Vakuoly sú jedným typom mikroskopickej bunkovej štruktúry, ktorá sa nazýva organela. Rastlinné aj živočíšne bunky môžu obsahovať vakuoly, ale vakuoly sú v rastlinných bunkách oveľa rozšírenejšie. Sú tiež oveľa väčšie v rastlinných bunkách a v bunke často zaberajú veľa miesta.
Živočíšne bunky nie vždy majú vakuolu a väčšina nikdy nemá veľkú vakuolu, pretože by to poškodilo bunku a narušilo by fungovanie zvyšku bunky. Namiesto toho môžu mať živočíšne bunky niekoľko veľmi malých vakuol.
Vákuy majú viac funkcií v oboch typoch buniek, ale pre rastliny hrajú obzvlášť dôležitú úlohu.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Vakuola je typ organely prítomnej v eukaryotických bunkách. Je to vak obklopený jedinou membránou nazývanou tonoplast. Vysávače slúžia mnohým funkciám, v závislosti od potrieb bunky.
V živočíšnych bunkách sú malé a typicky transportujú materiál do a z bunky. V rastlinných bunkách používajú vakuoly osmózu na absorbovanie vody a napučiavanie, až kým nevytvoria vnútorný tlak na bunkovú stenu. To poskytuje stabilitu a podporu buniek.
Štruktúra vákua
Vakuola je druh organely, ktorá sa nazýva vezikula. To, čo odlišuje vakuoly od iných druhov vezikúl, je ich relatívna veľkosť a životnosť. Vakuola je vak obklopený jedinou membránou nazývanou a tonoplast.
Táto vakuolová membrána sa štruktúrne podobá plazmové membrány ktoré obklopujú každú bunku. Bunková membrána neustále reguluje to, čo cestuje dovnútra a von z bunky a čo musí zostať vonku alebo vo vnútri; využíva proteínové pumpy na vtláčanie alebo vyťahovanie hmoty a proteínové kanály na povolenie alebo blokovanie vstupov a výstupov hmoty.
Rovnako ako plazmatická membrána bunky, aj tonoplast reguluje prítok a odtok molekúl a mikróbov pomocou proteínových púmp a proteínových kanálov. Tonoplast však nereguluje vstupy a výstupy do buniek, ale slúži ako strážca toho, aké druhy látok majú povolený priechod do a z vakuol.
Vákuové batérie majú schopnosť meniť svoju funkciu tak, aby slúžila potrebám bunky. Ich hlavnou stratégiou je zmeniť ich veľkosť alebo tvar. Napríklad rastlinné bunky majú často veľkú vakuolu, ktorá zaberá značnú časť priestoru v bunke, pretože vakuola zadržuje vodu. Centrálna vakuola v rastlinných bunkách často zaberá kdekoľvek od 30 do 90 percent plochy v bunke. Toto množstvo sa mení podľa toho, ako sa menia potreby zariadenia na skladovanie a podporu.
Úloha vákua v eukaryotických bunkách
Eukaryotické bunky zahŕňajú všetky bunky, ktoré majú jadro a iné organely viazané na membránu. Eukaryotické bunky sa podieľajú na delení buniek procesmi mitózy a meiózy. Naopak, prokaryotický bunky sú typicky jednobunkové organizmy, ktoré postrádajú akékoľvek membrány viazané organely a ktoré sa nepohlavne množia prostredníctvom binárneho štiepenia. Všetky živočíšne a rastlinné bunky sú eukaryotické bunky.
Existuje veľké množstvo rastlinných a živočíšnych druhov. Okrem toho pre každú jednotlivú rastlinu alebo živočícha zvyčajne existuje množstvo rôznych orgánových systémov a orgánov, z ktorých každý má svoje vlastné typy buniek.
Konkrétne potreby bunky pre veľmi prispôsobivú sa vakuolu závisia od práce tejto bunky a od podmienok prostredia v tele rastlín alebo zvierat v danom okamihu. Niektoré z týchto funkcií vakuoly zahŕňajú:
- Skladovanie vody
- Poskytuje bariéru pre látky, ktoré je potrebné oddeliť od zvyšku bunky
- Odstránenie, zničenie alebo skladovanie toxických látok alebo odpadových produktov na ochranu zvyšku bunky
- Odstránenie nesprávne zložených proteínov z bunky
Úloha vákua v rastlinných bunkách
Rastliny využívajú vakuoly inak ako zvieratá alebo iné organizmy. Jedinečné funkcie vakuol v rastlinných bunkách pomáhajú rastlinám robiť veľa vecí, napríklad rásť smerom nahor na pevnú pôdu stonky, tiahnu sa k slnečnému žiareniu a získavajú z neho energiu a chránia sa pred predátormi a suchá.
Rastlinné bunky bežne obsahujú jednu veľkú vakuolu, ktorá vypĺňa viac priestoru v bunke ako ktorákoľvek iná organela. Rastlinná bunková vakuola pozostáva z tonoplastu, ktorý vytvára vak okolo tekutiny zvanej bunková šťava. Bunková šťava obsahuje vodu a množstvo ďalších látok. Môžu to byť napríklad:
- Soli
- Enzýmy
- Cukry a iné sacharidy
- Lipidy
- Ióny
Bunková šťava môže obsahovať aj toxíny, ktoré sa pomocou vakuoly podarilo odstrániť zo zvyšku bunky. Tieto toxíny môžu fungovať ako mechanizmus sebaobrany niektorých rastlín proti bylinožravcom.
Koncentrácia iónov v bunkovej šťave je užitočný nástroj na pohyb vody do a z vakuoly pomocou osmózy. Ak je koncentrácia iónov vo vakuole vyššia, voda prechádza tonoplastom do vakuoly. Ak je koncentrácia iónov v cytoplazme mimo vakuoly vyššia, voda sa z vakuoly pohybuje. Vakuola sa zväčšuje alebo zmenšuje pri postupe vody do alebo z nej.
Výsledkom procesu osmózy na riadenie veľkosti vakuoly je požadované množstvo vnútorného tlaku na bunkovú stenu. Toto je známe ako turgorový tlak, a stabilizuje bunku a zvyšuje štruktúru rastliny. Zvyšovanie turgorového tlaku vo vakuole môže tiež pomôcť stabilizovať bunku počas obdobia bunkového rastu. Veľká vakuola tiež slúži na udržiavanie bunkovej štruktúry tým, že tlačí ďalšie organely na ich optimálne miesta v bunke.
Úloha vákua v živočíšnych bunkách
Zatiaľ čo rastlinné vakuoly sú ľahko identifikovateľné kvôli veľkému množstvu priestoru, ktorý zaberajú vo vnútri bunky, živočíšnym bunkám by veľká centrálna vakuola neprospela. To platí najmä preto, že živočíšne bunky nemajú bunkovú stenu, ktorá by poskytovala protitlak na turgorový tlak veľkej vakuoly a živočíšne bunky by nakoniec praskli. Živočíšne bunky nemusia mať žiadne vakuoly alebo môžu mať niekoľko vakuol, v závislosti od funkcie bunky a jej potrieb.
Namiesto toho, aby fungovali ako štrukturálne prvky, sú vakuoly v živočíšnych bunkách malé a trávia väčšinu času zabezpečovaním transportu do a z bunky pre rôzne organické materiály. Vakuoly poskytujú dva druhy transportu: exocytóza a endocytóza.
Exocytóza je metóda, ktorou vakuoly premiestňujú materiály z bunky. Týmito materiálmi sú často nežiaduce materiály, napríklad odpad, alebo molekuly určené pre iné bunky alebo extracelulárnu tekutinu. Počas exocytózy vakuoly pripravujú niektoré molekuly na uvoľnenie signálov, ktoré budú prijímané inými bunkami, ktoré tieto molekuly získajú.
Endocytóza je inverzný proces exocytózy, pri ktorom vakuoly pomáhajú privádzať organickú hmotu do zvieracej bunky. V prípade signálnych molekúl, ktoré boli zabalené a uvoľnené vakuolou bunky, môže molekulu prijať vakuola inej bunky a preniesť ju do bunky.
Endocytóza je dôležitou funkciou vakuoly v živočíšnych bunkách, pretože prispieva k imunite pred nákazlivými chorobami. Vacuoly môžu prenášať baktérie a iné mikróby do buniek a zároveň udržiavať zvyšok bunky v bezpečí. Vo vnútri vakuoly pracujú enzýmy na odbúravanie nebezpečných patogénov.
Vacuoly rovnako chránia zvieratá pred chorobami a nebezpečenstvami tým, že rozkladajú potenciálne látky prenášané potravinami a ďalšie toxíny, s bariérou tonoplastu, ktorá drží problematické molekuly od zvyšku bunka.