主な違い – ライソゾームとペルオキシソーム
リソソームとペルオキシソームは、細胞内に存在する2つの異なるタイプの単膜コンパートメントです。
リソソームは動物にのみ存在し、ペルオキシソームはすべての真核生物に存在する。
リソソームの大きさは大きいですが、ペルオキシソームの大きさは比較的小さいです。
リソソームもペルオキシソームも酵素のコンパートメントです。
リソソームとペルオキシソームの主な違いは、リソソームには細胞内のほとんど全ての生体高分子を分解する分解酵素が存在するのに対し、ペルオキシソームには酸化反応を行い、代謝性の過酸化水素を分解する酵素が存在することである。
今回はその解説をします。
- ライソゾームとは
– 特徴、構造、機能 - ペルオキシソームとは
– 特徴・構造・機能 - ライソゾームとペルオキシソームの違いとは？
ライソゾームとは
ライソゾームとは、細胞内の膜に囲まれた小器官のことで、タンパク質、多糖類、脂質、核酸などの生体高分子を分解するための酵素を含んでいます。
ライソゾームは球状の小胞で、細胞質内の生体高分子や老廃物を分解するシステムとして機能している。
ライソゾームの大きさは比較的大きく、0.1～1.2μmと取り込まれる物質によって大きさが異なる。
膜タンパク質とリソソーム内腔の酵素で構成されている。
リソソーム内腔には約50種類の消化酵素があり、粗面小胞体で生産され、ゴルジ体へ輸送される。
ゴルジ体から放出された酵素を含む小胞は、後に融合して大きな小胞を形成する。
ライソゾームに送られた酵素は、小胞体でマンノース6-リン酸のタグを付けられる。
ライソゾームの加水分解酵素は酸性加水分解酵素であり、その最適な活性には4.5から5.0の範囲の酸性pHが必要である。
プロトン（H+イオン）はライソゾームの内腔に送り込まれ、酸性のpHをそのまま維持するようになっている。
細胞質内のpHは通常7.2です。
加水分解酵素による必要な酸性pHは、細胞質で加水分解反応が起きないようにする。
リソソーム消化酵素をコードする遺伝子に遺伝的欠陥があると、特定の不要な物質が細胞質内に蓄積し、ゴーシェ病などのリソソーム蓄積性疾患、心疾患、神経変性疾患やいくつかの癌を引き起こす。
図1に細胞内のライソゾームの様子を示す。
図1: ライソゾーム
ライソゾームの機能
ライソゾーム内の加水分解酵素は、細胞質内の生体分子や疲弊した小器官などの不要物をライソゾームに呑み込んで分解する。
リソソームは、エンドサイトーシスの際に、細胞の外から物質を取り込んで形成される。
加水分解酵素の主要なクラスはカテプシンです。
リソソームは、細胞の廃棄物処理システムとして機能すると考えられている。
リソソームは、不要なポリマーを分解する以外にも、いくつかの機能を発揮している。
リソソームは、不要なポリマーを分解するだけでなく、他の小器官と融合して、細胞の残骸や大きな構造物を消化するオートファジーと呼ばれるプロセスも行っている。
さらに、リソソームはファゴソームとともに、食作用と呼ばれるプロセスによって、細菌やウイルスを含む損傷した構造物を除去する能力も持っています。
分解以外にも、リソソームは分泌、細胞シグナル伝達、細胞膜修復、エネルギー代謝にも関与している。
ペルオキシソームとは
ペルオキシソームとは、すべての真核生物に存在する膜で覆われた小器官のことで、代謝された過酸化水素を分解するための酵素を含んでいる。
ペルオキシソームは形態的にはリソソームと似ているが、比較的小さい。
ペルオキシソームの直径は0.1〜1.0μmです。
ペルオキシソームが必要とするタンパク質は、遊離リボソームによって合成され、細胞質から取得される。
これらのタンパク質は、細胞質でペルオキシソーム標的シグナル(PTS)が付けられる。
標的タンパク質のC末端にはPTS1、N末端にはPTS2のタグが付けられ、それぞれPex5とPex7という貨物タンパク質によってペルオキシソームへ輸送される。
少なくとも50種類のペルオキシンがペルオキシソームへ輸送される。
図2に、細胞内のペルオキシソームの様子を示す。
：図2 ペルオキシソーム
ペルオキシソームの機能
ペルオキシソームに含まれる酵素は、細胞内の様々な生化学的経路の触媒として関与している。
ペルオキシソームの主な働きは、過酸化水素を生成する酸化反応を行うことである。
過酸化水素は細胞にとって毒であるため、ペルオキシソーム自体にはカタラーゼと呼ばれる酵素が存在し、過酸化水素を水に分解したり、別の有機化合物を酸化するのに利用したりする。
脂肪酸、アミノ酸、尿酸などの基質は、ペルオキシソーム内の酸化酵素で分解される。
脂肪酸の酸化により代謝エネルギーが生成される。
また、ペルオキシソーム内部でコレステロールやドリコールを合成し、脂質の生合成にも関与しています。
肝臓のペルオキシソームは胆汁酸を合成しています。
リン脂質の一種であるプラズマローゲンは、細胞内の膜成分の形成に関与している。
また、ペルオキシソーム内の酵素によって合成される。
植物の種子のペルオキシソームは、脂肪酸を炭水化物に変換する。
葉では、光合成の副産物を代謝する光呼吸にペルオキシソームが関与している。
ライソゾームとペルオキシソームの違いについて
主な機能
ライソゾーム タンパク質や多糖類などの生体高分子を分解する。
ペルオキシソーム ペルオキシソームは、有機化合物を酸化し、代謝性の過酸化水素を分解する。
組成
ライソゾーム。
ライソゾームは分解酵素で構成されている。
ペルオキシソーム ペルオキシソームは、酸化酵素からなる。
機能
ライソゾーム。
ライソゾームは、細胞内の消化を担当します。
ペルオキシソーム ペルオキシソームは、代謝された過酸化水素から細胞を保護する役割を担っています。
プレゼンス
ライソゾーム。
ライソゾームは動物にしか存在しない。
ペルオキシソーム。
ペルオキシソームは、すべての真核生物に存在する。
原点
ライソゾーム。
リソソームはゴルジ装置または小胞体から派生したものです。
ペルオキシソーム。
ペルオキシソームは小胞体から派生し、自らも複製することができる。
サイズ
ライソゾーム ライソゾームは比較的大きなサイズです。
ペルオキシソーム。
ペルオキシソームは小さいです。
ターゲットタンパク質のシグナル配列
ライソゾーム ライソゾームに送られるタンパク質は、マンノース6-リン酸でタグ付けされる。
ペルオキシソーム。
ペルオキシソーム：ペルオキシソーム標的シグナル(PTS)が付加されたタンパク質。
その他の機能
ライソゾーム。
エンドサイトーシス、オートファジー、ファゴサイトーシスに関与する。
ペルオキシソーム ペルオキシソーム：脂質の生合成や光合成に関与する。
エネルギー生成
ライソゾーム ライソゾームでの分解反応ではエネルギーは発生しない。
ペルオキシソーム。
ペルオキシソームでの酸化反応により、ATPエネルギーが発生する。
結論
リソソームとペルオキシソームは2つの小器官で、細胞内のさまざまな生化学的プロセスを触媒する酵素を含んでいる。
リソソームとペルオキシソームの主な違いは、含まれる酵素とその機能です。
リソソームには、タンパク質、脂質、多糖類、核酸などの生体高分子を分解する酵素が含まれています。
ペルオキシソームには、有機化合物の酸化や代謝エネルギーの生成に関わる酵素が含まれています。
リソソームとペルオキシソームは構造的に似ていますが、大きさに違いがあります。
リソソームはペルオキシソームに比べて大きく、その大きさはオルガネラに取り込まれる物質によって異なる。
どちらのオルガネラも1枚の膜で囲まれている。
米国国立医学図書館、1970年1月1日。
Web. 22 Mar. 2017.
2. Alberts, Bruce. “ペルオキシソーム”. 細胞の分子生物学. 第4版. U.S. National Library of Medicine, 01 January 1970. Web. 22 Mar. 2017.
3. Cooper, Geoffrey M. “Peroxisomes”. The Cell: A Molecular Approach. 第2版. 米国国立医学図書館、1970年1月1日。
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