Vakuoler är en typ av mikroskopisk cellstruktur som kallas organell. Både växt- och djurceller kan innehålla vakuoler, men vakuoler är mycket vanligare i växtceller. De är också mycket större i växtceller och tar ofta mycket utrymme i cellen.
Djurceller har inte alltid en vakuol, och de flesta har aldrig en stor vakuol, eftersom det skulle skada cellen och störa resten av cellen. Djurceller kan i stället ha flera mycket små vakuoler.
Vakuoler har flera funktioner i båda celltyperna, men de spelar en särskilt viktig roll för växter.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Vakuolen är en typ av organell som finns i eukaryota celler. Det är en säck omgiven av ett enda membran som kallas en tonoplast. Vakuoler har många funktioner, beroende på cellens behov.
I djurceller är de små och transporterar vanligtvis material in i och ut ur cellen. I växtceller använder vakuoler osmos för att absorbera vatten och svälla tills de skapar ett inre tryck mot cellväggen. Detta ger cellstabilitet och stöd.
Vacuoles struktur
En vakuole är en slags organell som kallas en vesikel. Vad som skiljer vakuoler från andra typer av blåsor är dess relativa storlek och livslängd. Vakuolen är en säck omgiven av ett enda membran som kallas a tonoplast.
Detta vakuolmembran liknar strukturellt plasmamembran som omger varje cell. Cellmembranet reglerar ständigt vad som färdas in och ut ur cellen och vad som måste stanna ute eller in; den använder proteinpumpar för att trycka materia in eller ut, och proteinkanaler för att tillåta eller blockera materiaingångar eller utgångar.
Liksom plasmamembranet i en cell reglerar tonoplasten också in- och utflödet av molekyler och mikrober med proteinpumpar och proteinkanaler. Tonoplasten reglerar dock inte ingångarna och utgångarna till cellerna, utan fungerar i stället som skydd för vilka typer av material som får passera till och från vakuoler.
Vakuoler har förmågan att ändra sin funktion för att tillgodose cellens behov. För att göra det är deras huvudstrategi att ändra storlek eller form. Till exempel har växtceller ofta en stor vakuol som tar upp en stor del av utrymmet i cellen eftersom vakuolen lagrar vatten. Den centrala vakuolen i växtceller upptar ofta var som helst från 30 till 90 procent av ytan i en cell. Detta belopp ändras när anläggningens lagrings- och supportbehov ändras.
Vacuoles roll i eukaryota celler
Eukaryot celler inkludera alla celler som har en kärna och andra membranbundna organeller. Eukaryota celler engagerar sig i celldelning genom processerna med mitos och meios. Däremot prokaryot celler är vanligtvis encelliga organismer som saknar membranbundna organeller och som reproduceras asexuellt genom binär fission. Alla djur- och växtceller är eukaryota celler.
Det finns ett stort antal växter och djurarter. Vidare finns det för varje enskild växt eller djur typiskt ett antal olika organsystem och organ, var och en med sina egna typer av celler.
En cells specifika behov av den mycket anpassningsbara vakuolen beror på cellens jobb och på miljöförhållandena i växten eller djurkroppen vid varje given tidpunkt. Några av dessa vakuolfunktioner inkluderar:
- Förvaring av vatten
- Tillhandahålla en barriär för ämnen som behöver separeras från resten av cellen
- Ta bort, förstöra eller lagra giftiga ämnen eller avfallsprodukter för att skydda resten av cellen
- Ta bort felaktigt vikta proteiner från cellen
Vacuoles roll i växtceller
Växter använder vakuoler annorlunda än djur eller andra organismer. De unika funktionerna hos vakuoler i växtceller hjälper växter att göra många saker, som att växa uppåt på fasta stjälkar, sträcker sig mot solljus och hämtar energi från det och skyddar sig mot rovdjur och torka.
Växtceller innehåller vanligtvis en stor vakuol som fyller mer utrymme i cellen än någon annan organell. Växtcellsvakuolen består av tonoplasten, som bildar en säck runt en vätska som kallas cellsaft. Cellsaft innehåller vatten och ett antal andra ämnen. Dessa kan inkludera:
- Salter
- Enzymer
- Socker och andra kolhydrater
- Lipider
- Joner
Cellsaften kan också innehålla toxiner som vakuolen har hjälpt till att ta bort från resten av cellen. Dessa toxiner kan fungera som en självförsvarsmekanism för vissa växter mot växtätare.
Koncentrationen av joner i cellsaften är ett användbart verktyg för att flytta vatten in och ut ur vakuolen via osmos. Om jonkoncentrationen är högre inom vakuolen rör sig vatten genom tonoplasten in i vakuolen. Om jonkoncentrationen är högre i cytoplasman utanför vakuolen rör sig vatten ut ur vakuolen. Vakuolen förstoras eller krymper när vatten rör sig in i eller ut ur den.
Processen med osmos för att hantera vakuolens storlek resulterar i en önskvärd mängd internt tryck på cellväggen. Detta kallas turgortryck, och det stabiliserar cellen och ökar växtens struktur. Ökning av vakuolets turgortryck kan också hjälpa till att stabilisera cellen under perioder av celltillväxt. Den stora vakuolen tjänar också funktionen att upprätthålla cellstrukturen genom att tränga andra organeller på sina optimala platser i cellen.
Vacuoles roll i djurceller
Medan växtvakuoler lätt kan identifieras på grund av den stora mängden utrymme de tar inuti cellen, skulle djurceller inte dra nytta av en stor central vakuol. Detta gäller särskilt eftersom djurceller inte har en cellvägg för att ge mottryck mot turgortrycket i en stor vakuol och djurcellerna så småningom skulle sprängas. Djurceller kan ha inga vakuoler, eller de kan ha flera vakuoler, beroende på cellens funktion och behov.
I stället för att fungera som strukturella element är vakuoler i djurceller små och spenderar större delen av sin tid på att transportera in och ut ur cellen för olika organiska material. Det finns två typer av transporter som vakuolerna tillhandahåller: exocytos och endocytos.
Exocytos är metoden med vilken vakuoler flyttar material ut ur cellen. Dessa material är ofta oönskade material såsom avfall eller molekyler som är avsedda för andra celler eller extracellulär vätska. Under exocytos förbereder vakuoler några molekyler för att frigöra signaler som kommer att tas emot av andra celler, som kommer att hämta dessa molekyler.
Endocytos är den omvända processen av exocytos, där vakuoler hjälper till att föra organiskt material in i djurcellen. När det gäller signalmolekyler som förpackades och släpptes av vakuolen i en cell kan en vakuol från en annan cell ta emot molekylen och föra den in i cellen.
Endocytos är en viktig funktion för vakuolen i djurceller eftersom den bidrar till immunitet mot smittsam sjukdom. Vakuoler kan föra bakterier och andra mikrober in i cellerna samtidigt som resten av cellen skyddas. Inuti vakuolen arbetar enzymer med att bryta ner de farliga patogenerna.
Vakuoler skyddar också djur från sjukdom och fara på samma sätt genom att bryta ner potentiella livsmedelsburna och andra toxiner, varvid tonoplastens barriär håller de kränkande molekylerna från resten av resten cell.