Peroxisomas

PEROXISOMAS

Son vesículas simples limitadas por membranas (fig. 5-31a) con un diámetro de 0.1 a 1.0 μm que pueden contener un centro denso y cristalino de enzimas oxidativas.

Son el sitio a partir del cual se sintetiza y degrada el peróxido de hidrógeno (H2O2), un agente oxidante muy reactivo y tóxico.

Las plantas de semillero contienen un tipo especializado de peroxisoma, llamado glioxisoma.

Estructura:

·      Los peroxisomas, junto con las mitocondrias, son orgánulos celulares que desempeñan una función primordial en la utilización del oxígeno.

·      Los peroxisomas se observaron por primera vez en el riñón y el hígado de roedores, hacia 1950, cuando comenzaron los estudios de la célula con el microscopio electrónico; se les denominó microcuerpos.

·      Morfológicamente se parecen a los lisosomas, pues son partículas esféricas, limitadas por una membrana, de un diámetro variable que oscila entre 0.3 y 1.5 µm, y con un contenido enzimático.

·      Contienen enzimas que intervienen en el metabolismo del H2O2 y colaboran con las mitocondrias y cloroplastos en algunas funciones.

·      En los enterocitos son muy abundantes, pero pasan inadvertidos por su pequeño tamaño (alrededor de 0.2 µm) y su contenido claro.

·      Están constituidos por túbulos, unos de 10 nm y otros de 4.5 nm de diámetro, formando distintos tipos de redes.

·      La membrana del peroxisoma tiene 7 nm de espesor y su composición es similar a la del retículo endoplasmático.

·      Posee transportadores de electrones, como el citocromo b5, y las enzimas reductasa de b5-NADH y reductasa de citocromo P450-NADH.

Función:

·      Utilizan el oxígeno molecular para eliminar átomos de hidrógeno de sustratos específicos, a través de una reacción oxidativa que produce H2O2.

·      Las enzimas que catalizan esta reacción son las oxidasas flavínicas, llamadas así porque tienen una flavina como grupo prostético. Entre ellas se encuentran oxidasas de aminoácidos, la oxidasa de acil-CoA, la oxidasa de glicolato y la oxidasa de urato, denominadas de acuerdo con el sustrato.

·      A diferencia de las oxidaciones respiratorias mitocondriales, las que se desarrollan en los peroxisomas no están acopladas a la fosforilación del ADP en ATP.

·      Pueden intervenir en diversas vías metabólicas, que difieren según los organismos y el tipo de tejido. Las funciones específicas mejor conocidas son el catabolismo de las purinas, el metabolismo de los lípidos y el metabolismo del ácido glicólico.

·      En la degradación de las bases púricas (adenina y guanina) intervienen diversas enzimas del peroxisoma.

·      Entre un 10 y un 25% de los ácidos grasos se degradan en peroxisomas y el resto, en mitocondrias. En ambos orgánulos este proceso de degradación se denomina oxidación β y conduce a la formación de acetil-CoA.

·      Los peroxisomas sintetizan también plasmalógenos. Los plasmalógenos son unos fosfolípidos presentes en algunas membranas (muy abundantes en la vaina de mielina), y difieren de la fosfatidil colina en que uno de los ácidos grasos se une al glicerol por un enlace del tipo éter en vez de hacerlo por uno del tipo éster.

Ciclo del Glioxilato.

·      Las moléculas de acetil-CoA producidas en la degradación de los ácidos grasos son usadas para producir ácido succínico, en el proceso conocido como ciclo del glioxilato.

·       El ácido succínico producido en este ciclo abandona los glioxisomas y penetra en las mitocondrias, en cuya matriz es oxidado en el ciclo de Krebs a ácido oxalacético, que abandona las mitocondrias y se convierte en glucosa en el hialoplasma.

Metabolismo del Ácido Glicólico.

·      El ácido glicólico entra en los peroxisomas y es oxidado a ácido glioxílico, el cual se convierte en glicina, que pasa de los peroxisomas a las mitocondrias donde se transforma en serina y CO2.

Captación de proteínas:

·      Sólo tienen dos compartimientos en los que una proteína importada puede situarse: la membrana limitante y la matriz interna.

·      Las proteínas destinadas a un peroxisoma tienen una señal de dirección peroxisómica (PTS, peroxisomal targeting signal), ya sea una PTS para una proteína de la matriz peroxisómica o una mPTS para una proteína peroxisómica de la membrana.

·      Se han identificado diferentes PTS: mPTS y receptores PTS. Los receptores PTS se unen con proteínas destinadas al peroxisoma en el citosol y las trasladan a la superficie del peroxisoma.

·      A diferencia de las mitocondrias y los cloroplastos, los peroxisomas son capaces de importar proteínas de la matriz peroxisómica en su conformación plegada nativa, incluso las que tienen varias subunidades.

Anomalías:

·      Las anomalías en la síntesis de plasmalógenos pueden dar origen a disfunción neurológica grave. La enzima luciferasa, que genera la luz que emiten las luciérnagas, también es una enzima peroxisómica.

·      El síndrome de Zellweger es una rara anomalía hereditaria reconocible por diversas alteraciones neurológicas, visuales y hepáticas que causan la muerte en la lactancia temprana. Las células hepáticas y renales de estos pacientes carecían de peroxisomas.

·      Anomalías por deficiencia de una sola enzima es la suprarrenoleucodistrofia (ALD). Casi nunca presentan alteraciones hasta la parte intermedia de la infancia, cuando aparecen los síntomas de insuficiencia suprarrenal y disfunción neurológica. La enfermedad se debe a un defecto de una proteína de membrana que transporta ácidos grasos de cadena muy larga (VLCFA) hacia los peroxisomas, donde se metabolizan.