Vakuolas ir viena veida mikroskopiska šūnu struktūra, ko sauc par organellu. Gan augu, gan dzīvnieku šūnās var būt vakuolas, bet augu šūnās vakuoli ir daudz izplatītāki. Augu šūnās tie ir arī daudz lielāki un šūnā bieži aizņem daudz vietas.
Dzīvnieku šūnās ne vienmēr ir vakuola, un lielākajai daļai nekad nav lielas vakuolas, jo tas nodarītu kaitējumu šūnai un traucētu pārējās šūnas darbību. Dzīvnieku šūnās var būt vairākas ļoti mazas vakuolas.
Vakuolām ir vairākas funkcijas abos šūnu tipos, taču tām ir īpaši svarīga loma augiem.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Vakuola ir organellu tips, kas atrodas eikariotu šūnās. Tas ir maisiņš, ko ieskauj viena membrāna, ko sauc par tonoplastu. Vakuoli kalpo daudzām funkcijām, atkarībā no šūnas vajadzībām.
Dzīvnieku šūnās tie ir mazi un parasti transportē materiālus šūnā un no tās. Augu šūnās vakuolas izmanto osmozi, lai absorbētu ūdeni un uzbriest, līdz tie rada iekšēju spiedienu pret šūnu sienu. Tas nodrošina šūnu stabilitāti un atbalstu.
Vacuoles struktūra
Vakuola ir sava veida organelle, ko sauc par vezikulu. Tas, kas vakuolus atšķir no cita veida pūslīšiem, ir tā relatīvais lielums un ilgmūžība. Vakuols ir maisiņš, ko ieskauj viena membrāna, ko sauc par a tonoplasts.
Šī vakuola membrāna strukturāli atgādina plazmas membrānas kas ieskauj katru šūnu. Šūnas membrāna pastāvīgi regulē to, kas pārvietojas šūnā un ārpus tās, un kam jāpaliek ārpusē vai iekšā; tas izmanto olbaltumvielu sūkņus vielas stumšanai vai izvadīšanai, un olbaltumvielu kanālus, lai atļautu vai bloķētu vielas ieeju vai izeju.
Tāpat kā šūnas plazmas membrāna, arī tonoplasts regulē molekulu un mikrobu ieplūšanu un aizplūšanu ar olbaltumvielu sūkņiem un olbaltumvielu kanāliem. Tonoplasts tomēr neregulē ieejas un izejas uz šūnām, bet gan darbojas kā sargs, kāda veida vielām ir atļauts pāriet uz vakuolām un no tām.
Vakuolām ir iespēja mainīt savu funkciju, lai kalpotu šūnas vajadzībām. Lai to izdarītu, viņu galvenā stratēģija ir mainīt to lielumu vai formu. Piemēram, augu šūnās bieži ir liela vakuola, kas aizņem ievērojamu daļu šūnā esošās vietas, jo vakuola uzglabā ūdeni. Augu šūnās centrālā vakuola bieži aizņem no 30 līdz 90 procentiem no šūnas laukuma. Šī summa mainās, mainoties rūpnīcas uzglabāšanas un atbalsta vajadzībām.
Vakuoles loma eikariotu šūnās
Eikariots šūnas ietver visas šūnas, kurām ir kodols, un citi ar membrānu saistīti organelli. Eikariotu šūnas iesaistās šūnu dalīšanā mitozes un mejozes procesos. Turpretī, prokariots šūnas parasti ir vienšūnu organismi, kuriem trūkst jebkādu membrānai saistītu organellu, un kas aseksuāli vairojas binārā dalīšanās ceļā. Visas dzīvnieku un augu šūnas ir eikariotu šūnas.
Ir ļoti daudz augu un dzīvnieku sugu. Turklāt katram atsevišķam augam vai dzīvniekam parasti ir vairākas dažādas orgānu sistēmas un orgāni, kuriem katram ir savi šūnu tipi.
Šūnas īpašās vajadzības pēc ļoti pielāgojamās vakuolas ir atkarīgas no šīs šūnas darba un no vides apstākļiem auga vai dzīvnieka ķermenī jebkurā brīdī. Dažas no šīm vakuoles funkcijām ietver:
- Ūdens uzglabāšana
- Nodrošina barjeru vielām, kuras jāatdala no pārējās šūnas
- Toksisko vielu vai atkritumu produktu noņemšana, iznīcināšana vai uzglabāšana, lai aizsargātu pārējo šūnu
- Nepareizi salocītu olbaltumvielu noņemšana no šūnas
Vakuoles loma augu šūnās
Augi vakuolus izmanto citādi nekā dzīvnieki vai citi organismi. Augu šūnu vakuolu unikālās funkcijas palīdz augiem darīt daudzas lietas, piemēram, stingri augt augšup kātiņi, stiepjas pretī saules gaismai un iegūst no tā enerģiju, un pasargā sevi no plēsējiem un sausums.
Augu šūnās parasti ir viena liela vakuola, kas šūnā aizpilda vairāk vietas nekā jebkura cita organelle. Augu šūnu vakuola sastāv no tonoplasta, kas veido maisiņu ap šķidrumu, ko sauc šūnu sula. Šūnu sula satur ūdeni un virkni citu vielu. Tie var ietvert:
- Sāļi
- Fermenti
- Cukuri un citi ogļhidrāti
- Lipīdi
- Joni
Šūnu sulā var būt arī toksīni, kurus vakuols ir palīdzējis izvadīt no pārējās šūnas. Šie toksīni var darboties kā pašaizsardzības mehānisms dažiem augiem pret zālēdājiem.
Jonu koncentrācija šūnu sulā ir noderīgs līdzeklis, lai osmozes ceļā pārvietotu ūdeni vakuolā un no tās. Ja vakuolā jonu koncentrācija ir augstāka, ūdens caur tonoplastu pārvietojas vakuolā. Ja jonu koncentrācija citoplazmā ārpus vakuolas ir augstāka, ūdens no vakuolas pārvietojas. Vakuols palielinās vai samazinās, ūdenim pārvietojoties tajā vai izejot no tā.
Osmozes process, lai kontrolētu vakuolas lielumu, rada vēlamu iekšējā spiediena daudzumu uz šūnu sienas. Tas ir pazīstams kā turgora spiediens, un tas stabilizē šūnu un palielina auga struktūru. Vakuoles turgora spiediena palielināšana var arī palīdzēt stabilizēt šūnu šūnu augšanas periodos. Lielais vakuols kalpo arī šūnu struktūras uzturēšanas funkcijai, izspiežot citus organoīdus to optimālajās vietās šūnā.
Vakuoles loma dzīvnieku šūnās
Kaut arī augu vakuolas ir viegli identificējamas, jo šūnas iekšienē tās aizņem daudz vietas, dzīvnieku šūnas negūtu labumu no lielas centrālās vakuolas. Tas jo īpaši attiecas uz to, ka dzīvnieku šūnām nav šūnu sienas, kas nodrošinātu pretspiedienu lielas vakuolas turgora spiedienam, un dzīvnieku šūnas galu galā pārsprāgt. Dzīvnieku šūnās var nebūt vakuolu, vai arī tām var būt vairākas vakuolas, atkarībā no šūnas funkcijas un vajadzībām.
Tā vietā, lai darbotos kā strukturālie elementi, dzīvnieku šūnās vakuolas ir mazas un lielāko daļu laika pavada, nodrošinot dažādu organisko materiālu transportēšanu šūnā un izvešanu no šūnas. Vakuoli nodrošina divu veidu transportēšanu: eksocitoze un endocitoze.
Eksocitoze ir metode, ar kuru vakuolas pārvieto materiālus no šūnas. Šie materiāli bieži ir nevēlami materiāli, piemēram, atkritumi vai molekulas, kas paredzētas citām šūnām vai ārpusšūnu šķidrumam. Eksocitozes laikā vakuolas sagatavo dažas molekulas, lai izdalītu signālus, kurus saņems citas šūnas, kas šīs molekulas izgūs.
Endocitoze ir apgrieztais eksocitozes process, kurā vakuolas palīdz ievest organiskās vielas dzīvnieku šūnā. Signalizējošo molekulu gadījumā, kuras šūnā vakuola bija iesaiņojusi un atbrīvojusi, citas šūnas vakuola var uzņemt molekulu un ienest to šūnā.
Endocitoze ir svarīga vakuola funkcija dzīvnieku šūnās, jo tā veicina imunitāti pret lipīgu slimību. Vakuoli var ienest baktērijas un citus mikrobus šūnās, vienlaikus saglabājot pārējās šūnas drošību. Vakuola iekšienē fermenti darbojas, lai noārdītu bīstamos patogēnus.
Vakuoli tāpat aizsargā dzīvniekus no slimībām un briesmām, sadalot potenciālos pārtikas produktus un citi toksīni ar tonoplasta barjeru, kas aizvainojošās molekulas notur no pārējās šūna.