Vacuolen zijn een type microscopische cellulaire structuur die een organel wordt genoemd. Zowel plantaardige als dierlijke cellen kunnen vacuolen bevatten, maar vacuolen komen veel vaker voor in plantencellen. Ze zijn ook veel groter in plantencellen en nemen vaak veel ruimte in de cel in.
Dierlijke cellen hebben niet altijd een vacuole en de meeste hebben nooit een grote vacuole, omdat dit de cel zou beschadigen en het functioneren van de rest van de cel zou verstoren. Dierlijke cellen kunnen in plaats daarvan verschillende zeer kleine vacuolen hebben.
Vacuolen hebben meerdere functies in beide celtypen, maar spelen een bijzonder belangrijke rol voor planten.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De vacuole is een type organel dat aanwezig is in eukaryote cellen. Het is een zak omgeven door een enkel membraan dat een tonoplast wordt genoemd. Vacuolen hebben vele functies, afhankelijk van de behoeften van de cel.
In dierlijke cellen zijn ze klein en transporteren ze meestal materialen in en uit de cel. In plantencellen gebruiken vacuolen osmose om water te absorberen en op te zwellen totdat ze interne druk tegen de celwand creëren. Dit zorgt voor celstabiliteit en ondersteuning.
De structuur van de vacuole
Een vacuole is een soort organel dat een blaasje wordt genoemd. Wat vacuolen onderscheidt van andere soorten blaasjes, is de relatieve grootte en levensduur. De vacuole is een zak omgeven door een enkel membraan genaamd a tonoplast.
Dit vacuolemembraan lijkt qua structuur op de plasmamembranen die elke cel omringen. Het celmembraan regelt voortdurend wat er in en uit de cel gaat en wat er buiten of erin moet blijven; het maakt gebruik van eiwitpompen om materie naar binnen of naar buiten te duwen, en eiwitkanalen om de in- of uitgangen van materie toe te staan of te blokkeren.
Net als het plasmamembraan van een cel regelt de tonoplast ook de in- en uitstroom van moleculen en microben met eiwitpompen en eiwitkanalen. De tonoplast regelt echter niet de in- en uitgangen van cellen, maar fungeert in plaats daarvan als de bewaker voor welke soorten materie doorgang naar en van vacuolen wordt toegestaan.
Vacuolen hebben het vermogen om hun functie te veranderen om aan de behoeften van de cel te voldoen. Om dit te doen, is hun belangrijkste strategie om hun grootte of vorm te veranderen. Plantencellen hebben bijvoorbeeld vaak een grote vacuole die een aanzienlijk deel van de ruimte in de cel in beslag neemt omdat de vacuole water opslaat. De centrale vacuole in plantencellen beslaat vaak ergens tussen de 30 en 90 procent van het gebied binnen een cel. Deze hoeveelheid verandert naarmate de opslag- en ondersteuningsbehoeften van de plant veranderen.
De rol van de vacuole in eukaryote cellen
eukaryotisch cellen omvatten alle cellen met een kern en andere membraangebonden organellen. Eukaryote cellen nemen deel aan celdeling door de processen van mitose en meiose. Daarentegen, prokaryotisch cellen zijn typisch eencellige organismen die geen membraangebonden organellen hebben en die zich ongeslachtelijk voortplanten door binaire splitsing. Alle dierlijke en plantaardige cellen zijn eukaryote cellen.
Er zijn enorm veel planten- en diersoorten. Bovendien zijn er voor elke individuele plant of dier typisch een aantal verschillende orgaansystemen en organen, elk met hun eigen celtype.
De specifieke behoefte van een cel aan de zeer aanpasbare vacuole hangt af van de taak van die cel en van de omgevingsomstandigheden in het planten- of dierlijk lichaam op een bepaald moment. Enkele van deze vacuole-functies zijn:
- Water opslaan
- Een barrière vormen voor stoffen die moeten worden gescheiden van de rest van de cel
- Het verwijderen, vernietigen of opslaan van giftige stoffen of afvalproducten om de rest van de cel te beschermen
- Onjuist gevouwen eiwitten uit de cel verwijderen
De rol van de vacuole in plantencellen
Planten maken op een andere manier gebruik van vacuolen dan dieren of andere organismen. De unieke functies van vacuolen in plantencellen helpen planten om veel dingen te doen, zoals omhoog groeien op stevig stengels, strekken zich uit naar zonlicht en halen er energie uit, en beschermen zichzelf tegen roofdieren en droogtes.
Plantencellen bevatten gewoonlijk één grote vacuole die meer ruimte in de cel vult dan enig ander organel. De plantencelvacuole bestaat uit de tonoplast, die een zak vormt rond een vloeistof genaamd a cel SAP. Celsap bevat water en een aantal andere stoffen. Deze kunnen zijn:
- Zouten
- Enzymen
- Suikers en andere koolhydraten
- Lipiden
- ionen
Het celsap kan ook gifstoffen bevatten die de vacuole heeft helpen verwijderen uit de rest van de cel. Deze toxines kunnen voor sommige planten als zelfverdedigingsmechanisme werken tegen herbivoren.
De concentratie van ionen in het celsap is een handig hulpmiddel om water via osmose in en uit de vacuole te verplaatsen. Als de ionenconcentratie in de vacuole hoger is, beweegt water door de tonoplast in de vacuole. Als de ionenconcentratie hoger is in het cytoplasma buiten de vacuole, beweegt water uit de vacuole. De vacuole wordt groter of kleiner als water erin of eruit stroomt.
Het proces van osmose om de grootte van de vacuole te beheersen, resulteert in een gewenste hoeveelheid interne druk op de celwand. Dit staat bekend als turgordruken het stabiliseert de cel en verhoogt de structuur van de plant. Het verhogen van de turgordruk van de vacuole kan ook helpen de cel te stabiliseren tijdens perioden van celgroei. De grote vacuole dient ook de functie van het handhaven van de celstructuur, door andere organellen in hun optimale locaties in de cel te verdringen.
De rol van de vacuole in dierlijke cellen
Hoewel plantenvacuolen gemakkelijk te herkennen zijn vanwege de grote hoeveelheid ruimte die ze in de cel innemen, zouden dierlijke cellen niet profiteren van een grote centrale vacuole. Dit geldt vooral omdat dierlijke cellen geen celwand hebben om tegendruk te leveren tegen de turgordruk van een grote vacuole, en de dierlijke cellen zouden uiteindelijk barsten. Dierlijke cellen hebben mogelijk geen vacuolen, of ze kunnen meerdere vacuolen hebben, afhankelijk van de functie en behoeften van de cel.
In plaats van als structurele elementen te werken, zijn vacuolen in dierlijke cellen klein en besteden ze het grootste deel van hun tijd aan het transport van en naar de cel voor verschillende organische materialen. Er zijn twee soorten transport die de vacuolen bieden: exocytose en endocytose.
Exocytose is de methode waarmee vacuolen materialen uit de cel verplaatsen. Deze materialen zijn vaak ongewenste materialen zoals afval, of moleculen die bestemd zijn voor andere cellen of de extracellulaire vloeistof. Tijdens exocytose bereiden vacuolen sommige moleculen voor om signalen vrij te geven die door andere cellen zullen worden ontvangen, die die moleculen zullen ophalen.
endocytose is het omgekeerde proces van exocytose, waarbij vacuolen helpen om organisch materiaal in de dierlijke cel te brengen. In het geval van signaalmoleculen die zijn verpakt en afgegeven door de vacuole van een cel, kan een vacuole van een andere cel het molecuul ontvangen en in de cel brengen.
Endocytose is een belangrijke functie van de vacuole in dierlijke cellen omdat het bijdraagt aan de immuniteit tegen besmettelijke ziekten. Vacuolen kunnen bacteriën en andere microben in cellen brengen terwijl de rest van de cel veilig blijft. In de vacuole werken enzymen aan het afbreken van de gevaarlijke ziekteverwekkers.
Vacuolen beschermen dieren op dezelfde manier ook tegen ziekte en gevaar door potentiële door voedsel overgebrachte af te breken en andere toxines, waarbij de barrière van de tonoplast de schadelijke moleculen van de rest van de cel.