Пероксисомы. 
Молекулярная структура и функции основных компонентов клетки

Пероксисомы (рис.) — это сферические или эллипсоидальные мембранные органеллы, с умеренно плотной сердцевиной сходные по форме с лизосомами. Плотная сердцевина или кристалловидное ядро является оксидазой (фермент пероксисомы) и имеет вид правильной гексогональной решетки (рис.). Пероксисомы относят к группе микротелец. Чаще всего пероксисомы обнаруживаются в печени и почках, где наиболее активно проходят процессы детоксикации. Пероксисомы служат основным местом использования О₂. Содержат около 50 ферментов, около 15 из них оксидазы: пероксидаза (отсюда название органеллы), каталаза и другие. В пероксисомах происходит окисление органических веществ в реакции:

RН2 + O2 = R +H2O2, где Rорганический субстрат.

При этом образуется пероксид водорода, который взаимодействует с супероксидом О₂^Їс образованием свободного гидроксильного радикала (ОН^*):

• 1. Н₂0₂ + О₂ = ОН* + ОН + О₂, где О₂^Ї — супероксид
• 2. О₂^Ї + ОН* = ¹О₂ + ОН^-, где ¹О₂ — синглетный кислород

Пероксид водорода, супероксид, гидроксильный радикал, синглетный кислород имеют высокую химическую активность и реагируют со многими веществами организма (белки, липиды, нуклеиновые кислоты), повреждая их. Другие ферменты пероксисом (например, каталаза) расщепляет пероксид водорода на О₂ и Н₂ О. Т.о., происходит детоксикация органических веществ (в клетках печени — гепатоцитах, пероксисомы обезвреживают алкоголь, превращая его в уксусный альдегид) Второй тип окислительных реакций в пероксисомах — в-окисление. При этом жирные кислоты окисляются до ацетил — СоА, который выходит из пероксисом и используется как строительный материал клетки.

В состав пероксисомы входят два фермента, участвующие в реакциях синтеза плазмалогенов, составляющих 19% от общего содержания фосфолипидов организма, в основном в головном мозге и сердце.

Пероксисомы образуются путем отпочковывания от уже существующих пероксисом с дальнейшим ростом за счет импорта белков. Размножение начинается в ответ на такие воздействия внешней среды, при которых для выживания клетки требуются ферменты пероксисом.

Пролиферация пероксисом начинается в ответ на сигналы извне, которые активизируют цитоплазматические факторы. Те, в свою очередь, регулируют скрытно факторы транскрипции, называемые рецепторами, активируемые пероксисомным пролифератором (РРАR). При активации эти рецепторы перемещаются в ядро и связываются с промоторами генов, кодирующих цитоплазматические рецепторы стероидных гормонов, гормонов щитовидной железы и ретиновой кислоты, связываются с особыми элементами ДНК в промоторах генов, кодирующих пероксисомные белки. Вновь синтезированные белки переносятся в существующие пероксисомы. Увеличение количества белков вызывает отпочковывание новых пероксисом.

Белки, которые должны попасть в пероксисомы узнаются по особой последовательности аминокислотных остатков на С — конце (редко на N-конце). Этот сигнальный пептид чаще всего представляет трипептид Ser — Zys — Zeu — СООН и называется пероксисомный направляющий сигнал (РTS). Различные нарушения обмена веществ у человека связаны с неспособностью клетки импортировать белки в пероксисомы. Различают три группы пероксисомных болезней (табл.):

Iзаболевания, связанные с почти полной потерей пероксисомной функции (болезнь Цельвегера), в связи с отсутствием в пероксисомах почти всех ферментов. Пациенты умирают в детском возрасте.

IIзаболевания, связанные с избытком пероксисомных ферментов (цельвегороподобный синдром). Менее тяжелые болезни пероксисом.

IIIзаболевания, характеризующиеся нарушением функционирования одного фермента пероксисом (адринолейкодистрофия) — наименее тяжелые формы заболеваний.

Функции пероксисом:

• 1 — являются органеллами утилизации кислорода. В результате окисления органических соединений в них образуются: сильный окислитель Н₂О₂ — пероксид водорода, супероксид О₂Ї, гидроксильный радикал ОН*.
• 2 — участвуют в обмене веществ: ферменты пероксисом расщепляют жирные кислоты, участвуют в обмене аминокислот и др. веществ.
• 3 — расщепление при помощи фермента каталазы избытка пероксида водорода, утилизация супероксида О₂Ї, гидроксильного радикала ОН* защищает клетку от гибели.
• 4 — пероксид водорода расщепляет токсические продукты экзогенного происхождения (детоксикация).