Vakuolen: Definition, Funktion, Struktur

Vakuolen sind eine Art mikroskopischer Zellstruktur, die als Organelle bezeichnet wird. Sowohl Pflanzen- als auch Tierzellen können Vakuolen enthalten, aber Vakuolen sind in Pflanzenzellen weitaus häufiger. Sie sind auch in Pflanzenzellen viel größer und nehmen oft viel Platz innerhalb der Zelle ein.

Tierische Zellen haben nicht immer eine Vakuole, und die meisten haben nie eine große Vakuole, da dies der Zelle Schaden zufügen und die Funktion der restlichen Zelle stören würde. Tierzellen können stattdessen mehrere sehr kleine Vakuolen aufweisen.

Vakuolen haben in beiden Zelltypen mehrere Funktionen, spielen aber für Pflanzen eine besonders wichtige Rolle.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Die Vakuole ist eine Art von Organellen, die in eukaryotischen Zellen vorhanden sind. Es ist ein Sack, der von einer einzigen Membran umgeben ist, die als Tonoplast bezeichnet wird. Vakuolen erfüllen viele Funktionen, abhängig von den Bedürfnissen der Zelle.

In tierischen Zellen sind sie klein und transportieren typischerweise Materialien in die und aus der Zelle. In Pflanzenzellen verwenden Vakuolen Osmose, um Wasser aufzunehmen und anzuschwellen, bis sie einen Innendruck gegen die Zellwand erzeugen. Dies bietet Zellstabilität und Unterstützung.

Eine Vakuole ist eine Art Organelle, die als Vesikel bezeichnet wird. Was Vakuolen von anderen Vesikelarten unterscheidet, ist ihre relative Größe und Langlebigkeit. Die Vakuole ist ein Sack, der von einer einzigen Membran namens a. umgeben ist Tonoplast.

Diese Vakuolenmembran ähnelt strukturell der Plasmamembranen die jede Zelle umgeben. Die Zellmembran reguliert ständig, was in die Zelle hinein und aus ihr heraus wandert und was draußen oder drin bleiben muss; es verwendet Proteinpumpen, um Materie hinein- oder herauszudrücken, und Proteinkanäle, um den Eintritt oder Austritt von Materie zu ermöglichen oder zu blockieren.

Wie die Plasmamembran einer Zelle reguliert auch der Tonoplast mit Proteinpumpen und Proteinkanälen den Ein- und Ausfluss von Molekülen und Mikroben. Der Tonoplast reguliert jedoch nicht die Ein- und Ausgänge zu den Zellen, sondern fungiert stattdessen als Wächter dafür, welche Arten von Stoffen zu und von Vakuolen passieren dürfen.

Vakuolen haben die Fähigkeit, ihre Funktion zu ändern, um die Bedürfnisse der Zelle zu erfüllen. Um dies zu tun, besteht ihre Hauptstrategie darin, ihre Größe oder Form zu ändern. Pflanzenzellen haben zum Beispiel oft eine große Vakuole, die einen beträchtlichen Teil des Raums innerhalb der Zelle einnimmt, weil die Vakuole Wasser speichert. Die zentrale Vakuole in Pflanzenzellen nimmt häufig zwischen 30 und 90 Prozent der Fläche innerhalb einer Zelle ein. Diese Menge ändert sich, wenn sich der Speicher- und Unterstützungsbedarf der Anlage ändert.

Eukaryoten Zellen umfassen alle Zellen, die einen Zellkern und andere membrangebundene Organellen besitzen. Eukaryontische Zellen beteiligen sich an der Zellteilung durch die Prozesse der Mitose und Meiose. Im Gegensatz, prokaryotisch Zellen sind typischerweise einzellige Organismen, denen jegliche membrangebundene Organellen fehlen und die sich durch binäre Spaltung ungeschlechtlich vermehren. Alle tierischen und pflanzlichen Zellen sind eukaryontische Zellen.

Es gibt sehr viele Pflanzen- und Tierarten. Darüber hinaus gibt es für jede einzelne Pflanze oder jedes einzelne Tier typischerweise eine Anzahl verschiedener Organsysteme und Organe, jedes mit seinen eigenen Zelltypen.

Der besondere Bedarf einer Zelle an der sehr anpassungsfähigen Vakuole hängt von ihrer Aufgabe und den jeweiligen Umweltbedingungen im Pflanzen- oder Tierkörper ab. Einige dieser Vakuolenfunktionen umfassen:

• Wasser speichern
• Bereitstellung einer Barriere für Substanzen, die vom Rest der Zelle getrennt werden müssen
• Giftstoffe oder Abfallprodukte entfernen, zerstören oder lagern, um den Rest der Zelle zu schützen
• Entfernen falsch gefalteter Proteine ​​aus der Zelle

Pflanzen nutzen Vakuolen anders als Tiere oder andere Organismen. Die einzigartigen Funktionen der Vakuolen in Pflanzenzellen helfen Pflanzen, viele Dinge zu tun, wie zum Beispiel auf festem Boden nach oben zu wachsen Stiele, strecken sich dem Sonnenlicht entgegen und gewinnen daraus Energie und schützen sich vor Raubtieren und Dürren.

Pflanzenzellen enthalten im Allgemeinen eine große Vakuole, die mehr Raum innerhalb der Zelle ausfüllt als jede andere Organelle. Die Pflanzenzellvakuole besteht aus dem Tonoplasten, der einen Beutel um eine Flüssigkeit namenss bildet Zellflüssigkeit. Zellsaft enthält Wasser und eine Reihe anderer Substanzen. Diese können umfassen:

• Salze
• Enzyme
• Zucker und andere Kohlenhydrate
• Lipide
• Ionen

Der Zellsaft kann auch Toxine enthalten, die die Vakuole aus dem Rest der Zelle entfernt hat. Diese Toxine können bei einigen Pflanzen als Selbstverteidigungsmechanismus gegen Pflanzenfresser wirken.

Die Konzentration von Ionen im Zellsaft ist ein nützliches Werkzeug, um Wasser durch Osmose in die Vakuole hinein und aus ihr heraus zu bewegen. Ist die Ionenkonzentration innerhalb der Vakuole höher, wandert Wasser durch den Tonoplasten in die Vakuole. Ist die Ionenkonzentration im Zytoplasma außerhalb der Vakuole höher, wandert Wasser aus der Vakuole. Die Vakuole vergrößert oder verkleinert sich, wenn Wasser hinein- oder herausströmt.

Der Prozess der Osmose, um die Größe der Vakuole zu steuern, führt zu einem wünschenswerten Maß an Innendruck auf die Zellwand. Dies ist bekannt als Turgordruck, und es stabilisiert die Zelle und erhöht die Struktur der Pflanze. Eine Erhöhung des Turgordrucks der Vakuole kann auch dazu beitragen, die Zelle in Phasen des Zellwachstums zu stabilisieren. Die große Vakuole dient auch der Aufrechterhaltung der Zellstruktur, indem sie andere Organellen an ihre optimalen Stellen innerhalb der Zelle drängt.

Während Pflanzenvakuolen aufgrund des großen Raums, den sie innerhalb der Zelle einnehmen, leicht zu identifizieren sind, würden tierische Zellen von einer großen zentralen Vakuole nicht profitieren. Dies gilt insbesondere, weil tierische Zellen keine Zellwand haben, um dem Turgordruck einer großen Vakuole einen Gegendruck zu verleihen, und die tierischen Zellen würden schließlich platzen. Je nach Funktion und Bedarf der Zelle können tierische Zellen keine oder mehrere Vakuolen aufweisen.

Anstatt als Strukturelemente zu fungieren, sind Vakuolen in tierischen Zellen klein und verbringen die meiste Zeit damit, verschiedene organische Materialien in die und aus der Zelle zu transportieren. Es gibt zwei Arten des Transports, die die Vakuolen bieten: Exozytose und Endozytose.

Exozytose ist die Methode, mit der Vakuolen Materialien aus der Zelle entfernen. Diese Materialien sind oft unerwünschte Materialien wie Abfall oder Moleküle, die für andere Zellen oder die extrazelluläre Flüssigkeit bestimmt sind. Während der Exozytose bereiten Vakuolen einige Moleküle vor, um Signale freizusetzen, die von anderen Zellen empfangen werden, die diese Moleküle zurückholen.

Endozytose ist der umgekehrte Prozess der Exozytose, bei dem Vakuolen dazu beitragen, organisches Material in die tierische Zelle zu bringen. Bei Signalmolekülen, die von der Vakuole einer Zelle verpackt und freigesetzt wurden, kann eine Vakuole einer anderen Zelle das Molekül aufnehmen und in die Zelle bringen.

Die Endozytose ist eine wichtige Funktion der Vakuole in tierischen Zellen, da sie zur Immunität gegen ansteckende Krankheiten beiträgt. Vakuolen können Bakterien und andere Mikroben in die Zellen bringen und gleichzeitig den Rest der Zelle schützen. In der Vakuole arbeiten Enzyme daran, die gefährlichen Krankheitserreger abzubauen.

Vakuolen schützen Tiere in gleicher Weise vor Krankheiten und Gefahren, indem sie potenziell lebensmittelbedingte abbauen und andere Toxine, wobei die Barriere des Tonoplasten die störenden Moleküle vom Rest des Körpers fernhält Zelle.