Vakuoler: definisjon, funksjon, struktur

Vakuoler er en type mikroskopisk mobilstruktur som kalles organell. Både plante- og dyreceller kan inneholde vakuoler, men vakuoler er langt mer utbredt i planteceller. De er også mye større i planteceller og tar ofte mye plass i cellen.

Dyreceller har ikke alltid en vakuol, og de fleste har aldri en stor vakuol, fordi den vil skade cellen og forstyrre funksjonen til resten av cellen. Dyreceller kan i stedet ha flere veldig små vakuoler.

Vakuoler har flere funksjoner i begge celletyper, men de spiller en spesielt viktig rolle for planter.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Vakuolen er en type organell som er tilstede i eukaryote celler. Det er en pose omgitt av en enkelt membran kalt en tonoplast. Vakuoler har mange funksjoner, avhengig av cellebehovet.

I dyreceller er de små og transporterer vanligvis materialer inn i og ut av cellen. I planteceller bruker vakuoler osmose for å absorbere vann og hovne opp til de skaper et indre trykk mot celleveggen. Dette gir cellestabilitet og støtte.

En vakuole er en slags organell som kalles en vesikkel. Det som skiller vakuoler fra andre typer vesikler er dens relative størrelse og lang levetid. Vakuolen er en pose omgitt av en enkelt membran kalt a tonoplast.

Denne vakuolmembranen ligner strukturelt plasmamembraner som omgir hver celle. Cellemembranen regulerer hele tiden hva som beveger seg inn og ut av cellen og hva som må holde seg ute eller inne; den bruker proteinpumper for å skyve materie inn eller ut, og proteinkanaler for å tillate eller blokkere materieinnganger eller -utganger.

I likhet med plasmamembranen til en celle, regulerer tonoplasten også inn- og utstrømning av molekyler og mikrober med proteinpumper og proteinkanaler. Tonoplasten regulerer imidlertid ikke inngangene og utgangene til cellene, men fungerer i stedet som vakten for hva slags materiell som får passere til og fra vakuoler.

Vakuoler har evnen til å endre funksjonen for å tilfredsstille cellens behov. For å gjøre det er deres hovedstrategi å endre størrelse eller form. For eksempel har planteceller ofte en stor vakuol som tar en betydelig del av rommet i cellen fordi vakuolen lagrer vann. Den sentrale vakuolen i planteceller opptar ofte alt fra 30 til 90 prosent av arealet i en celle. Dette beløpet endres når lagrings- og støttebehovet til anlegget endres.

Eukaryotisk celler inkluderer alle celler som har en kjerne og andre membranbundne organeller. Eukaryote celler engasjerer seg i celledeling ved prosesser av mitose og meiose. Derimot, prokaryotisk celler er vanligvis encellede organismer som ikke har noen membranbundne organeller, og som reproduserer aseksuelt gjennom binær fisjon. Alle dyre- og planteceller er eukaryote celler.

Det er mange planter og dyrearter. Videre, for enhver enkelt plante eller dyr, er det vanligvis et antall forskjellige organsystemer og organer, hver med sine egne typer celler.

En celles spesielle behov for den svært tilpasningsdyktige vakuolen avhenger av den cellenes jobb og av miljøforholdene i planten eller dyrekroppen til enhver tid. Noen av disse vakuolfunksjonene inkluderer:

• Lagring av vann
• Å gi en barriere for stoffer som må skilles fra resten av cellen
• Fjern, ødelegge eller lagre giftige stoffer eller avfallsprodukter for å beskytte resten av cellen
• Fjerne urettbrettede proteiner fra cellen

Planter bruker vakuoler annerledes enn dyr eller andre organismer. De unike funksjonene til vakuoler i planteceller hjelper planter til å gjøre mange ting, for eksempel å vokse oppover på fast stilker, strekker seg mot sollys og skaffer energi fra det, og beskytter seg mot rovdyr og tørke.

Planteceller inneholder ofte en stor vakuol som fyller mer plass i cellen enn noen annen organell. Plantecellevakuolen består av tonoplasten, som danner en pose rundt en væske som kalles cellesaft. Cellesaft inneholder vann og en rekke andre stoffer. Disse kan omfatte:

• Salter
• Enzymer
• Sukker og andre karbohydrater
• Lipider
• Ioner

Cellesaften kan også inneholde giftstoffer som vakuolen har bidratt til å fjerne fra resten av cellen. Disse giftstoffene kan fungere som en selvforsvarsmekanisme for noen planter mot planteetere.

Konsentrasjonen av ioner i cellesaften er et nyttig verktøy for å flytte vann inn og ut av vakuolen via osmose. Hvis ionekonsentrasjonen er høyere i vakuolen, beveger vann seg gjennom tonoplasten inn i vakuolen. Hvis ionekonsentrasjonen er høyere i cytoplasmaet utenfor vakuolen, beveger vann seg ut av vakuolen. Vakuolen forstørres eller krymper når vann beveger seg inn i eller ut av den.

Prosessen med osmose for å styre størrelsen på vakuolen resulterer i en ønskelig mengde indre trykk på celleveggen. Dette er kjent som turgortrykk, og det stabiliserer cellen og øker plantens struktur. Å øke turgortrykket til vakuolen kan også bidra til å stabilisere cellen i perioder med cellevekst. Den store vakuolen tjener også funksjonen til å opprettholde cellestrukturen ved å trenge andre organeller sammen til deres optimale steder i cellen.

Mens vakuoler fra planter lett kan identifiseres på grunn av den store mengden plass de tar opp inne i cellen, ville ikke dyreceller ha fordel av en stor sentral vakuol. Dette gjelder spesielt fordi dyreceller ikke har en cellevegg for å gi mottrykk til turgortrykket til en stor vakuol, og dyrecellene vil til slutt sprekke. Dyreceller har kanskje ingen vakuoler, eller de kan ha flere vakuoler, avhengig av cellens funksjon og behov.

I stedet for å fungere som strukturelle elementer, er vakuoler i dyreceller små og bruker mesteparten av tiden på å levere transport inn og ut av cellen for forskjellige organiske materialer. Det er to typer transport som vakuolene gir: eksocytose og endocytose.

Eksocytose er metoden som vakuoler flytter materialer ut av cellen. Disse materialene er ofte uønskede materialer som avfall, eller molekyler som er bestemt for andre celler eller ekstracellulær væske. Under eksocytose forbereder vakuoler noen molekyler for å frigjøre signaler som vil bli mottatt av andre celler, som vil hente disse molekylene.

Endocytose er den omvendte prosessen med eksocytose, der vakuoler hjelper til med å bringe organisk materiale inn i dyrecellen. I tilfelle signalmolekyler som ble pakket og frigitt av vakuolen i en celle, kan en vakuol fra en annen celle motta molekylet og føre det inn i cellen.

Endocytose er en viktig funksjon for vakuolen i dyreceller fordi den bidrar til immunitet mot smittsom sykdom. Vakuoler kan føre bakterier og andre mikrober inn i cellene mens de holder resten av cellen trygg. Inne i vakuolen jobber enzymer med å bryte ned de farlige patogenene.

Vakuoler beskytter også dyr mot sykdom og fare på samme måte ved å bryte ned potensielt matbåren og andre giftstoffer, med barrieren til tonoplasten som holder de fornærmende molekylene fra resten av området celle.