Vakuuolės: apibrėžimas, funkcija, struktūra

Vakuuolės yra vienos rūšies mikroskopinė ląstelių struktūra, vadinama organele. Tiek augalų, tiek gyvūnų ląstelėse gali būti vakuolių, tačiau vakuolės yra daug labiau paplitusios augalų ląstelėse. Jie taip pat yra daug didesni augalų ląstelėse ir dažnai užima daug vietos ląstelėje.

Gyvūnų ląstelės ne visada turi vakuolę, o dauguma niekada neturi didelės vakuolės, nes tai pakenktų ląstelei ir sutrikdytų likusios ląstelės funkcionavimą. Gyvūnų ląstelėse gali būti keletas labai mažų vakuolių.

Vakuuolai turi daug funkcijų abiejų tipų ląstelėse, tačiau jie atlieka ypač svarbų vaidmenį augalams.

TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)

Vakuolė yra tam tikros rūšies organelė, esanti eukariotinėse ląstelėse. Tai maišelis, apsuptas vienos membranos, vadinamos tonoplastu. Vakuuolai atlieka daug funkcijų, atsižvelgiant į ląstelės poreikius.

Gyvūnų ląstelėse jie yra maži ir paprastai perneša medžiagas į ląstelę ir iš jos. Augalų ląstelėse vakuolės naudoja osmosą, kad sugertų vandenį ir išbrinktų, kol sukuria vidinį slėgį prieš ląstelės sienelę. Tai suteikia ląstelių stabilumą ir palaikymą.

Vakuolė yra tam tikra organelė, vadinama pūslele. Vakuolus nuo kitų pūslelių išskiria santykinis dydis ir ilgaamžiškumas. Vakuolė yra maišelis, apsuptas vienos membranos, vadinamos a tonoplastas.

Ši vakuolės membrana struktūriškai panaši į plazmos membranos kurie supa kiekvieną ląstelę. Ląstelės membrana nuolat reguliuoja tai, kas keliauja į ląstelę ir iš jos, o kas turi likti lauke ar viduje; ji naudoja baltymų pompas medžiagai įstumti arba išstumti, o baltymų kanalai leidžia arba užblokuoja medžiagos patekimą ar išėjimą.

Kaip ir ląstelės plazminė membrana, tonoplastas taip pat reguliuoja molekulių ir mikrobų įtekėjimą ir nutekėjimą baltymų pompomis ir baltymų kanalais. Tačiau tonoplastas nereguliuoja įėjimų ir išėjimų į ląsteles, bet veikia kaip sargas, kokioms medžiagoms leidžiama patekti į vakuoles ir iš jų.

Vakuolai turi galimybę pakeisti savo funkciją, kad patenkintų ląstelės poreikius. Norėdami tai padaryti, jų pagrindinė strategija yra pakeisti jų dydį ar formą. Pavyzdžiui, augalų ląstelėse dažnai būna didelė vakuolė, užimanti didelę dalį ląstelės erdvės, nes vakuolė kaupia vandenį. Augalų ląstelių centrinė vakuolė dažnai užima nuo 30 iki 90 procentų ląstelės ploto. Ši suma keičiasi keičiantis augalų saugojimo ir palaikymo poreikiams.

Eukariotas ląstelių apima visas ląsteles, turinčias branduolį ir kitus su membrana susietus organelius. Eukariotinės ląstelės užsiima ląstelių dalijimusi mitozės ir mejozės procesais. Priešingai, prokariotas ląstelės paprastai yra vienaląsčiai organizmai, neturintys jokių su membrana susijusių organelių, ir kurie nelytiniu būdu dauginasi dvejetainiu dalijimusi. Visos gyvūnų ir augalų ląstelės yra eukariotinės ląstelės.

Augalų ir gyvūnų rūšių yra labai daug. Be to, kiekvienam atskiram augalui ar gyvūnui paprastai yra daugybė skirtingų organų sistemų ir organų, kurių kiekvienas turi savo ląstelių tipus.

Ypatingi ląstelės poreikiai labai prisitaikančiai vakuolei priklauso nuo šios ląstelės darbo ir nuo aplinkos sąlygų augalo ar gyvūno organizme bet kuriuo metu. Keletas šių vakuolės funkcijų apima:

• Laikyti vandenį
• Užtikrina medžiagų, kurias reikia atskirti nuo likusios ląstelės, barjerą
• Toksinių medžiagų ar atliekų pašalinimas, sunaikinimas ar laikymas, kad būtų apsaugota likusi ląstelės dalis
• Netinkamai sulankstytų baltymų pašalinimas iš ląstelės

Augalai vakuoles naudoja kitaip nei gyvūnai ar kiti organizmai. Unikalios vakuolų funkcijos augalų ląstelėse padeda augalams atlikti daugelį dalykų, pavyzdžiui, tvirtai augti į viršų koteliai, išsitiesia saulės spindulių link ir įgyja iš jų energijos, ir apsisaugo nuo plėšrūnų ir sausros.

Augalų ląstelėse paprastai yra viena didelė vakuolė, užpildanti daugiau vietos ląstelėje nei bet kuri kita organelė. Augalų ląstelių vakuolą sudaro tonoplastas, kuris aplink skystį, vadinamą, sudaro maišelį ląstelių sula. Ląstelių sultyse yra vandens ir daugybė kitų medžiagų. Tai gali būti:

• Druskos
• Fermentai
• Cukrus ir kiti angliavandeniai
• Lipidai
• Jonai

Ląstelių sultyse taip pat gali būti toksinų, kuriuos vakuolė padėjo pašalinti iš likusios ląstelės. Šie toksinai gali veikti kaip savigynos mechanizmas kai kuriems augalams nuo žolėdžių.

Jonų koncentracija ląstelių sultyse yra naudinga priemonė judant vandenį į vakuolę ir iš jos per osmosą. Jei jonų koncentracija vakuolėje yra didesnė, vanduo per tonoplastą juda į vakuolę. Jei jonų koncentracija yra didesnė citoplazmoje už vakuolės ribų, vanduo juda iš vakuolės. Vakuolė padidėja arba susitraukia, kai vanduo juda į ją ar iš jos.

Osmozės procesas vakuolės dydžiui valdyti sukelia pageidaujamą vidinį slėgį ląstelės sienelėje. Tai žinoma kaip turgoro slėgis, ir tai stabilizuoja ląstelę ir padidina augalo struktūrą. Padidėjęs vakuolės turgoro slėgis taip pat gali padėti stabilizuoti ląstelę ląstelių augimo laikotarpiais. Didelė vakuolė taip pat atlieka ląstelių struktūros palaikymo funkciją, išstumdama kitus organelius į optimalias jų vietas ląstelėje.

Nors augalų vakuolai yra lengvai atpažįstami dėl didelio erdvės, kurį jos užima ląstelės viduje, gyvūnų ląstelėms nebūtų naudinga didelė centrinė vakuolė. Tai ypač pasakytina, nes gyvūnų ląstelės neturi ląstelės sienelės, kuri užtikrintų priešslėgį didelės vakuolės turgoro slėgiui, ir gyvūnų ląstelės galiausiai sprogtų. Gyvūnų ląstelėse gali nebūti vakuolių, arba jose gali būti keletas vakuolių, atsižvelgiant į ląstelės funkciją ir poreikius.

Užuot veikę kaip struktūriniai elementai, gyvūnų ląstelių vakuolai yra nedideli ir didžiąją laiko dalį praleidžia transportuodami į ląstelę ir iš jos iš įvairių organinių medžiagų. Vakuolės teikia dvi transporto rūšis: egzocitozė ir endocitozė.

Egzocitozė yra metodas, kai vakuolai medžiagas iš ląstelės išstumia. Šios medžiagos dažnai yra nepageidaujamos medžiagos, tokios kaip atliekos arba molekulės, skirtos kitoms ląstelėms ar tarpląsteliniam skysčiui. Egzocitozės metu vakuolai paruošia kai kurias molekules, kad išlaisvintų signalus, kuriuos gaus kitos ląstelės, o tai atgaus tas molekules.

Endocitozė yra atvirkštinis egzocitozės procesas, kurio metu vakuolai padeda patekti į gyvūnų ląstelę organinėms medžiagoms. Signalizuojančių molekulių, kurias supakavo ir išleido ląstelės vakuolas, atveju kitos ląstelės vakuolė gali priimti molekulę ir ją atnešti į ląstelę.

Endocitozė yra svarbi gyvūnų ląstelių vakuolės funkcija, nes ji prisideda prie imuniteto nuo užkrečiamos ligos. Vakuolai gali atnešti bakterijas ir kitus mikrobus į ląsteles, tuo pačiu užtikrinant likusios ląstelės saugumą. Vakuolės viduje fermentai veikia skaidydami pavojingus patogenus.

Vakuuolės taip pat apsaugo gyvūnus nuo ligų ir pavojų, skaidydamos galimą maistą ir kiti toksinai, o tonoplasto barjeras sulaiko pažeidžiančias molekules nuo likusio ląstelė.