Vakuoly jsou jedním typem mikroskopické buněčné struktury nazývané organely. Rostlinné i živočišné buňky mohou obsahovat vakuoly, ale vakuoly jsou v rostlinných buňkách mnohem častější. Jsou také mnohem větší v rostlinných buňkách a v buňce často zabírají hodně místa.
Živočišné buňky nemají vždy vakuolu a většina z nich nikdy nemá velkou vakuolu, protože by to poškodilo buňku a narušilo fungování zbytku buňky. Živočišné buňky mohou místo toho mít několik velmi malých vakuol.
Vakuoly mají v obou typech buněk více funkcí, ale hrají pro rostliny obzvláště důležitou roli.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Vakuola je typ organely přítomné v eukaryotických buňkách. Je to vak obklopený jedinou membránou zvanou tonoplast. Vysavače plní mnoho funkcí, v závislosti na potřebách buňky.
V živočišných buňkách jsou malé a obvykle transportují materiál do a ven z buňky. V rostlinných buňkách vakuoly používají osmózu k absorpci vody a bobtnání, dokud nevytvoří vnitřní tlak proti buněčné stěně. To poskytuje stabilitu a podporu buněk.
Struktura vakua
Vakuola je druh organely zvané vezikuly. Co odlišuje vakuoly od jiných druhů vezikul, je jejich relativní velikost a dlouhověkost. Vakuola je vak obklopený jedinou membránou zvanou a tonoplast.
Tato vakuolová membrána strukturálně připomíná plazmatické membrány které obklopují každou buňku. Buněčná membrána neustále reguluje, co cestuje dovnitř a ven z buňky a co musí zůstat venku nebo uvnitř; využívá proteinové pumpy k vytlačování hmoty dovnitř nebo ven a proteinové kanály umožňují nebo blokují vstupy nebo výstupy hmoty.
Stejně jako plazmatická membrána buňky reguluje tonoplast také přítok a odtok molekul a mikrobů pomocí proteinových pump a proteinových kanálů. Tonoplast nereguluje vstupy a výstupy do buněk, ale místo toho působí jako strážce toho, jaké druhy látek mají povolený průchod do a z vakuol.
Vakuoly mají schopnost měnit svou funkci tak, aby vyhovovala potřebám buňky. Jejich hlavní strategií je změnit jejich velikost nebo tvar. Například rostlinné buňky mají často velkou vakuolu, která zabírá značnou část prostoru v buňce, protože vakuola akumuluje vodu. Centrální vakuola v rostlinných buňkách často zaujímá kdekoli od 30 do 90 procent plochy v buňce. Toto množství se mění s tím, jak se mění potřeby úložiště a podpory zařízení.
Role vakua v eukaryotických buňkách
Eukaryotický buňky zahrnují všechny buňky, které mají jádro a další organely vázané na membránu. Eukaryotické buňky se účastní buněčného dělení procesy mitózy a meiózy. Naproti tomu prokaryotický buňky jsou typicky jednobuněčné organismy postrádající jakékoli organely vázané na membránu a které se nepohlavně množí prostřednictvím binárního štěpení. Všechny živočišné a rostlinné buňky jsou eukaryotické buňky.
Existuje velké množství rostlinných a živočišných druhů. Kromě toho pro každou jednotlivou rostlinu nebo zvíře existuje obvykle řada různých orgánových systémů a orgánů, z nichž každý má své vlastní typy buněk.
Zvláštní potřeby buňky pro velmi adaptabilní vakuolu závisí na práci dané buňky a na podmínkách prostředí v těle rostliny nebo zvířete v daném okamžiku. Některé z těchto vakuových funkcí zahrnují:
- Skladování vody
- Poskytuje bariéru pro látky, které je třeba oddělit od zbytku buňky
- Odstranění, zničení nebo skladování toxických látek nebo odpadních produktů k ochraně zbytku buňky
- Odstranění nesprávně složených proteinů z buňky
Role vakua v rostlinných buňkách
Rostliny využívají vakuoly odlišně než zvířata nebo jiné organismy. Unikátní funkce vakuol v rostlinných buňkách pomáhají rostlinám dělat mnoho věcí, například růst vzhůru na pevném místě stonky, táhnou se směrem ke slunečnímu světlu a získávají z něj energii a chrání se před predátory a sucha.
Rostlinné buňky obvykle obsahují jednu velkou vakuolu, která vyplňuje více prostoru v buňce než jakákoli jiná organela. Rostlinná buněčná vakuola se skládá z tonoplastu, který tvoří vak kolem tekutiny zvané buněčná šťáva. Buněčná míza obsahuje vodu a řadu dalších látek. Mohou zahrnovat:
- Solí
- Enzymy
- Cukry a jiné sacharidy
- Lipidy
- Ionty
Buněčná míza může také obsahovat toxiny, které vakuola pomohla odstranit ze zbytku buňky. Tyto toxiny mohou fungovat jako mechanismus sebeobrany některých rostlin proti býložravcům.
Koncentrace iontů v buněčné míze je užitečným nástrojem pro pohyb vody do a ven z vakuoly pomocí osmózy. Pokud je koncentrace iontů ve vakuole vyšší, voda se přes tonoplast pohybuje do vakuoly. Pokud je koncentrace iontů vyšší v cytoplazmě mimo vakuolu, voda se z vakuoly pohybuje. Vakuola se zvětšuje nebo zmenšuje, jak se do ní nebo z ní voda dostává.
Proces osmózy pro řízení velikosti vakuoly vede k žádoucímu množství vnitřního tlaku na buněčnou stěnu. Toto je známé jako turgorový tlaka stabilizuje buňku a zvyšuje strukturu rostliny. Zvyšování turgorového tlaku vakuoly může také pomoci stabilizovat buňku během období buněčného růstu. Velká vakuola také slouží funkci udržování buněčné struktury tím, že shlukuje další organely na jejich optimální umístění v buňce.
Role vakua ve zvířecích buňkách
Zatímco rostlinné vakuoly jsou snadno identifikovatelné kvůli velkému prostoru, který zabírají uvnitř buňky, zvířecím buňkám by velká centrální vakuola neprospěla. To platí zejména proto, že živočišné buňky nemají buněčnou stěnu, která by poskytovala protitlak na turgorový tlak velké vakuoly, a živočišné buňky by nakonec praskly. Živočišné buňky nemusí mít vakuoly nebo mohou mít několik vakuol, v závislosti na funkci a potřebách buňky.
Místo toho, aby fungovaly jako strukturní prvky, jsou vakuoly ve zvířecích buňkách malé a většinu času tráví přepravou různých organických materiálů do buňky a ven z buňky. Vakuoly poskytují dva druhy dopravy: exocytóza a endocytóza.
Exocytóza je metoda, při které vakuoly přesouvají materiály z buňky. Tyto materiály jsou často nežádoucí materiály, jako je odpad, nebo molekuly, které jsou určeny pro jiné buňky nebo extracelulární tekutinu. Během exocytózy vakuoly připravují některé molekuly k uvolňování signálů, které budou přijímány jinými buňkami, které tyto molekuly získají.
Endocytóza je inverzní proces exocytózy, při kterém vakuoly pomáhají přivést organickou hmotu do zvířecí buňky. V případě signálních molekul, které byly zabaleny a uvolněny vakuolou buňky, může molekulu přijmout vakuola jiné buňky a přivést ji do buňky.
Endocytóza je důležitou funkcí vakuoly ve zvířecích buňkách, protože přispívá k imunitě proti nakažlivému onemocnění. Vakuoly mohou přenést bakterie a další mikroby do buněk a zároveň udržet zbytek buňky v bezpečí. Uvnitř vakuoly enzymy pracují na rozkladu nebezpečných patogenů.
Vacuoly také chrání zvířata před nemocemi a nebezpečím stejným způsobem tím, že rozkládají potenciální potravu a další toxiny, přičemž bariéra tonoplastu brání problematickým molekulám od zbytku buňka.