Vacuolas

Hva er vakuolas?

Vacuolas er intracellulære organeller som er atskilt fra det cytosoliske miljøet ved hjelp av en membran. De finnes i mange forskjellige typer celler, både prokaryoter og eukaryoter, så vel som i encellede og flercellede organismer.

Begrepet "Vacuola" ble myntet av den franske biologen Félix Dujardin i 1841, for å referere til et "tomt" intracellulært rom som observerte inne i en protozoansk. Imidlertid er vakuoler spesielt viktige i planter, og det er i disse levende vesener som har blitt studert mer detaljert.

Eukaryot cellevakuum

I cellene der de er, utøver vakuolene mange forskjellige funksjoner. For eksempel er de veldig allsidige organeller, og funksjonene deres er ofte avhengige av celletypen, typen vev eller organ de tilhører og organismens livsstadium.

Dermed kan vakuoler trene funksjoner i lagring av energisoffer (mat) eller ioner og andre oppløste stoffer, ved eliminering av avfallsmaterialer, i internaliseringen av gasser for flotasjon, i lagring av væsker, ved å opprettholde vedlikeholdet av den PH, blant andre.

I gjær, for eksempel, oppfører vakuoler seg som motstykket til lysosomer i dyreceller, ettersom de er fulle av hydrolytiske og proteolytiske enzymer som hjelper dem å nedbryte forskjellige typer molekyler inni.

Det er vanligvis sfæriske organeller hvis størrelse varierer med arten og med celletypen. Membranen, kjent i planter som Toneplast, har forskjellige typer tilknyttede proteiner, mange av dem relatert til transport til og fra innsiden av vakuolen.

Vacuolasstruktur

Skjema for en plantecelle der vakuolaen og dens membran er indikert, tonen (kilde: Mariana Ruiz [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)] via Wikimedia Commons)

Vacuolas finnes i en rekke organismer som alle landlige planter, alger og mest sopp. De er også funnet i mange protozoer, og lignende "organeller" er blitt beskrevet i noen bakterier arter.

Strukturen, som forventet, avhenger spesielt av dens funksjoner, spesielt hvis vi tenker på omfattende membranproteiner som tillater passering av forskjellige stoffer mot interiøret eller til utsiden av vakuolen.

Til tross for dette kan vi generalisere strukturen til en vakuol som en sfærisk cytosolisk organelle som er sammensatt av en membran og et indre rom (lumen).

Kan tjene deg: spermatogenese

Vacuolar membran

De mest enestående egenskapene til de forskjellige typer vakuoler avhenger av den vakuolære membranen. I planter er denne strukturen kjent som tonen og ikke bare øvelser grensesnitt eller separasjonsfunksjoner mellom cytosoliske og luminalkomponenter i vakuolen, men i likhet med plasmamembranen er det en membran med selektiv permeabilitet.

I forskjellige vakuoler krysses den vakuolare membranen av forskjellige membran omfattende proteiner som har funksjoner i protoner pumping, i proteintransport, i transport av løsninger og i dannelsen av kanaler.

Paramecio, deres vakuol er farget i blått. Kilde: STJEPO [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)]

Begge i membranen til vakuolene som er til stede i grønnsaker og i den av protozoer, gjær og sopp, tilstedeværelsen av proteiner og:

• Protonpumper eller H+-atpasas
• Pyrophosphatese eller H+-pasas protoner bomber
• Protoner anti -transportører (Na+/K+; Na+/H+; Ca+2/H+)
• ABC -familietransportører (ATP-bindende kassett Transportører)
• Multidrogi og giftstoffer transportører
• Tungmetalltransportører
• Vacuolare sukkertransportører
• Vanntransportører

Vacuolar lumen

Det indre av vakuolene, også kjent som vakuolar lumen, er et generelt flytende medium, ofte rikt på forskjellige typer ioner (med positiv ladning og negativ belastning).

På grunn av den nesten generaliserte tilstedeværelsen av protoniske pumper i den vakuolare membranen, er lumen til disse organellene vanligvis et surt rom (der det er et stort antall hydrogenioner).

Vacuolas biogenese

Mange eksperimentelle bevis tyder på at eukaryot cellevakuoler stammer fra interne ruter med biosyntese og endocytose. Proteiner satt inn i den vakuolare membranen, for eksempel, kommer fra den tidlige sekretoriske ruten, som finner sted i rommene som tilsvarer endoplasmatisk retikulum og Golgi -komplekset.

I tillegg, under vakuolasformasjonsprosessen, oppstår hendelsesendocytosehendelser fra plasmamembranen, autofagihendelser og direkte transporthendelser fra cytosol til vakuolar lumen.

Etter deres dannelse kommer alle proteiner og molekyler som er inne i vakuolene hovedsakelig takket være transportsystemene relatert til endoplasmatisk retikulum og Golgi -komplekset, der fusjonen av transportvinser kan oppstå med den vakuolare membranen.

På samme måte deltar transportproteiner lokalisert i Vacuolas -membranen, aktivt i utveksling av stoffer mellom cytosoliske og vakuolare rom.

Vacuolas -funksjoner

Stoff av en plante og hovedcelleorganeller

I planter

I planteceller okkuperer vakuoler, i mange tilfeller mer enn 90% av det totale cytosoliske volumet, så de er organeller som er nært beslektet med cellemorfologi. Bidra til celleutvidelse og vekst av grønnsaksorganer og vev.

Kan tjene deg: metafase

Ettersom planteceller mangler lyosomer, trener vakuoler veldig like hydrolytiske funksjoner, siden de fungerer i nedbrytningen av forskjellige ekstra og intracellulære forbindelser.

De har nøkkelfunksjoner i transport og lagring av stoffer som organiske syrer, glykosider, glutationkonjugater, alkaloider, anthocyaniner, sukker (høye konsentrasjoner av mono, di og oligosakkarider), ioner, aminosyrer, sekundære metabolitter, etc.

Vegetabilske vakuolas deltar også i kidnapping av giftige forbindelser og tungmetall som kadmium og arsen. Hos noen arter har disse organellene også nuklease -enzymer, som fungerer i forsvaret av celler mot patogener.

Mange forfattere mener at vegetabilske vakuolas er klassifisert som vegetative (litiske) eller proteinlagringsvakuoler. I frøene er lagringsvakuolene de som dominerer, mens i resten av vevene er vakuolene litiske eller vegetative.

I protozoa

De kontraktile vakuolene til protozoer unngår cellelysering på grunn av osmotiske effekter (relatert til konsentrasjonen av intracellulære og ekstracellulære oppløste stoffer) ved å eliminere overflødig vann i cellene når de når en kritisk størrelse (i ferd med å eksplodere); det vil si at de er Osmoregulators organeller.

I gjær

Vakuolen av gjær er av største betydning for de autofagiske prosessene, det vil si inne i gjenvinning eller eliminering av cellulære forbindelser, så vel som for de avvikende proteiner og andre molekyler (som er merket for deres "levering" i vakuolen).

Det fungerer i vedlikehold av celle -pH og i lagring av stoffer som ioner (det er veldig viktig for kalsiumhomeostase), fosfater og polyfosfater, aminosyrer, etc. Vakuolen til gjær deltar også i "pexofagia", som er prosessen med nedbrytning av komplette organeller.

Typer vakuoler

Det er fire hovedtyper av vakuolaer, som hovedsakelig er differensiert av deres funksjoner. Noen med kjennetegn ved noen spesielle organismer, mens andre er mer utbredt.

Fordøyelsesvakuolas

Denne typen vakuola er den som hovedsakelig finnes i protosoanske organismer, selv om de også er funnet i noen "nedre" dyr og i de fagocytiske cellene til noen "overlegne" dyr.

Kan tjene deg: Axonema: Kjennetegn og komposisjon

Interiøret er rikt på fordøyelsesenzymer som er i stand til å nedbryte protein og andre stoffer til matformål, fordi det som blir nedbrutt transporteres til cytosol, hvor det brukes til forskjellige formål.

Lagringsvakuolas

På engelsk er de kjent som "SAP Vacuoles”Og det er de som kjennetegner planteceller. De er rom fulle av væske og membranen (tonen) har komplekse transportsystemer for utveksling av stoffer mellom lumen og cytosol.

I umodne celler er disse vakuolene små, og som den modne planten smelter de sammen for å danne en stor sentral vakuola.

Inne i inneholder de vann, karbohydrater, salter, proteiner, avfallsprodukter, oppløselige pigmenter (antocyaniner og antoksantiner), latex, alkaloider, etc.

Pulserende eller kontraktile vakuolas

Kontraktile eller pulserende vakuolas finnes i mange encellede protister og ferskvannsalgaer. De er spesialiserte i osmotisk vedlikehold av cellene, og for dette har de en veldig fleksibel membran, som tillater utvisning av væske eller innføring av det samme.

For å utøve sine funksjoner, går denne typen vakuolas gjennom kontinuerlige sykliske forandringer der de gradvis svulmer opp (de er fylt med væske, en prosess kjent som diastol) til de når en kritisk størrelse.

Avhengig av forholdene og cellekravene, trekker vakuolen plutselig (tom, en prosess kjent som systole), og utviser alt innholdet mot det ekstracellulære rommet.

Luft- eller gassvakuolas

Denne typen vakuola er bare beskrevet i prokaryote organismer, men skiller seg fra resten av de eukaryote vakuolene der den ikke er avgrenset av en typisk membran (prokaryote celler har ikke indre membransystemer).

Gassvakuolaer eller antenne "Pseudovacuolas" er et sett med små strukturer fulle av gasser som produseres under bakteriemetabolisme og er dekket av et lag med protein. Disse har funksjoner i flotasjon, i strålebeskyttelse og mekanisk motstand.

Referanser

1. Eisenach, ca., Francisco, r., & Martinoia, og. (n.d.). Vakuoler plan. Nåværende biologi, 25(4), R136-R137.
2. Lodish, h., Berk, a., Kaiser, ca. TIL., Krieger, m., Bretscher, a., Ploegh, h.,... Martin, K. (2003). Molekylær cellebiologi (5. utg.). Freeman, w. H. & Selskap.
3. Martinoia, e., Mimura, t., Hara-Nishimura, i., & Shiratake, K. (2018). De mangefasetterte rollene til plantevakuoler. Plante- og cellefysiologi, 59(7), 1285-1287.
4. Matile, p. (1978). Biokjemi og funksjon av vakuoler. Årlig gjennomgang av plantefysiologi, 29(1), 193-213.
5. Pupas, g. D., & Brandt, P. W. (1958). Den fine strukturen til den kontraktile vakuolen i Amoeba. Journal of Cell Biology, 4(4), 485-488.