Vakuoler er en type mikroskopisk cellulær struktur kaldet en organel. Både plante- og dyreceller kan indeholde vakuoler, men vakuoler er langt mere udbredte i planteceller. De er også meget større i planteceller og optager ofte meget plads i cellen.
Dyreceller har ikke altid en vakuol, og de fleste har aldrig en stor vakuol, fordi det ville forårsage skade på cellen og forstyrre funktionen af resten af cellen. Dyreceller kan i stedet have flere meget små vakuoler.
Vacuoles har flere funktioner i begge celletyper, men de spiller en særlig vigtig rolle for planter.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Vakuolen er en type organel, der er til stede i eukaryote celler. Det er en pose omgivet af en enkelt membran kaldet en tonoplast. Vacuoles har mange funktioner afhængigt af cellebehovet.
I dyreceller er de små og transporterer typisk materialer ind i og ud af cellen. I planteceller bruger vakuoler osmose til at absorbere vand og svulme op, indtil de skaber indre tryk mod cellevæggen. Dette giver cellestabilitet og support.
Strukturen af Vacuole
En vakuole er en slags organel kaldet en vesikel. Hvad der adskiller vakuoler fra andre slags blærer er dens relative størrelse og levetid. Vakuolen er en pose omgivet af en enkelt membran kaldet a tonoplast.
Denne vakuolmembran ligner strukturelt plasmamembraner der omgiver hver celle. Cellemembranen regulerer konstant, hvad der bevæger sig ind og ud af cellen, og hvad der skal forblive ude eller inde; det bruger proteinpumper til at skubbe stof ind eller ud, og proteinkanaler til at tillade eller blokere stofindgange eller -udgange.
Ligesom plasmamembranen i en celle regulerer tonoplasten også tilstrømning og udstrømning af molekyler og mikrober med proteinpumper og proteinkanaler. Tonoplasten regulerer dog ikke ind- og udgange til celler, men fungerer i stedet som afskærmning for, hvilken slags stof der tillades passage til og fra vakuoler.
Vakuoler har evnen til at ændre deres funktion for at imødekomme cellens behov. For at gøre det er deres hovedstrategi at ændre deres størrelse eller form. For eksempel har planteceller ofte en stor vakuol, der optager en betydelig del af rummet inde i cellen, fordi vacuolen lagrer vand. Den centrale vakuol i planteceller optager ofte hvor som helst fra 30 til 90 procent af arealet i en celle. Dette beløb ændres, når anlæggets opbevarings- og supportbehov ændres.
Vacuoles rolle i eukaryote celler
Eukaryotisk celler inkluderer alle celler, der har en kerne og andre membranbundne organeller. Eukaryote celler deltager i celledeling ved processerne med mitose og meiose. I modsætning hertil prokaryotisk celler er typisk encellede organismer, der mangler nogen membranbundne organeller, og som aseksuelt reproducerer gennem binær fission. Alle dyre- og planteceller er eukaryote celler.
Der er et stort antal plante- og dyrearter. Desuden er der for enhver enkelt plante eller dyr typisk et antal forskellige organsystemer og organer, hver med deres egne typer celler.
En celles særlige behov for den meget tilpasningsdygtige vakuol afhænger af celleopgaven og af miljøforholdene i planten eller dyrekroppen til enhver tid. Et par af disse vacuole-funktioner inkluderer:
- Opbevaring af vand
- Tilvejebringelse af en barriere for stoffer, der skal adskilles fra resten af cellen
- Fjernelse, destruktion eller opbevaring af giftige stoffer eller affaldsprodukter for at beskytte resten af cellen
- Fjernelse af forkert foldede proteiner fra cellen
Vacuoles rolle i planteceller
Planter gør brug af vakuoler anderledes end dyr eller andre organismer. De unikke funktioner af vakuoler i planteceller hjælper planter med at gøre mange ting, såsom at vokse opad på fast stilke, strækker sig mod sollys og erhverver energi fra det og beskytter sig mod rovdyr og tørke.
Planteceller indeholder almindeligvis en stor vakuol, der fylder mere plads i cellen end nogen anden organel. Plantecellevakuolen består af tonoplasten, som danner en pose omkring en væske, der kaldes cellesaft. Cellesaft indeholder vand og en række andre stoffer. Disse kan omfatte:
- Salte
- Enzymer
- Sukker og andre kulhydrater
- Lipider
- Ioner
Cellsaften kan også indeholde toksiner, som vacuolen har bidraget til at fjerne fra resten af cellen. Disse toksiner kan fungere som en selvforsvarsmekanisme for nogle planter mod planteædere.
Koncentrationen af ioner i cellesaften er et nyttigt værktøj til at flytte vand ind og ud af vakuolen via osmose. Hvis ionkoncentrationen er højere inden i vakuolen, bevæger vand sig gennem tonoplasten ind i vakuolen. Hvis ionkoncentrationen er højere i cytoplasmaet uden for vakuolen, bevæger vand sig ud af vakuolen. Vakuolen forstørres eller krymper, når vand bevæger sig ind i eller ud af den.
Processen med osmose til at styre størrelsen af vakuolen resulterer i en ønskelig mængde internt tryk på cellevæggen. Dette er kendt som turgortrykog stabiliserer cellen og øger plantens struktur. At øge vakuolets turgortryk kan også hjælpe med at stabilisere cellen i perioder med cellevækst. Den store vakuol tjener også funktionen til at opretholde cellestruktur ved at trænge andre organeller sammen til deres optimale placeringer inden i cellen.
Vacuole's rolle i dyre celler
Mens plantevakuoler let kan identificeres på grund af den store mængde plads, de optager inde i cellen, ville dyreceller ikke drage fordel af en stor central vakuol. Dette gælder især fordi dyreceller ikke har en cellevæg til at tilvejebringe modtryk til turgortrykket i en stor vakuol, og dyrecellerne til sidst ville briste. Dyreceller har muligvis ingen vakuoler, eller de kan have flere vakuoler afhængigt af cellens funktion og behov.
I stedet for at fungere som strukturelle elementer, er vakuoler i dyreceller små og bruger det meste af deres tid på at levere transport ind og ud af cellen til forskellige organiske materialer. Der er to former for transport, som vakuolerne leverer: eksocytose og endocytose.
Eksocytose er metoden, hvormed vakuoler flytter materialer ud af cellen. Disse materialer er ofte uønskede materialer såsom affald eller molekyler, der er bestemt til andre celler eller den ekstracellulære væske. Under exocytose forbereder vakuoler nogle molekyler til at frigive signaler, der modtages af andre celler, som vil hente disse molekyler.
Endocytose er den omvendte eksocytose-proces, hvor vakuoler hjælper med at bringe organisk materiale ind i dyrecellen. I tilfælde af signalmolekyler, der blev pakket og frigivet af vakuolen i en celle, kan en vakuol fra en anden celle modtage molekylet og bringe det ind i cellen.
Endocytose er en vigtig funktion for vakuolen i dyreceller, fordi den bidrager til immunitet mod smitsom sygdom. Vakuoler kan bringe bakterier og andre mikrober ind i cellerne, mens resten af cellen er sikker. Inde i vakuolen arbejder enzymer på at nedbryde de farlige patogener.
Vacuoles beskytter også dyr mod sygdom og fare på samme måde ved at nedbryde potentielt madbåret og andre toksiner, hvor tonoplastens barriere holder de fornærmende molekyler fra resten af området celle.