Vakuole so ena vrsta mikroskopske celične strukture, imenovane organele. Tako rastlinske kot živalske celice lahko vsebujejo vakuole, vendar so v rastlinskih celicah vakuole veliko bolj razširjene. Prav tako so veliko večje v rastlinskih celicah in pogosto zavzamejo veliko prostora znotraj celice.
Živalske celice nimajo vedno vakuole in večina nikoli nima velike vakuole, ker bi to škodovalo celici in motilo delovanje preostale celice. Namesto tega imajo lahko živalske celice več zelo majhnih vakuol.
Vakuole imajo več funkcij v obeh vrstah celic, vendar imajo za rastline še posebej pomembno vlogo.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Vakuola je vrsta organela, ki je prisotna v evkariontskih celicah. To je vreča, obdana z eno samo membrano, imenovano tonoplast. Vakuole služijo številnim funkcijam, odvisno od potreb celice.
V živalskih celicah so majhne in običajno prevažajo materiale v celico in iz nje. V rastlinskih celicah vakuole z osmozo absorbirajo vodo in nabreknejo, dokler ne ustvarijo notranjega pritiska na celično steno. To zagotavlja stabilnost in podporo celic.
Struktura vakuole
Vakuola je nekakšna organela, imenovana mehurček. Kar razlikuje vakuole od drugih vrst veziklov, je njihova relativna velikost in dolgoživost. Vakuola je vrečka, obdana z eno samo membrano, imenovano a tonoplast.
Ta vakuolna membrana strukturno spominja na plazemske membrane ki obkrožajo vsako celico. Celična membrana nenehno uravnava, kaj potuje v celico in iz nje ter kaj mora ostati zunaj ali znotraj; z beljakovinskimi črpalkami potiska snov navznoter ali navzven, beljakovinski kanali pa omogočajo ali blokirajo vstop ali izstop snovi.
Tako kot plazemska membrana celice tudi tonoplast uravnava dotok in odtok molekul in mikrobov s pomočjo beljakovinskih črpalk in beljakovinskih kanalov. Tonoplast sicer ne ureja vhodov in izhodov v celice, temveč deluje kot varovalo za to, kateri vrsti snovi je dovoljen prehod v vakuole in iz njih.
Vakuole lahko spremenijo svojo funkcijo, da zadovoljijo potrebe celice. Za to je njihova glavna strategija spreminjanje njihove velikosti ali oblike. Na primer, rastlinske celice imajo pogosto veliko vakuolo, ki zavzame zajeten del prostora v celici, ker vakuola shranjuje vodo. Osrednja vakuola v rastlinskih celicah pogosto zavzame od 30 do 90 odstotkov površine znotraj celice. Ta količina se spreminja, ko se spreminjajo potrebe skladišča in podpore obrata.
Vloga vakuole v evkariontskih celicah
Evkariontski celic vključujejo vse celice, ki imajo jedro in druge na membrano vezane organele. Eukariontske celice sodelujejo v celični delitvi s procesi mitoze in mejoze. Nasprotno pa prokariontski celice so navadno enocelični organizmi, ki jim primanjkuje membransko vezanih organelov in ki se nespolno razmnožujejo z binarno cepitvijo. Vse celice živali in rastlin so evkariontske celice.
Obstaja veliko veliko rastlinskih in živalskih vrst. Poleg tega za katero koli posamezno rastlino ali žival običajno obstaja več različnih organskih sistemov in organov, vsak s svojimi vrstami celic.
Posebne potrebe celice po zelo prilagodljivi vakuoli so v danem trenutku odvisne od dela te celice in okoljskih razmer v rastlinskem ali živalskem telesu. Nekaj teh funkcij vakuole vključuje:
- Shranjevanje vode
- Zagotavlja oviro za snovi, ki jih je treba ločiti od ostale celice
- Odstranjevanje, uničevanje ali shranjevanje strupenih snovi ali odpadnih snovi za zaščito preostale celice
- Odstranjevanje nepravilno zloženih beljakovin iz celice
Vloga vakuole v rastlinskih celicah
Rastline vakuole uporabljajo drugače kot živali ali drugi organizmi. Edinstvene funkcije vakuolov v rastlinskih celicah pomagajo rastlinam, da naredijo marsikaj, na primer, da rastejo navzgor stebla, se raztezajo proti sončni svetlobi in iz nje pridobivajo energijo ter se zaščitijo pred plenilci in suše.
Rastlinske celice običajno vsebujejo eno veliko vakuolo, ki zapolni več prostora znotraj celice kot katera koli druga organela. Vakuola rastlinskih celic je sestavljena iz tonoplasta, ki tvori vrečko okoli tekočine, imenovane celični sok. Celični sok vsebuje vodo in številne druge snovi. Ti lahko vključujejo:
- Soli
- Encimi
- Sladkorji in drugi ogljikovi hidrati
- Lipidi
- Ioni
Celični sok lahko vsebuje tudi toksine, ki jih je vakuola pomagala odstraniti iz preostale celice. Ti toksini lahko delujejo kot samoobrambni mehanizem nekaterih rastlin pred rastlinojedci.
Koncentracija ionov v celičnem soku je koristno orodje za premikanje vode v vakuolo in iz nje prek osmoze. Če je koncentracija ionov v vakuoli višja, se voda skozi tonoplast premakne v vakuolo. Če je koncentracija ionov v citoplazmi zunaj vakuole višja, se voda iz vakuole premakne. Vakuola se poveča ali skrči, ko se voda premika vanjo ali iz nje.
Postopek osmoze za upravljanje velikosti vakuole povzroči zaželeno količino notranjega pritiska na celično steno. To je znano kot turgor tlak, in stabilizira celico in poveča strukturo rastline. Povečanje turgorskega tlaka vakuole lahko pomaga tudi stabilizirati celico v obdobjih rasti celic. Velika vakuola služi tudi funkciji vzdrževanja celične strukture, tako da druge organele natlači na njihova optimalna mesta znotraj celice.
Vloga vakuole v živalskih celicah
Medtem ko je rastlinske vakuole enostavno prepoznati zaradi velike količine prostora, ki ga zavzamejo znotraj celice, živalske celice ne bi imele koristi od velike osrednje vakuole. To še posebej velja, ker živalske celice nimajo celične stene, ki bi zagotavljala protitlak turgorjevemu tlaku velike vakuole, in živalske celice bi sčasoma počile. Živalske celice morda nimajo vakuole, lahko pa imajo tudi več vakuolov, odvisno od funkcije in potreb celice.
Namesto da delujejo kot strukturni elementi, so vakuole v živalskih celicah majhne in večino svojega časa porabijo za prevoz različnih celic v celico in iz nje. Vakuole zagotavljajo dve vrsti prevoza: eksocitoza in endocitoza.
Eksocitoza je metoda, s katero vakuole premikajo materiale iz celice. Ti materiali so pogosto nezaželeni materiali, kot so odpadki ali molekule, ki so namenjene drugim celicam ali zunajcelični tekočini. Med eksocitozo vakuole pripravijo nekatere molekule, da sprostijo signale, ki jih bodo prejemale druge celice, ki bodo te molekule pridobivale.
Endokitoza je inverzni proces eksocitoze, pri katerem vakuole pomagajo vnašati organske snovi v živalsko celico. V primeru signalnih molekul, ki jih je zapakirala in sprostila vakuola celice, lahko vakuola druge celice sprejme molekulo in jo pripelje v celico.
Endocitoza je pomembna funkcija vakuole v živalskih celicah, ker prispeva k imunosti pred nalezljivo boleznijo. Vakuole lahko v celice prinesejo bakterije in druge mikrobe, hkrati pa ohranijo varnost preostale celice. V vakuoli encimi delujejo na razgradnjo nevarnih patogenov.
Vakuole živali na enak način ščitijo tudi pred boleznimi in nevarnostmi, tako da razgrajujejo potencialno hrano in drugih toksinov, pri čemer pregrada tonoplasta preprečuje, da bi molekule, ki so bile v škodo, ostale celica.