Peroxisomas.

Los peroxisomas (o microcuerpos, como se les llama también) son organelos multifuncionales y contienen más de 50 enzimas que participan en actividades tan diversas como la oxidación de ácidos grasos de cadena muy larga y la síntesis de plasmalógenos, que es una clase inusual de fosfolípidos en los que uno de los ácidos grasos está unido con el glicerol mediante un enlace éter en lugar de uno éster.

Los peroxisomas son similares físicamente a los lisosomas, pero son distintos en dos aspectos importantes. En primer lugar, se cree que están formados por autorreplicación en lugar de proceder del aparato de Golgi. En segundo lugar, contienen oxidasas en lugar de hidrolasas. Varias de estas oxidasas son capaces de combinar el oxígeno con los iones hidrógeno derivados de distintos productos químicos intracelulares para formar peróxido de hidrógeno (H2O2).

Estos organelos se llamaron “peroxisomas” porque son el sitio a partir del cual se sintetiza y degrada el peróxido de hidrógeno (H2O2), un agente oxidante muy reactivo y tóxico.

La membrana del peroxisoma tiene 7 nm de espesor y su composición es similar a la del retículo endoplásmico. Las membranas del retículo endoplásmico rugoso constan de un 30% de lípidos y un 70% de proteínas; por tanto, tienen mayor contenido de proteínas que la membrana plasmática. Posee transportadores de electrones, como el citocromo b5, y las enzimas reductasa de b5-NADH y reductasa de citocromo P450-NADH.

Los peroxisomas contienen enzimas que reducen el oxígeno a agua. Esta reducción se realiza en dos etapas, produciéndose peróxido de hidrógeno como producto intermedio. Las oxidasas flavínicas oxidan los sustratos RH2 formando H2O2. La catalasa realiza la peroxidación de un sustrato R’H2 por el H2O2 o la peroxidación del H2O2 por otra molécula de H2O2, formando H2O.

Los peroxisomas son organelos muy sencillos que sólo tienen dos compartimientos en los que una proteína importada puede situarse: la membrana limitante y la matriz interna.

1.    Actividad Enzimática. Las enzimas que catalizan esta reacción (formación de peróxido de hidrogeno) 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. La reacción global sería: RH2 + O2 ⇒ R + H2O2, siendo RH2 el sustrato oxidable (aminoácidos, cetoácidos α, ácido úrico, alantoína, acil-CoA, enoil-CoA, ácido glicólico, ácido glioxílico, etc.).

El H2O2 resultado de la reacción es un producto muy tóxico que es eliminado por otra enzima del peroxisoma, llamada catalasa, que posee un grupo prostético hemo. La eliminación puede ser directa, según la reacción 2H2O2 ⇒ 2H2O + O2, o puede seguir otra vía que consiste en emplear el H2O2 para oxidar diversas sustancias como alcoholes, fenoles, ácido fórmico, formaldehído y acetaldehído, según la reacción: H2O2 + R’H2 ⇒ R’ + 2H2O; siendo R’H2 una de las sustancias mencionadas

2.    Catabolismo de las Purinas. En la degradación de las bases púricas (adenina y guanina) intervienen diversas enzimas del peroxisoma. El H2O2 que se libera con estas oxidaciones es descompuesto por la catalasa. En las aves, los insectos y en algunos mamíferos, entre ellos los primates y el hombre, el producto final de la degradación es el ácido úrico.

3.    Metabolismo de Lípidos en Células Animales. 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. La diferencia reside en que, mientras que en las mitocondrias la primera reacción oxidativa es catalizada por una deshidrogenasa, en los peroxisomas esta oxidación la realiza una oxidasa flavínica. La oxidación del acil-CoA por el oxígeno molecular forma H2O2, que es descompuesto por la catalasa. Los acetil-CoA formados pasarán a diferentes rutas, principalmente la biosíntesis de azúcares y el ciclo de Krebs.

4.    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.

5.    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.

6.    Captación de proteínas. 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. Parece que el receptor PTS acompaña a la proteína peroxisómica a través de la membrana limitante hacia la matriz y luego regresa al citosol para escoltar a otra proteína.