et d'autres kinétoplastides, ont un type de peroxysome appelé glycosome. Cet organite possède certaines enzymes de la glycolyse.

Dans les champignons, il y a une structure appelée le corps de Woronin. C'est un type de peroxysome qui participe au maintien de la structure cellulaire.

De même, il existe des enzymes dans les peroxysomes de certaines espèces qui sont uniques. Dans les lucioles, les peroxysomes contiennent l'enzyme luciférase, responsable de la bioluminescence typique de ce groupe de coléoptères. Dans les champignons du genre Penicillium, les peroxysomes contiennent des enzymes impliquées dans la production de pénicilline.

Fonctions

Les voies d'oxydation essentielles aux cellules sont présentes dans le peroxysome. Ils ont plus de cinquante types d'enzymes capables de dégrader les acides gras, l'acide urique et les acides aminés. Ils participent également aux voies de synthèse des lipides. Ensuite, chacune de ses fonctions sera décrite en détail:

Dégradation des acides gras

L'oxydation des acides gras dans le peroxisome se produit par une voie métabolique appelée β-oxydation, qui résulte de la production du groupe acétyle. Ceci est contraire à la réaction de dégradation analogue qui se produit dans les mitochondries, dans laquelle les produits finaux de dégradation des acides gras sont le dioxyde de carbone et l'ATP.

Contrairement aux cellules animales, où l'oxydation β se produit dans les mitochondries et dans le peroxysome, chez les levures, elle ne se produit que dans les peroxysomes.

Les groupes acétyle peuvent être transportés vers d'autres compartiments cellulaires et inclus dans les voies de biosynthèse des métabolites essentiels.

Dégradation des produits toxiques

Les peroxysomes participent aux réactions de désintoxication, en particulier dans le foie et les reins.

Les peroxysomes peuvent dégrader les substrats toxiques qui pénètrent dans la circulation sanguine, tels que l'alcool, les phénols, l'acide formique et le formaldéhyde. Ces réactions d'oxydation produisent du peroxyde d'hydrogène.

Le nom de l'organelle est donné par la production de cette molécule. Pour le dégrader, il possède l'enzyme catalase, qui catalyse la réaction chimique suivante qui produit des substances inoffensives pour la cellule, l'eau et l'oxygène:

2 h2O2 -> H2O + O2

Synthèse de biomolécules

Dans les cellules animales, la synthèse du cholestérol et du dolichol se produit dans le peroxysome et dans le réticulum endoplasmique. Le cholestérol est un lipide essentiel de certains tissus. Sa présence dans les membranes plasmatiques détermine sa fluidité. On le trouve également dans le plasma sanguin.

Le dolichol, comme le cholestérol, est un lipide et est présent dans les membranes cellulaires, en particulier dans le réticulum endoplasmique.

Les peroxysomes participent également à la synthèse des acides biliaires, composants de la bile. Ces composés proviennent du cholestérol. La fonction principale de la bile est la saponification des graisses dans les intestins, agissant comme une sorte de détergent.

Les plasmalogènes sont des molécules de nature lipidique, caractérisées par la présence d'une liaison de type éther. Ce lipide est un composant indispensable des membranes des cellules qui constituent les tissus du cœur et du cerveau. Les peroxysomes participent aux deux premières étapes à l'origine de ces lipides.

Pour cette raison, lorsqu'une défaillance cellulaire survient au niveau des peroxysomes, elle peut se manifester par des anomalies neurologiques. Un exemple de ces pathologies est le syndrome de Zellweger.

Peroxisome chez les plantes

Glioxomes

Les plantes contiennent des organelles de type peroxysome spécialisées appelées glyoxysomes. La fonction est de stocker des substances et de dégrader les lipides. Ils se trouvent principalement dans les graines.

Dans les glyoxysomes, une réaction végétale typique se produit: la conversion des acides gras en glucose.

Cette voie métabolique est connue sous le nom de cycle du glyoxylate et est très similaire au cycle de l'acide citrique. Pour parvenir à cette conversion, deux molécules d'acétyl-CoA sont utilisées pour produire de l'acide succinique, qui passe ensuite dans le glucose.

La plante qui émerge de la graine n'est pas encore photosynthétiquement active. Pour compenser ce fait, ils peuvent utiliser ces glucides du glyoxysome jusqu'à ce que la plante puisse les synthétiser par eux-mêmes. Ce processus est essentiel pour la germination correcte de la graine.

Cette conversion des acides gras en glucides est impossible dans les cellules animales, car ils ne possèdent pas les enzymes du cycle du glyoxylate.

La photorespiration

Les peroxysomes participent aux processus de photorespiration dans les cellules végétales. Sa fonction principale est de métaboliser les produits secondaires formés lors des processus de photosynthèse.

L'enzyme rubisco (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase / oxygénase) participe à la fixation du dioxyde de carbone. Cependant, cette enzyme peut prendre de l'oxygène et non du dioxyde de carbone. Comme l'indique le nom de l'enzyme, il s'agit d'une carboxylase et d'une oxygénase à la fois.

L'un des composés produits par cette voie alternative d'oxygénation est le phosphoglycolate. Après avoir été convertie en glycolate, cette molécule est envoyée au peroxysome, où son oxydation se produit pour la glycine.

La glycine peut être apportée aux mitochondries, où elle devient sérine. La sérine retourne au peroxysome et devient glycérate. Ce dernier passe le chloroplaste et peut être incorporé au cycle de Calvin.

En d'autres termes, les peroxysomes aident à récupérer les carbones, car le phosphoglycolate n'est pas un métabolite utile pour la plante.

Structure

Les peroxysomes ont des structures très simples. Ils sont entourés d'une membrane lipidique unique.

Étant donné que ces compartiments ne possèdent aucun type de matériel génétique, toutes les protéines nécessaires à leurs fonctions doivent être importées. Les protéines qui doivent être transportées vers les peroxysomes sont synthétisées par les ribosomes et transportées du cytosol vers leur destination finale.

L'étiquette indiquant l'emplacement d'une certaine protéine pour les peroxysomes se caractérise par le fait qu'elle contient une séquence de sérine, de lysine et de leucine dans le carbone terminal de la chaîne protéique. Ce label est appelé PTS1 pour son acronyme en anglais, signal de ciblage des peroxysomes 1.

Il existe également d'autres marqueurs qui indiquent l'emplacement de la protéine dans le peroxysome, par exemple la présence de neuf acides aminés à l'extrémité amino-terminale appelée PTS2. De même, les phospholipides sont synthétisés dans le réticulum endoplasmique et acheminés au peroxysome.

Ils sont similaires aux lysosomes, sauf pour leur origine. Les lysosomes proviennent du système membranaire des cellules. Les peroxysomes, comme les mitochondries et les plastes, peuvent être répliqués par division. Grâce à l'incorporation de protéines et de lipides, les peroxysomes peuvent se développer et se diviser en deux compartiments distincts.

Origine

Il a été précédemment proposé que les peroxysomes proviennent d'un processus endosymbiotique; cependant, cette vue a été fortement remise en question.

Des preuves récentes ont démontré l'existence d'une relation étroite entre le réticulum endoplasmique et les peroxysomes, ce qui confirme l'hypothèse selon laquelle ils proviennent du réticulum.

Références

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