A vakuolák a mikroszkopikus sejtszerkezetek egyik típusa, az úgynevezett organellák. A növényi és állati sejtek egyaránt tartalmazhatnak vakuolokat, de a vakuolok sokkal gyakoribbak a növényi sejtekben. Növényi sejtekben is sokkal nagyobbak, és gyakran nagyon sok helyet foglalnak el a sejten belül.
Az állati sejtekben nem mindig van vakuola, és a legtöbbjüknek soha nincs nagy vakuola, mert az károsíthatja a sejtet és megzavarja a sejt többi részének működését. Az állati sejtekben ehelyett több nagyon kicsi vakuol lehet.
A vakuoláknak mindkét sejttípusban több funkciója van, de különösen fontos szerepet játszanak a növények számára.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A vakuola egyfajta organellum, amely az eukarióta sejtekben van jelen. Ez egy zsák, amelyet egyetlen membrán vesz körül, az úgynevezett tonoplaszt. A vakuolák számos funkciót töltenek be, a sejt igényeitől függően.
Az állati sejtekben kicsiek, és tipikusan szállítják az anyagokat a sejtbe és onnan ki. Növényi sejtekben a vakuolák az ozmózis segítségével felszívják a vizet és megduzzadnak, amíg belső nyomást nem eredményeznek a sejt falán. Ez biztosítja a sejtek stabilitását és támogatását.
A Vacuole felépítése
A vakuola egyfajta organella, amelyet vezikulának hívnak. Ami megkülönbözteti a vakuolákat a vezikulák más fajtáitól, annak relatív mérete és élettartama. A vakuola egy zsák, amelyet egyetlen membrán vesz körül, az úgynevezett a tonoplaszt.
Ez a vakuola membrán szerkezetileg hasonlít a plazmamembránok amelyek minden sejtet körülvesznek. A sejtmembrán folyamatosan szabályozza, mi utazik be és ki a sejtből, és mi maradjon kívül vagy belül; fehérje szivattyúkat használ az anyag be- vagy kilökésére, a fehérjecsatornák pedig lehetővé teszik vagy blokkolják az anyag be- vagy kilépését.
A sejt plazmamembránjához hasonlóan a tonoplaszt is szabályozza a molekulák és mikrobák be- és kiáramlását fehérjepumpákkal és fehérjecsatornákkal. A tonoplaszt azonban nem szabályozza a cellák be- és kijáratát, hanem őrként működik, hogy milyen anyagokat engedhetnek át a vakuolákba.
A vakuolák képesek megváltoztatni funkciójukat, hogy kiszolgálják a sejt igényeit. Ehhez fő stratégiájuk a méretük vagy alakjuk megváltoztatása. Például a növényi sejtekben gyakran van egy nagy vakuola, amely a sejten belüli tér jelentős részét lefoglalja, mert a vakuola vizet tárol. A növényi sejtekben a központi vakuola gyakran a sejtek területének 30-90 százalékát foglalja el. Ez az összeg az üzem tárolási és támogatási igényeinek változásával változik.
A vakuola szerepe az eukarióta sejtekben
Eukarióta sejtek magába foglalja az összes sejtet és egyéb membránhoz kötött organellákat. Az eukarióta sejtek a mitózis és a meiózis folyamatai révén vesznek részt sejtosztódásban. Ellentétben, prokarióta a sejtek tipikusan egysejtű szervezetek, amelyekben nincsenek membránhoz kötött organellák, és amelyek aszexuálisan szaporodnak bináris hasadás révén. Minden állati és növényi sejt eukarióta sejt.
Nagyon sok növény- és állatfaj létezik. Ezenkívül minden egyes növény vagy állat esetében általában számos különféle szervrendszer és szerv létezik, mindegyiknek megvan a maga sejttípusa.
A sejtek speciális igényei a nagyon alkalmazkodó vakuolára a sejt munkájától és a növény vagy az állat testének adott pillanatban fennálló környezeti viszonyaitól függenek. Néhány ilyen vakuole funkció a következőket tartalmazza:
- Víz tárolása
- Gátat biztosít azoknak az anyagoknak, amelyeket el kell választani a sejt többi részétől
- Mérgező anyagok vagy salakanyagok eltávolítása, megsemmisítése vagy tárolása a sejt többi részének védelme érdekében
- A nem megfelelően hajtogatott fehérjék eltávolítása a sejtből
A vakuola szerepe a növénysejtekben
A növények a vakuolákat másként használják, mint az állatok vagy más szervezetek. A vakuolák egyedülálló funkciói a növényi sejtekben sok dologban segítik a növényeket, például szilárdan felfelé nőnek szárak, a napfény felé nyúlnak és energiát nyernek belőle, és megvédik magukat a ragadozóktól és aszály.
A növényi sejtek általában egy nagy vakuolát tartalmaznak, amely nagyobb helyet tölt be a sejtben, mint bármely más organella. A növényi sejtek vakuolája a tonoplasztból áll, amely az úgynevezett folyadék körül zsákot képez sejtnedv. A sejtnedv vizet és számos más anyagot tartalmaz. Ezek a következők lehetnek:
- Sók
- Enzimek
- Cukrok és egyéb szénhidrátok
- Lipidek
- Ionok
A sejtnedv olyan toxinokat is tartalmazhat, amelyeket a vakuola segített eltávolítani a sejt többi részéből. Ezek a toxinok önvédelemként működhetnek egyes növények ellen a növényevők ellen.
Az ionkoncentráció a sejtnedvben hasznos eszköz a víz ozmózis útján történő bejuttatására a vakuolába. Ha az ionkoncentráció nagyobb a vakuoliumon belül, akkor a víz a tonoplaszton keresztül a vakuolába mozog. Ha az ionkoncentráció nagyobb a vakuolán kívüli citoplazmában, a víz elmozdul a vakuolából. A vakuola megnövekszik vagy összezsugorodik, amikor a víz belőle vagy onnan kifelé mozog.
A vakuola méretének kezelésére szolgáló ozmózis folyamata kívánatos belső nyomást eredményez a sejtfalon. Ez az úgynevezett turgor nyomás, és stabilizálja a sejtet és növeli a növény szerkezetét. A vakuola turgornyomásának növelése szintén hozzájárulhat a sejt stabilizálásához a sejtnövekedés időszakában. A nagy vakuola a sejtszerkezet fenntartásának funkcióját is szolgálja, azáltal, hogy más organellákat a sejten belüli optimális helyeikre szorít.
A vakuola szerepe az állatsejtekben
Míg a növényi vakuolák könnyen azonosíthatók a sejt belsejében elfoglalt nagy mennyiségű hely miatt, az állati sejtek nem profitálhatnak a nagy központi vakuolából. Ez különösen igaz, mert az állati sejteknek nincs sejtfala, amely ellennyomást adna egy nagy vakuola turgor nyomására, és az állati sejtek végül megrepednének. Az állati sejtekben nem lehetnek vakuolák, vagy több vakuoluk lehet, a sejt funkciójától és igényeitől függően.
Ahelyett, hogy szerkezeti elemként működne, az állati sejtekben lévő vakuolák kicsiek, és idejük nagy részét azzal töltik, hogy különféle szerves anyagok számára szállítsák a sejtet és a sejtet. A vakuolok kétféle szállítási módot kínálnak: exocitózis és endocitózis.
Exocytosis az a módszer, amellyel a vakuolák eltávolítják az anyagokat a cellából. Ezek az anyagok gyakran nemkívánatos anyagok, például hulladékok vagy molekulák, amelyeket más sejteknek vagy az extracelluláris folyadéknak szánnak. Az exocitózis során a vakuolák előkészítenek néhány molekulát, hogy felszabadítsák azokat a jeleket, amelyeket más sejtek fogadnak, és amelyek visszakapják ezeket a molekulákat.
Endocitózis az invocitózis inverz folyamata, amelynek során a vakuolák elősegítik a szerves anyagok bejutását az állati sejtekbe. Olyan szignálmolekulák esetében, amelyeket a sejt vakuolája csomagolt és szabadított fel, egy másik sejt vakuolája befogadhatja a molekulát és be tudja vinni a sejtbe.
Az endocitózis fontos funkció az állati sejtekben a vakuola számára, mivel hozzájárul a fertőző betegségekkel szembeni immunitáshoz. A vakuolák baktériumokat és más mikrobákat juttathatnak a sejtekbe, miközben a sejt többi részét biztonságban tartják. A vakuolában az enzimek dolgoznak a veszélyes kórokozók lebontásában.
A vakuolák ugyanúgy megvédik az állatokat a betegségektől és a veszélyektől azáltal, hogy lebontják a potenciálisan táplálék által hordozott élelmiszereket és egyéb toxinok, a tonoplaszt gátja visszatartja a sértő molekulákat a többi molekulától sejt.