Vakuole

Kaj so vakuole?

Vakuole so znotrajcelične organele, ki so ločene od citosolnega okolja s pomočjo membrane. Najdemo jih v različnih vrstah celic, tako prokariotov kot evkariotov, pa tudi v enoceličnih in večceličnih organizmih.

Izraz "vakuola" je leta 1841 skoval francoski biolog Félix Dujardin, da bi se skliceval na "prazen" znotrajcelični prostor, ki ga je opazoval v protozoanu. Vendar so vakuole še posebej pomembne v rastlinah in prav v teh živih bitjih so bile podrobneje preučene.

Vakuum evkariotske celice

V celicah, kjer so, vakuole izvajajo veliko različnih funkcij. Na primer, so zelo vsestranske organele in njihove funkcije so pogosto odvisne od vrste celice, vrste tkiva ali organa, ki mu pripadajo, in življenjskega stadiona organizma.

Tako lahko vakuoli izvajajo funkcije pri shranjevanju energetskih snovi (hrane) ali ionov in drugih topnih topnih, pri izločanju odpadnih materialov, pri ponotranjenju plinov za flotacijo, pri shranjevanju tekočin, pri vzdrževanju vzdrževanja Ph, med drugim.

V kvasovkah se na primer vakuole obnašajo kot nasprotnik lizosomov v živalskih celicah, saj so polni hidrolitičnih in proteolitičnih encimov, ki jim pomagajo razgraditi različne vrste molekul v notranjosti.

Na splošno gre za sferične organele, katerih velikost se razlikuje glede na vrsto in z vrsto celice. Njegova membrana, znana v rastlinah, kot je tonplast, ima različne vrste povezanih beljakovin, veliko pa jih je povezano s prevozom do in znotraj vakuole.

Struktura vakuola

Shema rastlinske celice, kjer sta navedena vakuola in njegova membrana, ton (vir: Mariana Ruiz [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)] prek Wikimedia Commons)

Vakuole najdemo v različnih organizmih, kot so vse kopenske rastline, alge in večina gliv. Našli so jih tudi pri številnih protozojih, podobni "organeli" pa so bili opisani pri nekaterih vrstah bakterij.

Njegova struktura, kot je bilo pričakovano, je odvisna zlasti od njegovih funkcij, še posebej, če pomislimo na izčrpne membranske beljakovine, ki omogočajo prehod različnih snovi v notranjost ali na zunanjo stran vakuole.

Kljub temu lahko strukturo vakuole posplošimo kot sferično citosolno organelo, ki je sestavljena iz membrane in notranjega prostora (lumen).

Vam lahko služi: spermatogeneza

Vakuolarna membrana

Najbolj izjemne značilnosti različnih vrst vakuolov so odvisne od vakuolarne membrane. V rastlinah je ta struktura znana kot ton in ne samo vadbe vmesnika ali ločitvene funkcije med citosolno in luminalno komponento vakuole, ampak je, tako kot plazemska membrana, membrana s selektivno prepustnostjo.

V različnih vakuolah vakuolarno membrano prečkajo različni membranski obsežni beljakovini, ki imajo funkcije pri črpanju protonov, v transportu beljakovin, v transportu raztopin in pri oblikovanju kanalov.

Paramecio, njihove vakuole so barvane v modri barvi. Vir: stjepo [cc by-sa 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0)]

Tako tako v membrani vakuolov, prisotnih v zelenjavi, kot tudi v protozoji, kvasovkah in glivah, prisotnosti beljakovin in:

• Protonske črpalke ali h+-atpasas
• Bombe pirofosfatese ali h+-pasas protonov
• Protoni anti -transporterji (Na+/k+; Na+/h+; Ca+2/h+)
• Družinski prevozniki ABC (Kaseta, ki veže ATP Prevozniki)
• Prevozniki multidrogij in toksinov
• Prevozniki težkih kovin
• Vakuolarni transporterji sladkorja
• Vodni prevozniki

Vakuolarni lumen

Notranjost vakuolov, znana tudi kot vakuolarni lumen, je na splošno tekoči medij, pogosto bogat z različnimi vrstami ionov (s pozitivno nabojo in negativno obremenitvijo).

Zaradi skoraj posplošene prisotnosti protonskih črpalk v vakuolarni membrani je lumen teh organelov običajno kisli prostor (kjer je veliko število vodikovih ionov).

Biogeneza vakuola

Številni eksperimentalni dokazi kažejo, da vakuole evkariotskih celic izhajajo iz notranjih poti biosinteze in endocitoze. Na primer, beljakovine, vstavljene v vakuolarno membrano.

Poleg tega se med postopkom tvorbe vakuolov pojavijo dogodki endocitoze snovi iz plazemske membrane, dogodkov avtofagije in neposrednega prevoza od citosola do vakuolarnega lumena.

Po njihovem nastanku vsi proteini in molekule, ki so znotraj vakuol, prispejo predvsem zaradi transportnih sistemov, povezanih z endoplazemskim retikulu in kompleksom Golgi.

Prav tako transportne beljakovine, ki se nahajajo v membrani vakuola, aktivno sodelujejo pri izmenjavi snovi med citosolnimi in vakuolarnimi predelki.

Funkcije vakuola

Tkanina rastlinskih in glavnih celičnih organelov

V rastlinah

V rastlinskih celicah se v mnogih primerih zavzemajo za več kot 90% celotnega citosolnega volumna, zato so organele, ki so tesno povezane s celično morfologijo. Prispevajo k širjenju celic in rasti rastlinskih organov in tkiv.

Vam lahko služi: metafaza

Ker rastlinske celice nimajo liozomov, vakuole izvajajo zelo podobne hidrolitske funkcije, saj delujejo pri razgradnji različnih dodatnih in znotrajceličnih spojin.

Imajo ključne funkcije pri transportu in shranjevanju snovi, kot so organske kisline, glikozidi, konjugati glutationa, alkaloidi, antocianini, sladkorji (visoke koncentracije mono, di in oligosaharidov), ionov, aminokislin, aminokislin, sekundarnih metabolitikov itd.

Zelenjavne vakuole sodelujejo tudi pri ugrabitvi strupenih spojin in težkih kovin, kot sta kadmij in arzen. Pri nekaterih vrstah imajo tudi te organele encime nukleaze, ki delujejo v obrambi celic proti patogenom.

Številni avtorji verjamejo, da so zelenjavne vakuole razvrščene kot vegetativne (litične) ali beljakovinske vakuole. V semenih so vakuole shranjevanja tiste, ki prevladujejo, v preostalih tkivih pa so vakuole litični ali vegetativni.

V Protozoi

Kontraktilne vakuole protozoe se izogibajo celični lizi zaradi osmotskih učinkov (povezanih s koncentracijo znotrajceličnih in zunajceličnih topljencev) z občasno izločanjem odvečne vode znotraj celic, ko dosežejo kritično velikost (kmalu eksplodirajo); to pomeni, da so Osmoregulators organele.

V kvasovkah

Vakuola kvasovk je izjemnega pomena za avtofagične procese, to je znotraj recikliranja ali izločanja celičnih spojin, pa tudi za aberantne beljakovine in druge molekule (ki so označene za njihovo "dostavo" v vakuoli).

Deluje pri vzdrževanju celičnega pH in pri shranjevanju snovi, kot so ioni (zelo je pomembno za homeostazo kalcija), fosfate in polifosfate, aminokisline itd. Vakuola kvasovk sodeluje tudi v "peksofagiji", ki je postopek degradacije popolnih organelov.

Vrste vakuol

Obstajajo štiri glavne vrste vakuole, ki se v glavnem razlikujejo po njihovih funkcijah. Nekateri z značilnostmi nekaterih določenih organizmov, drugi pa so širše razširjeni.

Prebavne vakuole

Ta vrsta vakuole je tista, ki jo najdemo predvsem v protozojskih organizmih, čeprav so jih našli tudi pri nekaterih "nižjih" živalih in v fagocitnih celicah nekaterih "nadrejenih" živali.

Vam lahko služi: Axonema: značilnosti in sestava

Njegova notranjost je bogata z prebavnimi encimi, ki lahko za prehransko namene razgradijo beljakovine in druge snovi, ker se tisto, kar se razgradi, prevaža v citosol, kjer se uporablja za različne namene.

Shranjevalne vakuole

V angleščini so znani kot "Vakuole SAP”In oni so tisti, ki označujejo rastlinske celice. So predelki, polni tekočine, in njena membrana (ton) ima zapletene transportne sisteme za izmenjavo snovi med lumen in citosolom.

V nezrelih celicah so te vakuole majhne in kot zrele rastline se združijo, da tvorijo veliko osrednjo vakuolo.

V notranjosti vsebujejo vodo, ogljikove hidrate, soli, beljakovine, odpadke, topne pigmente (antocianini in antoksantini), lateks, alkaloidi itd.

Pulzirane ali kontraktilne vakuole

Kontraktilne ali pulzacijske vakuole najdemo v številnih enoceličnih prosti in algah s sladko vodo. Specializirani so za osmotsko vzdrževanje celic in za to imajo zelo fleksibilno membrano, kar omogoča izgon tekočine ali uvedbo istega.

Za izvajanje njihovih funkcij se ta vrsta vakuole doživlja skozi neprekinjene ciklične spremembe, med katerimi se postopoma nabreknejo (napolnjeni so s tekočino, postopkom, znanim kot diastole), dokler ne dosežejo kritične velikosti.

Nato se vakuola, odvisno od pogojev in celic.

Vakuole zraka ali plinov

Ta vrsta vakuole je bila opisana le v prokariontskih organizmih, vendar se razlikuje od preostalih evkariontskih vakuolov, v katerih je tipična membrana omejena (prokariontske celice nimajo notranjih membranskih sistemov).

Plinske vakuole ali zračne "pseudovacuolas" so niz majhnih struktur, polnih plinov, ki se proizvajajo med bakterijskim metabolizmom in jih pokriva plast beljakovin. Te imajo funkcije v flotaciji, pri zaščiti sevanja in mehanski odpornosti.

Reference

1. Eisenach, c., Francisco, r., & Martinoia in. (n.d.). Načrt vakuolov. Trenutna biologija, 25(4), R136-R137.
2. Lodish, h., Berk, a., Kaiser, c. Do., Krieger, m., Bretscher, a., Ploegh, h.,... Martin, k. (2003). Biologija molekulskih celic (5. izd.). Freeman, w. H. & Podjetje.
3. Martinoia, npr., Mimura, t., Hara-Nishimura, i., & Shiratake, k. (2018). Večplastne vloge rastlinskih vakuolov. Fiziologija rastlin in celic, 59(7), 1285-1287.
4. Matile, str. (1978). Biokemija in funkcija vakuolov. Letni pregled fiziologije rastlin, 29(1), 193–213.
5. Pupas, g. D., & Brandt, str. W. (1958). Fina struktura kontraktilne vakuole v Amebi. Časopis za celično biologijo, 4(4), 485–488.