Wakuole to jeden rodzaj mikroskopijnej struktury komórkowej zwanej organellą. Zarówno komórki roślinne, jak i zwierzęce mogą zawierać wakuole, ale wakuole są znacznie bardziej rozpowszechnione w komórkach roślinnych. Są również znacznie większe w komórkach roślinnych i często zajmują dużo miejsca w komórce.
Komórki zwierzęce nie zawsze mają wakuolę, a większość nigdy nie ma dużej wakuoli, ponieważ spowodowałoby to uszkodzenie komórki i zakłóciłoby funkcjonowanie reszty komórki. Komórki zwierzęce mogą zamiast tego mieć kilka bardzo małych wakuoli.
Wakuole pełnią wiele funkcji w obu typach komórek, ale odgrywają szczególnie ważną rolę dla roślin.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Wakuola to rodzaj organelli obecnych w komórkach eukariotycznych. Jest to worek otoczony pojedynczą błoną zwaną tonoplastem. Wakuole spełniają wiele funkcji, w zależności od potrzeb komórki.
W komórkach zwierzęcych są małe i zazwyczaj transportują materiały do iz komórki. W komórkach roślinnych wakuole wykorzystują osmozę do wchłaniania wody i pęcznienia, aż wytworzą ciśnienie wewnętrzne na ścianę komórkową. Zapewnia to stabilność i wsparcie komórek.
Struktura Vacuole
Wakuola to rodzaj organelli zwanej pęcherzykiem. Tym, co odróżnia wakuole od innych rodzajów pęcherzyków, jest ich względna wielkość i długowieczność. Wakuola to woreczek otoczony pojedynczą błoną zwaną a tonoplast.
Ta membrana wakuoli strukturalnie przypomina błony plazmatyczne które otaczają każdą komórkę. Błona komórkowa nieustannie reguluje to, co wchodzi i wychodzi z komórki, a co musi pozostać na zewnątrz lub wewnątrz; wykorzystuje pompy białkowe do wypychania materii do środka lub na zewnątrz, a kanały białkowe umożliwiają lub blokują wejścia lub wyjścia materii.
Podobnie jak błona plazmatyczna komórki, tonoplast reguluje również dopływ i odpływ cząsteczek i drobnoustrojów za pomocą pomp białkowych i kanałów białkowych. Tonoplast nie reguluje jednak wejść i wyjść do komórek, ale zamiast tego działa jako strażnik przed tym, jakie rodzaje materii mogą przechodzić do i z wakuoli.
Wakuole mają możliwość zmiany swojej funkcji w celu zaspokojenia potrzeb komórki. Aby to zrobić, ich główną strategią jest zmiana ich rozmiaru lub kształtu. Na przykład komórki roślinne często mają dużą wakuolę, która zajmuje sporą część przestrzeni w komórce, ponieważ wakuola przechowuje wodę. Centralna wakuola w komórkach roślinnych często zajmuje od 30 do 90 procent powierzchni komórki. Ta ilość zmienia się wraz ze zmianą potrzeb zakładu w zakresie przechowywania i wsparcia.
Rola wakuoli w komórkach eukariotycznych
Eukariotyczny komórki obejmują wszystkie komórki, które mają jądro i inne organelle związane z błoną. Komórki eukariotyczne biorą udział w podziale komórek poprzez procesy mitozy i mejozy. Natomiast prokariotyczny komórki są zazwyczaj organizmami jednokomórkowymi pozbawionymi jakichkolwiek organelli związanych z błoną, które rozmnażają się bezpłciowo poprzez podział binarny. Wszystkie komórki zwierzęce i roślinne są komórkami eukariotycznymi.
Istnieje wiele gatunków roślin i zwierząt. Co więcej, dla każdej pojedynczej rośliny lub zwierzęcia istnieje zazwyczaj wiele różnych układów i narządów, każdy z własnym rodzajem komórek.
Szczególne potrzeby komórki w zakresie bardzo elastycznej wakuoli zależą od pracy tej komórki i warunków środowiskowych w ciele roślinnym lub zwierzęcym w danym momencie. Kilka z tych funkcji wakuoli to:
- Przechowywanie wody
- Zapewnienie bariery dla substancji, które należy oddzielić od reszty komórki
- Usuwanie, niszczenie lub przechowywanie toksycznych substancji lub produktów odpadowych w celu ochrony reszty komórki
- Usuwanie nieprawidłowo sfałdowanych białek z komórki
Rola próżni w komórkach roślinnych
Rośliny inaczej wykorzystują wakuole niż zwierzęta czy inne organizmy. Unikalne funkcje wakuoli w komórkach roślinnych pomagają roślinom robić wiele rzeczy, np. rosnąć w górę na firmie łodygi, wyciągają się w kierunku światła słonecznego i czerpią z niego energię oraz chronią się przed drapieżnikami i susze.
Komórki roślinne zwykle zawierają jedną dużą wakuolę, która wypełnia więcej miejsca w komórce niż jakakolwiek inna organella. Wakuola komórki roślinnej składa się z tonoplastu, który tworzy woreczek wokół płynu zwanego sok komórkowy. Sok komórkowy zawiera wodę i szereg innych substancji. Mogą to być:
- Sole
- Enzymy
- Cukry i inne węglowodany
- Lipidy
- Jony
Sok komórkowy może również zawierać toksyny, które wakuola pomogła usunąć z reszty komórki. Te toksyny mogą działać jako mechanizm samoobrony niektórych roślin przed roślinożercami.
Stężenie jonów w soku komórkowym jest użytecznym narzędziem do przenoszenia wody do i z wakuoli poprzez osmozę. Jeśli stężenie jonów w wakuoli jest wyższe, woda przechodzi przez tonoplast do wakuoli. Jeśli stężenie jonów jest wyższe w cytoplazmie poza wakuolą, woda wydostaje się z wakuoli. Wakuola powiększa się lub kurczy, gdy woda wchodzi do niej lub z niej wypływa.
Proces osmozy w celu zarządzania wielkością wakuoli skutkuje pożądanym ciśnieniem wewnętrznym na ścianie komórkowej. Jest to znane jako ciśnienie turgorustabilizuje komórkę i zwiększa strukturę rośliny. Zwiększenie ciśnienia turgoru wakuoli może również pomóc w stabilizacji komórki w okresach wzrostu komórek. Duża wakuola pełni również funkcję utrzymywania struktury komórkowej poprzez spychanie innych organelli w ich optymalne miejsca w komórce.
Rola wakuoli w komórkach zwierzęcych
Podczas gdy wakuole roślinne są łatwe do zidentyfikowania ze względu na dużą ilość miejsca, jakie zajmują wewnątrz komórki, komórki zwierzęce nie skorzystałyby z dużej centralnej wakuoli. Jest to szczególnie ważne, ponieważ komórki zwierzęce nie mają ściany komórkowej, która zapewniałaby przeciwciśnienie ciśnieniu turgoru dużej wakuoli, a komórki zwierzęce w końcu pękłyby. Komórki zwierzęce mogą nie mieć wakuoli lub mogą mieć kilka wakuoli, w zależności od funkcji i potrzeb komórki.
Zamiast działać jako elementy strukturalne, wakuole w komórkach zwierzęcych są małe i spędzają większość czasu na transporcie różnych materiałów organicznych do iz komórki. Istnieją dwa rodzaje transportu, które zapewniają wakuole: egzocytoza i endocytoza.
Egzocytoza to metoda, dzięki której wakuole usuwają materiały z komórki. Materiały te są często materiałami niepożądanymi, takimi jak odpady lub cząsteczki przeznaczone dla innych komórek lub płynu pozakomórkowego. Podczas egzocytozy wakuole przygotowują niektóre cząsteczki do uwolnienia sygnałów, które zostaną odebrane przez inne komórki, które odzyskają te cząsteczki.
Endocytoza to odwrotny proces egzocytozy, w którym wakuole pomagają wprowadzić materię organiczną do komórki zwierzęcej. W przypadku cząsteczek sygnałowych, które zostały upakowane i uwolnione przez wakuolę komórki, wakuola innej komórki może przyjąć cząsteczkę i wprowadzić ją do komórki.
Endocytoza jest ważną funkcją wakuoli w komórkach zwierzęcych, ponieważ przyczynia się do odporności na choroby zakaźne. Wakuole mogą wprowadzać bakterie i inne drobnoustroje do komórek, jednocześnie chroniąc resztę komórki. Wewnątrz wakuoli enzymy rozkładają niebezpieczne patogeny.
Wakuole również chronią zwierzęta przed chorobami i niebezpieczeństwami w ten sam sposób, rozkładając potencjalne przenoszone przez żywność i inne toksyny, z barierą tonoplastu, która utrzymuje szkodliwe molekuły przed resztą komórka.