I vacuoli sono un tipo di struttura cellulare microscopica chiamata organello. Sia le cellule vegetali che quelle animali possono contenere vacuoli, ma i vacuoli sono molto più diffusi nelle cellule vegetali. Sono anche molto più grandi nelle cellule vegetali e spesso occupano molto spazio all'interno della cellula.
Le cellule animali non hanno sempre un vacuolo e la maggior parte non ha mai un grande vacuolo, perché causerebbe danni alla cellula e interromperebbe il funzionamento del resto della cellula. Le cellule animali possono invece avere diversi vacuoli molto piccoli.
I vacuoli hanno molteplici funzioni in entrambi i tipi di cellule, ma svolgono un ruolo particolarmente importante per le piante.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Il vacuolo è un tipo di organello presente nelle cellule eucariotiche. È un sacco circondato da una singola membrana chiamata tonoplasto. I vacuoli svolgono molte funzioni, a seconda delle esigenze della cellula.
Nelle cellule animali, sono piccoli e tipicamente trasportano materiali dentro e fuori la cellula. Nelle cellule vegetali, i vacuoli usano l'osmosi per assorbire l'acqua e gonfiarsi fino a creare una pressione interna contro la parete cellulare. Ciò fornisce stabilità e supporto cellulare.
La struttura del vacuolo
Un vacuolo è una specie di organello chiamato vescicola. Ciò che differenzia i vacuoli da altri tipi di vescicole è la sua dimensione relativa e la longevità. Il vacuolo è un sacco circondato da un'unica membrana chiamata a tonoplasto.
Questa membrana vacuole assomiglia strutturalmente al membrane plasmatiche che circondano ogni cellula. La membrana cellulare regola costantemente ciò che entra ed esce dalla cellula e ciò che deve rimanere fuori o dentro; utilizza pompe proteiche per spingere la materia dentro o fuori e canali proteici per consentire o bloccare l'ingresso o l'uscita della materia.
Come la membrana plasmatica di una cellula, anche il tonoplasto regola l'afflusso e il deflusso di molecole e microbi con pompe e canali proteici. Tuttavia, il tonoplasto non regola gli ingressi e le uscite delle cellule, ma funge invece da guardia per quali tipi di materia è consentito il passaggio da e verso i vacuoli.
I vacuoli hanno la capacità di cambiare la loro funzione per soddisfare le esigenze della cellula. Per fare ciò, la loro strategia principale è cambiare la loro dimensione o forma. Ad esempio, le cellule vegetali hanno spesso un grande vacuolo che occupa una parte considerevole dello spazio all'interno della cellula perché il vacuolo immagazzina acqua. Il vacuolo centrale nelle cellule vegetali occupa spesso dal 30 al 90 percento dell'area all'interno di una cellula. Tale importo cambia al variare delle esigenze di stoccaggio e supporto dell'impianto.
Il ruolo del vacuolo nelle cellule eucariotiche
eucariotico cellule includono tutte le cellule che hanno un nucleo e altri organelli legati alla membrana. Le cellule eucariotiche si impegnano nella divisione cellulare mediante i processi di mitosi e meiosi. Al contrario, procariote le cellule sono tipicamente organismi unicellulari privi di organelli legati alla membrana e che si riproducono asessualmente attraverso la fissione binaria. Tutte le cellule animali e vegetali sono cellule eucariotiche.
Ci sono un gran numero di specie vegetali e animali. Inoltre, per ogni singola pianta o animale, ci sono tipicamente un numero di diversi apparati e organi, ognuno con i propri tipi di cellule.
I bisogni particolari di una cellula per il vacuolo molto adattabile dipendono dal lavoro di quella cellula e dalle condizioni ambientali nel corpo vegetale o animale in un dato momento. Alcune di queste funzioni del vacuolo includono:
- Conservare l'acqua
- Fornire una barriera per le sostanze che devono essere separate dal resto della cellula
- Rimozione, distruzione o conservazione di sostanze tossiche o prodotti di scarto per proteggere il resto della cellula
- Rimozione di proteine piegate in modo improprio dalla cellula
Il ruolo del vacuolo nelle cellule vegetali
Le piante utilizzano i vacuoli in modo diverso rispetto agli animali o ad altri organismi. Le funzioni uniche dei vacuoli nelle cellule vegetali aiutano le piante a fare molte cose, come crescere verso l'alto su un'azienda steli, si estendono verso la luce del sole e acquisiscono energia da essa e si proteggono dai predatori e siccità.
Le cellule vegetali contengono comunemente un grande vacuolo che riempie più spazio all'interno della cellula rispetto a qualsiasi altro organello. Il vacuolo della cellula vegetale è costituito dal tonoplasto, che forma una sacca attorno a un fluido chiamato citoplasma. La linfa cellulare contiene acqua e una serie di altre sostanze. Questi possono includere:
- Sali
- Enzimi
- Zuccheri e altri carboidrati
- Lipidi
- ioni
La linfa cellulare può anche contenere tossine che il vacuolo ha contribuito a rimuovere dal resto della cellula. Queste tossine possono funzionare come meccanismo di autodifesa per alcune piante contro gli erbivori.
La concentrazione di ioni nella linfa cellulare è uno strumento utile per spostare l'acqua dentro e fuori il vacuolo tramite osmosi. Se la concentrazione di ioni è maggiore all'interno del vacuolo, l'acqua si muove attraverso il tonoplasto nel vacuolo. Se la concentrazione di ioni è maggiore nel citoplasma al di fuori del vacuolo, l'acqua esce dal vacuolo. Il vacuolo si allarga o si restringe quando l'acqua entra o esce da esso.
Il processo di osmosi per gestire le dimensioni del vacuolo si traduce in una quantità desiderabile di pressione interna sulla parete cellulare. Questo è noto come pressione di turgore, e stabilizza la cellula e aumenta la struttura della pianta. L'aumento della pressione di turgore del vacuolo può anche aiutare a stabilizzare la cellula durante i periodi di crescita cellulare. Il grande vacuolo ha anche la funzione di mantenere la struttura cellulare, affollando altri organelli nelle loro posizioni ottimali all'interno della cellula.
Il ruolo del vacuolo nelle cellule animali
Mentre i vacuoli vegetali sono facilmente identificabili a causa della grande quantità di spazio che occupano all'interno della cellula, le cellule animali non trarrebbero beneficio da un grande vacuolo centrale. Ciò è particolarmente vero perché le cellule animali non hanno una parete cellulare per fornire una contropressione alla pressione di turgore di un grande vacuolo e le cellule animali alla fine esploderebbero. Le cellule animali possono non avere vacuoli o possono avere diversi vacuoli, a seconda della funzione e delle esigenze della cellula.
Invece di operare come elementi strutturali, i vacuoli nelle cellule animali sono piccoli e trascorrono la maggior parte del loro tempo fornendo il trasporto dentro e fuori la cellula per vari materiali organici. Ci sono due tipi di trasporto che forniscono i vacuoli: esocitosi e endocitosi.
Esocitosi è il metodo con cui i vacuoli spostano i materiali fuori dalla cellula. Questi materiali sono spesso materiali indesiderati come rifiuti o molecole destinate ad altre cellule o al fluido extracellulare. Durante l'esocitosi, i vacuoli preparano alcune molecole a rilasciare segnali che verranno ricevuti da altre cellule, che recupereranno quelle molecole.
Endocitosi è il processo inverso dell'esocitosi, in cui i vacuoli aiutano a portare la materia organica nella cellula animale. Nel caso di molecole di segnalazione che sono state impacchettate e rilasciate dal vacuolo di una cellula, un vacuolo di una cellula diversa può ricevere la molecola e portarla nella cellula.
L'endocitosi è una funzione importante per il vacuolo nelle cellule animali perché contribuisce all'immunità dalle malattie contagiose. I vacuoli possono portare batteri e altri microbi nelle cellule mantenendo al sicuro il resto della cellula. All'interno del vacuolo, gli enzimi lavorano per abbattere i pericolosi agenti patogeni.
I vacuoli proteggono anche gli animali da malattie e pericoli allo stesso modo abbattendo potenziali di origine alimentare e altre tossine, con la barriera del tonoplasto che mantiene le molecole offensive dal resto del cellula.