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Peroxisome

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Biologie

Peroxisomen sind Organellen von eukaryotischen Zellen. Ihre alte Bezeichnung lautet microbodies. Dieser Name kann auf ihre Größe zurückgeführt werden, die gerade einmal 0,1 bis 1 µm beträgt. Die Peroxisomen stellen kleine Bläschen (= Vesikel) in der Zelle dar, die hauptsächlich der Entgiftung dienen.

Der Aufbau der Peroxisome

Ein Peroxisom ist ein rundes Vesikel, das mit einer dünnen Membran umgeben ist. Wie schon in der Einleitung erwähnt, sind Peroxisomen sehr klein. Ihr Durchmesser beträgt 0,1 bis 1 µm.

Der Durchmesser von Peroxisomen beträgt ungefähr 0,1 bis 1 µm. Damit sind sie kleiner als viele andere Zellorganellen. Zum Vergleich, ein Mitochondrium hat eine Länge von etwa 2 bis 5 µm.

Die Membran der Peroxisome besteht aus einer Lipiddoppelschicht, die den Stoffaustausch ermöglicht.

Unter dem Mikroskop weisen Peroxisome eine sehr einheitliche Körnung (= Granulierung) in ihrem Inneren auf. Peroxisome besitzen keine eigene DNA und haben unterschiedliche Größe und Gestalt, abhängig vom Gewebe und Stoffwechselbedarf.

Die Entstehung der Peroxisomen

Die kleinen Vesikel, mit den peroxisomalen Enzymen, können entweder durch Teilung, oder von Neuem (= de-novo Biogenese) entstehen. Diese Vorgänge laufen nicht von allein ab, sondern müssen katalysiert werden.

Die peroxisomalen Enzyme sind eine Gruppe von Peroxidasen. Speziell das Enzym Katalase hat eine wichtige Bedeutung für die Funktion der Peroxisome. Mehr darüber erfährst du in einem der kommenden Abschnitte des Artikels.

Bei der Teilung wächst das Peroxisom zunächst, danach wird die Membran des bestehenden Peroxisoms so eingeschlungen, dass daraus zwei oder mehrere neue Peroxisomen entstehen.

Die Membran der Peroxisomen stülpt sich vor der Teilung aus. Durch ein Protein, genannt DLP1, wird die Membran der Peroxisomen unter Energieverbrauch so eng eingeschnürt, dass sie sich spontan abknospen kann. Somit entsteht ein neues Peroxisom durch Teilung.

Die de-novo Biogenese der Peroxisomen geschieht mithilfe des peroxisomalen Retikulums (PR) der Zelle. Man hielt diesen Teil früher für einen Teil des endoplasmatischen Retikulums (ER), jedoch besteht er aus tubulären, untereinander verbundenen Peroxisomen.

Der Vorgang der de-novo Biogenese wird durch freie Ribosomen der Zelle unterstützt. Dabei werden die peroxisomalen Proteine zunächst in dieses peroxisomale Retikulum geschleust. Von da aus schnüren sich Vesikel ab, die zu fertigen Peroxisomen reifen.

Dass die Peroxisomen de-novo entstehen können, grenzt ihre Entstehung von anderen Zellorganellen ab. Lysosomen beispielsweise entstehen nur mithilfe des ERs.

Das Vorkommen von Peroxisomen

Die Peroxisome sind in Eukaryoten vorhanden. Dort sind sie in fast jeder Körperzelle nachweisbar. Je nach Bedarf sind in Zellen mehr oder weniger Peroxisomen vorhanden. In Organen, die zur Entgiftung des Körpers dienen, treten die Peroxisomen sehr zahlreich auf. Dies gilt insbesondere für Zellen der Leber und der Niere, die reich an Peroxisomen sind.

Peroxisomen in Pflanzenzellen

Pflanzenzellen zählen, ähnlich wie Körperzellen, auch zu den eukaryontischen Zellen. Dort sind die Peroxisomen verantwortlich für den Abbau von Fettsäuren. Näheres dazu erfährst du im Abschnitt zur Funktion der Peroxisomen.

In Pflanzenzellen kommen zusätzlich zu den Peroxisomen die Glyoxysomen vor.

Diese besondere Form der Peroxisome ist für die Spaltung von Zuckern und Eiweißen zuständig. Damit trägt diese Spezialform der Peroxisomen in Pflanzenzellen zum Wachstum der Pflanze im Glyoxylatzyklus bei.

Die Glyoxisomen kommen in Pflanzen meist in keimenden Samen vor. Diese spezialisierten Peroxisomen sorgen dort für die Energiegewinnung.

Die Funktion der Peroxisome

Die Einleitung hat schon verraten, dass Peroxisomen zur Entgiftung der Zelle beitragen. Die Vesikel haben aber noch weitere Funktionen, die eine wichtige Rolle im Stoffwechsel spielen. Ihre Funktion erlangen die Peroxisome durch in ihnen enthaltene Enzyme.

Die Entgiftungsfunktion der Peroxisomen

Das wichtigste Enzym der Peroxisomen sind die Peroxidasen. Die spezialisierte Form bezeichnet man als Katalase. Diese ist für die wichtigste Funktion der Peroxisomen verantwortlich, sie dient nämlich zur Detoxifikation (= Entgiftung).

Bei verschiedenen Entgiftungsprozessen, wie beispielsweise beim Alkoholabbau im Gehirn, werden durch Peroxisomen für den Körper giftige Stoffe abgebaut.

Bleiben wir beim Beispiel Trinkalkohol (= Ethanol). Dieser wird durch die Katalase der Peroxisomen in Acetat umgewandelt und somit abgebaut. Beim Ethanol Abbau im Gehirn spielt die Katalase der Peroxisomen also eine wichtige Rolle. Durch die Umwandlung von Ethanol zu Acetat bildet sich Wasserstoffperoxid (H2O2).

Der Stoff Wasserstoffperoxid ist sehr reaktiv. Diese Eigenschaft ist in der Zelle oftmals nicht gewünscht, da ein solcher Stoff schnell mit wichtigen Molekülen der Zelle reagieren und sie damit funktionsunfähig machen kann. Wasserstoffperoxid wirkt demnach als ein Zellgift.

Die Peroxisomen, beziehungsweise die Katalase, sorgt dafür, dass Wasserstoffperoxid in Wasser (H₂O) und Sauerstoff (O2) umgewandelt wird. Das Wasser, das durch die Peroxisomen entsteht, ist nicht giftig für die Zelle. Somit haben Peroxisomen eine wichtige Rolle beim Abbau von Alkohol im Gehirn.

Der Abbau von Fettsäuren durch Peroxisomen

Fettsäuren kommen im Körper häufig als eine Form des Energiespeichers vor. Deswegen ist es von großer Bedeutung, dass diese gespeicherte Energie bei Bedarf genutzt werden kann. Dabei spielen Peroxisomen eine wichtige Rolle.

Die ß-Oxidation

Der Abbau von Fettsäuren findet meist durch die ß-Oxidation statt. Dabei handelt es sich um einen Mechanismus, bei welchem lange Fettsäuren abgebaut werden. Dieser Abbau erfolgt in den Peroxisomen und in den Mitochondrien der Zelle. Charakteristisch für die Peroxisomen ist der Abbau von überlangkettigen Fettsäuren.

Fettsäuren sind, vereinfacht ausgedrückt, Ketten von Kohlenwasserstoffgruppen. Wenn diese Kette mehr als 26 Kohlenwasserstoffe enthält, spricht man von überlangkettigen Fettsäuren. Diese werden in Peroxisomen abgebaut.

Die überlangkettigen Fettsäuren werden ausschließlich von den Peroxisomen abgebaut. Durch den Abbau durch die Peroxisomen entsteht Wasserstoffperoxid. Dieses wird von der Katalase der Peroxisomen zu Wasser und Sauerstoff umgewandelt. Am Ende des Fettsäureabbaus der Zelle wird Acetyl-CoA gewonnen.

Ähnlich ist es auch bei der Detoxifikation. Das Acetyl-CoA wird im Stoffwechsel benötigt. Dort wirkt es im Citratzyklus der Zelle, welcher für die spätere Energiegewinnung eine entscheidende Rolle spielt.

Die Alpha-Oxidation

Der Unterschied der α-Oxidation zur ß-Oxidation ist, dass sie ausschließlich durch das Peroxisom abläuft. Zudem werden durch die α-Oxidation verzweigte Fettsäureketten in den Peroxisomen gespalten.

Verzweigte Fettsäuren sind die, welche eine oder mehrere Doppelbindungen in der Kohlenwasserstoffkette aufweisen. Viele verzweigte Fettsäuren gelangen durch den Abbau pflanzlicher Nahrung im Darm, oder durch den Konsum von Produkten wie Milch oder Joghurt in deinen Körper.

Die α-Oxidation der Peroxisomen ist ein Vorschritt der ß-Oxidation. Ihr Endprodukt, das Pristanoyl-CoA kann durch die ß-Oxidation in weiterverarbeitet werden. Dadurch entsteht letztendlich wieder Acetyl-CoA, welches an energiegewinnenden Stoffwechselwegen der Zelle beteiligt ist.

Eine Erkrankung, durch welche die α-Oxidation gestört ist, nennt sich Morbus Refsum. Es handelt sich um eine Erkrankung mit Hinblick auf die Peroxisomen. Bei dieser Erkrankung können verzweigte Fettsäuren, häufig Phytansäure, nicht abgebaut werden.

Wenn sich diese im Körper anhäuft, führt dies zu Symptomen wie Taubheitsgefühle, Muskelzittern oder psychischen Störungen. Die Therapie des Morbus Refsum besteht aus einer phytansäurearmen Diät.

Die peroxisomale Gallensäure-Synthese

Peroxisomen sind ebenfalls an der Synthese der Gallensäuren beteiligt. Die Gallensäuren sind aus Cholsäuren aufgebaut. Der Stoff Cholesterin wird in einigen Schritten zur benötigten Cholsäure umgebaut. Hierbei wirkt die Katalase des Peroxisoms, die Wasserstoffperoxid durch Umwandlung in Wasser und Sauerstoff unschädlich macht. Das Wasserstoffperoxid entsteht am Anfang der Gallensäure Synthese. Dort wird es durch die Peroxisomen abgebaut.

Der verkürzte Weg der Gallensäuren-Synthese lautet:

Die Gallensäuren sind wichtig im Prozess der Verdauung. Sie tragen zur Aufnahme von Fetten im Darm bei.

Bildung der Myelinscheiden durch Peroxisomen

Die Myelinscheiden im Gehirn bestehen aus speziellen Stoffen, die als Plasmalogene bezeichnet werden. Diese Plasmalogene können nur durch ein Zusammenspiel von Peroxisomen und dem ER synthetisiert werden. Die Plasmalogene sind für die Myelinscheidenbildung im Gehirn von großer Bedeutung. Myelinscheiden umwickeln die Fortsätze von Nervenzellen (= Axone), damit die Erregungsleitung beschleunigt wird. Dies funktioniert nur, wenn Peroxisome und das ER intakt sind.

Plasmalogene sind, außer zur Bildung der Myelinscheiden, auch anderweitig von Bedeutung. Sie sind beispielsweise in Herz- und Skelettmuskelzellen enthalten, sowie in der Niere und in manchen Abwehrzellen des Immunsystems.

Peroxisome - Das Wichtigste

  • Peroxisome sind mit Enzymen gefüllte, kleine Vesikel.
  • Die Funktion der Peroxisomen ist größtenteils die Entgiftung der Zelle und des Körpers.
  • Das wichtigste Enzym des Peroxisoms ist die Katalase. Sie spaltet das zellschädliche Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff.
  • Peroxisomen sind wichtig für den intrazellulären Stoffabbau, beispielsweise von Fettsäuren. Sie sorgen ebenfalss für den Stoffaufbau von beispielsweise Plasmalogenen.

Peroxisome

Peroxisomen können durch enzymatisch katalysierte Teilung im Zytoplasma und am endoplasmatischen Retikulum (ER) entstehen.

Die Peroxisomen stellen kleine Bläschen (= Vesikel) in der Zelle dar, die mit Enzymen gefüllt sind. Sie dienen hauptsächlich dem Abbau zellschädlicher Stoffe (= Entgiftung).

Peroxisome dienen der Entgiftung der Zelle. Zudem sind sie am Abbau von Fettsäuren beteiligt. In den Peroxisomen findet die Synthese der Gallensäuren statt und sie bilden die Myelinscheiden von Axonen.

Peroxisome sind in Eukaryonten vorhanden. Dort sind sie in fast jeder Körperzelle nachweisbar. Je nach Bedarf, sind in Zellen mehr oder weniger Peroxisomen vorhanden. In Leber- und Nierenzellen sind sie in Großer Zahl enthalten.

Finales Peroxisome Quiz

Frage

Wie lautet die alte Bezeichnung für Peroxisome?

Antwort anzeigen

Antwort

 Die alte Bezeichnung der Peroxisome lautet microbodies.

Frage anzeigen

Frage

Welche Größe haben Peroxisome?

Antwort anzeigen

Antwort

Peroxisomen weisen eine Größe von 0,1 bis 1 µm auf.

Frage anzeigen

Frage

Wie lautet der Fachbegriff für Bläschen?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Fachbegriff lautet Vesikel.

Frage anzeigen

Frage

Beschreibe das Aussehen der Peroxisome.

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Peroxisom ist ein rundes Vesikel, das mit einer dünnen Lipiddoppelschicht umgeben ist. Sein Durchmesser beträgt 0,1 bis 1 µm.

Frage anzeigen

Frage

Wie können Peroxisome entstehen?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Peroxisomen können entweder durch Teilung, oder von Neuem (= de-novo Biogenese) entstehen. Dies geschieht nicht spontan, sondern mithilfe von Enzymen. Diese katalysieren die Herstellungsprozesse der Peroxisomen.

Frage anzeigen

Frage

Wo kommen Peroxisomen vor?

Antwort anzeigen

Antwort

Peroxisomen kommen in eukaryontischen Zellen vor.

Frage anzeigen

Frage

In welchen Zellen sind viele Peroxisomen vorhanden und warum?

Antwort anzeigen

Antwort

Organe, die zur Entgiftung des Körpers dienen, treten die Peroxisomen sehr zahlreich auf. Dies gilt insbesondere für Zellen der Leber und der Niere, die reich an Peroxisomen sind.

Frage anzeigen

Frage

Wie nennt man die spezialisierten Peroxisomen in Pflanzenzellen?

Antwort anzeigen

Antwort

Man nennt diese Glyoxysomen.

Frage anzeigen

Frage

Wo kommen Glyoxysomen häufig vor?

Antwort anzeigen

Antwort

Glyoxysomen kommen gehäuft in keimenden Samen vor.

Frage anzeigen

Frage

Nenne die Hauptaufgabe der Peroxisomen.

Antwort anzeigen

Antwort

Peroxisomen tragen zur Entgiftung der Zelle bei.

Frage anzeigen

Frage

Was ist das wichtigste Enzym der Peroxisomen?

Antwort anzeigen

Antwort

Das wichtigste Enzym der Peroxisomen sind die Peroxidasen. Die spezialisierte Form bezeichnet man als Katalase.

Frage anzeigen

Frage

Was ist die Aufgabe der Katalase?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Katalase sorgt dafür, dass Wasserstoffperoxid in Wasser umgewandelt wird. Zusätzlich entsteht dabei Sauerstoff (O2).

Frage anzeigen

Frage

Welche Art des Fettsäure Abbaus findet ausschließlich in Peroxisomen statt?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Alpha-Oxidation findet ausschließlich in den Peroxisomen statt.

Frage anzeigen

Frage

Nenne eine peroxisomal verursachte Erkrankung.

Antwort anzeigen

Antwort

Eine Erkrankung, die mit den Peroxisomen zusammenhängt ist die Krankheit Morbus Refsum.

Frage anzeigen

Frage

An welchen Stellen wirken Peroxisomen anabol (aufbauend)?

Antwort anzeigen

Antwort

Sie wirken aufbauend bei der Gallensäurensynthese und beim Aufbau der Myelinscheiden.

Frage anzeigen

Frage

An welchen Stellen wirken Peroxisomen katabol (abbauend)?

Antwort anzeigen

Antwort

Sie wirken beim Fettsäure Abbau und bei der Entgiftung, beispielsweise durch den Alkohol Abbau im Gehirn.

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