过氧化物酶体：特征，功能，结构，生物发生 - 生物学 - 2025

所述过氧化物酶体，也被称为微体，小细胞器，非常相似的溶酶体，这是悬浮于大多数真核细胞的胞质溶胶中。

正如人体具有执行不同功能以维持生命的器官一样，细胞也具有人体器官，我们称其为“细胞器”或“细胞器”。

通过Wikimedia显示过氧化物酶体（peroxisome），线粒体（mitochondriom）和细胞核（nucleus）的微生物细胞示意图（来源：CNX OpenStax / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0）公地）

正如心脏将血液泵送到身体的其他部分一样，鼻子和肺部也被用来呼吸，胃接收食物并开始消化，而大脑则负责协调一切（举几个例子）。细胞器对于细胞的许多功能至关重要。

过氧化物酶体是其中的一些细胞器，1960年，克里斯蒂安·雷内·德·杜夫（ChristianRenéde Duve）描述了过氧化物酶体，该研究人员开发了亚细胞分级分离技术，根据其密度分离不同的细胞器。

de Duve在1974年与阿尔伯特·克劳德（Albert Claude）和乔治·帕拉德（George Palade）分享了诺贝尔生理学和医学奖，这要归功于他们在这些技术上的研究以及过氧化物酶体的发现。

这些细胞器的名称源自内部产生的过氧化氢（H ₂ O ₂），过氧化氢是其中发生的氧化还原反应的副产物，对细胞有潜在毒性（它可以与许多其他分子反应），因此它会迅速降级。

在一个细胞中，细胞质中最多可以有500个过氧化物酶体“游动”，但是这些细胞器的数量和大小不仅取决于所讨论的细胞类型，还取决于细胞的生理状态和周围的环境。

过氧化物酶体的一般特征

过氧化物酶体具有许多特征，使其与其他细胞器相似，但又有很大不同。以下是一些最重要的清单：

-它们是被简单膜包围的小细胞器，将它们与胞质溶胶中的其余分子和细胞器分隔开。

-它们内部的许多物质，特别是蛋白质和酶，都是通过游离核糖体在它们所属的细胞质中合成的，这些核糖体是能够介导信使RNA（mRNA）翻译的蛋白质复合物）来自细胞核，并来源于给定基因的转录。

-它们没有自己的基因组，也就是说，内部没有DNA或其加工所需的机器（例如复制，转录和翻译）。

-它们乘以除法。

-在内部可以找到多达50种不同的消化酶及其副产物（对细胞有害）。

-它们的大小和数量在一个细胞与另一个细胞之间可能有很大差异，因为它们取决于细胞内条件（它们是可诱导的）和细胞类型。

特征

过氧化物酶体在细胞内完成不同的功能，其中许多功能与细胞内的酶有关。

- 氧化反应

过氧化物酶体内部发生许多氧化还原反应，即一种化合物与另一种化合物之间的电子交换，通常由具有酶活性的蛋白质（酶）催化。

过氧化物酶体中的这些氧化还原反应通常会产生过氧化氢（H ₂ O ₂），这是一种对细胞有害的化合物。

但是，在过氧化物酶体内部存在一种称为过氧化氢酶的酶，该酶负责分解过氧化氢形成水或使用其氧化其他化合物。

包含这些反应的能力与这些细胞器所执行的其他功能密切相关，因为许多分子的代谢降解暗示了它们的氧化。

如果没有过氧化物酶体的氧化反应，例如长链脂肪酸之类的化合物的积聚可能会严重损害大脑的神经细胞。

- 能量代谢

过氧化物酶体参与ATP的产生，ATP是细胞的主要能量“货币”。

他们做到这一点的方法之一是分解脂肪酸（由脂肪和许多脂质组成），消化乙醇（一种酒精）和氨基酸（构成蛋白质的“组成部分”）等等。

在动物细胞中，大多数脂肪酸在线粒体中降解，一小部分在过氧化物酶体中加工，但是在酵母和植物中，该功能实际上是过氧化物酶体所独有的。

- 生物合成

过氧化物酶体在细胞膜分子的产生中也起作用。这些分子被称为浆原体，是人类和其他哺乳动物的大脑和心脏（心脏）细胞中非常重要的脂质类型。

在过氧化物酶体中合成并在内质网（另一个非常重要的细胞器）的参与下合成的其他脂质是胆固醇和多氢酚，它们对细胞的功能至关重要。

例如，在许多哺乳动物中，肝细胞的过氧化物酶体也参与胆汁酸的合成，胆汁酸来源于胆固醇，对于消化胃中加工的食物中所含的脂肪，然后消化这些脂肪非常必要。在小肠里。

结构体

过氧化物酶体是膜细胞器，但是与其他细胞器中的膜（例如线粒体和叶绿体）不同，它们具有单膜而不是双膜系统。

它的外观不是恒定不变的，也就是说，它可以改变。然而，它们通常是球形细胞器，其平均直径在0.2至1μm之间，即一米的百万分之一。

过氧化物酶体结构的基本图（来源：Thuresson / CC BY-SA（http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/），通过Wikimedia Commons获得）

当它们不是球形时，它们可以看作是大小不同的小管，它们相互连接（一定是分开的过氧化物酶体）。

它们通常具有一个晶体中心或核，科学家们通过在显微镜下观察晶体或核的方式对其进行了描述，这可能是由于其中含有大量蛋白质所致。

生物发生（起源）

尽管过氧化物酶体内部不包含DNA，也就是说，它们没有自己的基因组，但是它们可以通过出芽或裂变进行分裂。

该过程取决于蛋白质和材料的数量，以构建它们可利用的新膜，这些膜是从胞浆中“导入”的。

那些参加？

内质网既负责形成过氧化物酶体膜的磷脂的合成，又负责通过与其相关的核糖体的某些蛋白质的合成。

核糖体（实际上以“游离多核糖体”的形式存在于细胞质中）是翻译大多数蛋白质的核糖体。这些蛋白质只有带有特殊标记或“标记”，才能进入过氧化物酶体的内部。

没有这些标记，蛋白质将无法被过氧化物酶体膜上的其他蛋白质识别，因此无法通过。

因此，如果附着在粗糙内质网（RER）上的核糖体和游离在胞质溶胶中的核糖体“向”过氧化物酶体“发送”了足够的物质，则它们可以一分为二。

动物细胞中的过氧化物酶体

动物细胞具有许多过氧化物酶体和溶酶体，类似的细胞器负责“回收”其他细胞器以及不同大小的不同类型的分子。

例如，某些动物的细胞（而不是人类的动物）的细胞具有能够分解尿酸的过氧化物酶体，而尿酸通常是富含氮的代谢废物，其在血液中的积累会产生有害作用。

“怪异”功能

除上述所有功能外，过氧化物酶体在某些动物中还具有非常特殊的功能。例如，萤火虫和其他昆虫在其细胞的过氧化物酶体中使用一种酶来寻找伴侣，在某些情况下还可以找到食物。

该酶称为萤光素酶。萤光素酶可帮助雄性产生明亮的“闪光”，可以是绿色或黄色，并可以吸引相同物种的雌性。

每次闪烁的持续时间和它们出现的间隔是特定于每种物种的，因此雌性可以在黑夜中区分雄性。在某些物种中，雌性也会产生闪光，而在其他物种中，她会发出吸引雄性食用的光。

修饰过氧化物酶体

就像植物具有乙醛酸小体，乙醛酸小体是一种过氧化物酶体，专门从事特定的代谢途径一样，一些动物细胞也具有修饰的过氧化物酶体。

动质体是一组在人类和其他动物中引起不同疾病的寄生虫，具有一种称为“糖体”的“修饰过氧化物酶体”。

糖体之所以得名，是因为它们含有加工葡萄糖所需的酶（糖酵解酶）以及其他参与其他代谢途径获取能量的酶。

植物细胞中的过氧化物酶体

植物细胞还含有过氧化物酶体，除了与其他类型的细胞的过氧化物酶体共有的功能外，它们还具有非常重要的植物功能。

- 乙醛酸循环

例如，在种子中，其细胞的过氧化物酶体负责将储存的脂肪转化为碳水化合物，而碳水化合物是碳水化合物的发芽，是幼苗生长所必需的原料。

植物过氧化物酶体执行该功能的过程称为乙醛酸循环，其被认为是克雷布斯循环的变体，这就是为什么一些文献将这些过氧化物酶体称为乙醛酸体的原因。

- 光呼吸

在植物中，这些细胞器也参与称为光呼吸的过程，该过程由与光合作用“相反”的代谢途径组成，因为不产生而是消耗氧气，并且释放二氧化碳而未获得ATP。 。

尽管如此，此过程也称为“碳回收”，因为过氧化物酶体从叶绿体（植物细胞的另一个细胞器）接收称为乙醇酸的化合物，然后将其转化为称为甘氨酸的化合物（氨基酸）。

植物过氧化物酶体中产生的甘氨酸被转运至线粒体（发生呼吸作用和大量ATP合成的细胞器）。在线粒体中，该甘氨酸转化为另一种氨基酸的丝氨酸，该氨基酸返回过氧化物酶体。

丝氨酸一旦进入过氧化物酶体，就会转化为甘油酸酯，并从那里再次被发送至叶绿体。所有这些过程都不会导致产生能量，但是会导致使用附着在乙醇酸酯上的碳原子。

过氧化物酶体疾病

与过氧化物酶体有关的“疾病”有不同类型。通常，这些疾病与涉及这些细胞器的生物发生的基因中的突变有关，或者甚至与编码酶或转运蛋白的那些基因中的突变有关。

由于这些疾病具有遗传成分，因此这些疾病通常是先天性的（它们是从父母遗传给孩子的），根据情况可能会产生中度或严重后果。

泽尔韦格综合症

这种综合征虽然很少见，但其中包括一些最严重的疾病。它的特征是完全不存在或人体细胞中的染色体数目显着减少。

导致该综合征的遗传突变还导致血液和其他组织（如肝，脑和肾）中富含铁和铜等元素以及非常长链脂肪酸的化合物积累。

有什么后果？

受此综合征影响的幼儿通常出生时患有面部（面部）畸形和某些智力障碍。他们可能会遭受视力和听力问题以及胃肠道和肝脏问题的困扰，因此他们的寿命通常不超过一年。

其他相关综合征

还有其他与过氧化物酶体缺陷有关的疾病。这些包括新生儿肾上腺皮质营养不良（NALD，新生儿肾上腺皮质营养不良）和儿童结直肠疾病。

两种疾病的特征都是症状发作较晚，通常在童年时期就可见，因此患者可以存活到成年初期。

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