Peroxisomen und Zentrosomen

Peroxisomen und Zentrosomen sind zwei funktionell unabhängige Organellen, die oft als kleinere spezialisierte Zellstrukturen zusammengefasst werden. Das Peroxisom ist ein Organell mit einfacher Membran, das oxidative Reaktionen beherbergt, die Wasserstoffperoxid erzeugen und entgiften und einen spezifischen Lipidstoffwechsel durchführen. Das Zentrosom ist ein membranloses Organell, das das Mikrotubuli-Zytoskelett organisiert und die mitotische Spindel nukleiert.

Definition

Peroxisomen sind Organellen mit einfacher Membran, die oxidativen Stoffwechsel betreiben, insbesondere den Umgang mit Wasserstoffperoxid und spezifische Lipidreaktionen; Zentrosomen sind membranlose Mikrotubuli-organisierende Zentren, die um ein Paar Zentriolen herum aufgebaut sind und das Zytoskelett und die mitotische Spindel nukleieren.

Scope

Der Eintrag behandelt zwei unterschiedliche Organellen. Für das Peroxisom werden sein oxidativer Stoffwechsel, Lipidfunktionen wie die Fettsäureoxidation und die Etherlipidsynthese sowie seine Biogenese behandelt. Für das Zentrosom werden die Zentriolstruktur, die Mikrotubuli-Nukleation und der Duplikationszyklus, der es mit der Spindel verbindet, behandelt. Es handelt sich um ein zellbiologisches und histologisches Referenzthema, nicht um eine klinische Leitlinie.

Core questions

• Welche oxidativen und lipidmetabolischen Reaktionen sind auf das Peroxisom beschränkt und warum?
• Wie werden Peroxisomen gebildet und wie gelangen ihre Proteine ohne einen vesikulären Weg hinein?
• Wie nukleiert und organisiert das Zentrosom Mikrotubuli?
• Wie wird die Anzahl der Zentriolen und Zentrosomen während des Zellzyklus kontrolliert?

Key concepts

• Peroxisomale Oxidation und Wasserstoffperoxid-Verarbeitung
• Peroxisomale Fettsäureoxidation und Etherlipidsynthese
• Peroxisomenbiogenese und Peroxine
• Peroxisomale Membranpermeabilität
• Zentriolen und perizentrioläres Material
• Mikrotubuli-Nukleation und das Mikrotubuli-organisierende Zentrum
• Zentrosom und die mitotische Spindel

Key theories

Kontrolle der Zentriolduplikation

Zentriolen duplizieren sich genau einmal pro Zellzyklus in einem streng lizenzierten Prozess; der Verlust dieser 'einmal und nur einmal'-Kontrolle führt zu einer abnormalen Zentrosomenzahl und trägt zur Genominstabilität bei.

Mechanisms

Peroxisomen umschließen Oxidasen, die Wasserstoff auf Sauerstoff übertragen, um Wasserstoffperoxid zu bilden, und Katalase, die es abbaut, und sie führen die Oxidation von sehr langkettigen Fettsäuren und die Synthese von Etherphospholipiden durch; ihre Matrixproteine werden posttranslational durch eine spezielle Peroxin-Maschinerie importiert und nicht über einen vesikulären Weg, und das Organell kann sowohl wachsen und sich teilen als auch neu entstehen. Das Zentrosom, das keine Membran besitzt, besteht aus einem Paar Zentriolen, die von perizentriolärem Material umgeben sind, das die Faktoren rekrutiert, die Mikrotubuli nukleieren; es dient als das primäre Mikrotubuli-organisierende Zentrum der Zelle und bildet, nachdem es sich genau einmal pro Zyklus dupliziert hat, die beiden Pole der mitotischen Spindel.

Clinical relevance

Defekte in der Peroxisomenbiogenese oder in einzelnen peroxisomalen Enzymen verursachen angeborene Stoffwechselstörungen, während eine abnormale Zentrosomenzahl und -funktion mit Genominstabilität und Entwicklungsstörungen assoziiert sind. Dieser Eintrag beschreibt die normale Organellenbiologie und ist keine Grundlage für individuelle diagnostische oder therapeutische Entscheidungen.

History

Das Peroxisom wurde in den 1960er Jahren von Christian de Duve und Kollegen biochemisch charakterisiert, die den Oxidase-und-Katalase-'Mikrokörper' als eigenständiges Organell erkannten. Das Zentrosom wurde im späten neunzehnten Jahrhundert von Theodor Boveri als das Teilungszentrum der Zelle und ein Determinant der geordneten Chromosomensegregation beschrieben, eine Einsicht, die das spätere Verständnis seiner Rolle bei der Genomstabilität vorwegnahm.

Key figures

• Christian de Duve
• Theodor Boveri
• Ronald Wanders
• Erich Nigg
• Jordan Raff

Seminal works

• smith2013
• conduit2015

Frequently asked questions

Warum werden Peroxisomen und Zentrosomen zusammen besprochen?

Sie werden der Einfachheit halber als kleinere spezialisierte Organellen gruppiert, sind aber funktionell unabhängig: Das Peroxisom ist ein Stoffwechselkompartiment mit einfacher Membran, während das Zentrosom ein membranloses Mikrotubuli-organisierendes Zentrum ist.

Was macht das Zentrosom während der Zellteilung?

Nachdem sie sich einmal pro Zellzyklus dupliziert haben, bewegen sich die beiden Zentrosomen zu entgegengesetzten Enden der Zelle und nukleieren die Mikrotubuli der mitotischen Spindel, die die Chromosomen trennt.