แวคิวโอลเป็นโครงสร้างเซลล์ขนาดเล็กชนิดหนึ่งที่เรียกว่าออร์แกเนลล์ ทั้งเซลล์พืชและสัตว์สามารถมีแวคิวโอลได้ แต่แวคิวโอลนั้นพบได้บ่อยในเซลล์พืช พวกมันยังมีขนาดใหญ่กว่ามากในเซลล์พืชและมักใช้พื้นที่ภายในเซลล์อย่างมาก
เซลล์สัตว์ไม่ได้มีแวคิวโอลเสมอไป และส่วนใหญ่ไม่เคยมีแวคิวโอลขนาดใหญ่ เพราะจะก่อให้เกิดอันตรายต่อเซลล์และขัดขวางการทำงานของส่วนที่เหลือของเซลล์ เซลล์สัตว์อาจมีแวคิวโอลขนาดเล็กมากหลายตัวแทน
แวคิวโอลมีหน้าที่หลายอย่างในเซลล์ทั้งสองประเภท แต่มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อพืช
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
แวคิวโอลเป็นออร์แกเนลล์ชนิดหนึ่งที่มีอยู่ในเซลล์ยูคาริโอต เป็นถุงที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มชั้นเดียวที่เรียกว่าโทโนพลาสต์ แวคิวโอลทำหน้าที่หลายอย่าง ขึ้นอยู่กับความต้องการของเซลล์
ในเซลล์สัตว์ พวกมันมีขนาดเล็กและมักจะขนส่งวัสดุเข้าและออกจากเซลล์ ในเซลล์พืช แวคิวโอลใช้ออสโมซิสเพื่อดูดซับน้ำและขยายตัวจนเกิดแรงดันภายในกับผนังเซลล์ สิ่งนี้ให้ความเสถียรและการสนับสนุนของเซลล์
โครงสร้างของแวคิวโอล
แวคิวโอลเป็นออร์แกเนลล์ชนิดหนึ่งที่เรียกว่าถุงน้ำ สิ่งที่ทำให้แวคิวโอลแตกต่างจากถุงน้ำชนิดอื่นคือขนาดสัมพัทธ์และอายุขัย แวคิวโอลเป็นถุงที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์เดียวที่เรียกว่า โทโนพลาสต์.
เมมเบรนแวคิวโอลนี้มีโครงสร้างคล้ายกับ พลาสมาเมมเบรน ที่ล้อมรอบทุกเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ควบคุมสิ่งที่เดินทางเข้าและออกจากเซลล์อย่างต่อเนื่องและสิ่งที่ต้องอยู่ข้างนอกหรือเข้า มันใช้ปั๊มโปรตีนเพื่อดันสสารเข้าหรือออก และใช้ช่องโปรตีนเพื่ออนุญาตหรือปิดกั้นทางเข้าหรือทางออกของสสาร
เช่นเดียวกับพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ โทโนพลาสต์ยังควบคุมการไหลเข้าและออกของโมเลกุลและจุลินทรีย์ด้วยปั๊มโปรตีนและช่องโปรตีน tonoplast ไม่ได้ควบคุมการเข้าและออกจากเซลล์ แต่ทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันสำหรับชนิดของสสารที่อนุญาตให้ผ่านเข้าและออกจาก vacuoles
แวคิวโอลมีความสามารถในการเปลี่ยนการทำงานเพื่อตอบสนองความต้องการของเซลล์ ในการทำเช่นนั้น กลยุทธ์หลักของพวกเขาคือการเปลี่ยนขนาดหรือรูปร่าง ตัวอย่างเช่น เซลล์พืชมักจะมีแวคิวโอลขนาดใหญ่ซึ่งกินเนื้อที่ในเซลล์ในปริมาณที่พอเหมาะ เพราะแวคิวโอลนั้นกักเก็บน้ำ แวคิวโอลส่วนกลางในเซลล์พืชมักครอบครองที่ใดก็ได้ตั้งแต่ 30 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ภายในเซลล์ จำนวนนี้จะเปลี่ยนไปเมื่อความต้องการในการจัดเก็บและการสนับสนุนของโรงงานเปลี่ยนไป
บทบาทของแวคิวโอลในเซลล์ยูคาริโอต
ยูคาริโอต เซลล์ รวมถึงเซลล์ทั้งหมดที่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรนอื่นๆ เซลล์ยูคาริโอตมีส่วนร่วมในการแบ่งเซลล์โดยกระบวนการของไมโทซิสและไมโอซิส ตรงกันข้าม, โปรคาริโอต เซลล์มักเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวที่ไม่มีออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรน และสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศผ่านการแบ่งตัวแบบไบนารี เซลล์สัตว์และพืชทั้งหมดเป็นเซลล์ยูคาริโอต
มีพืชและสัตว์มากมายหลายชนิด นอกจากนี้ สำหรับพืชหรือสัตว์แต่ละชนิด โดยทั่วไปแล้วจะมีระบบอวัยวะและอวัยวะที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่ง ซึ่งแต่ละระบบจะมีเซลล์เป็นของตัวเอง
ความต้องการเฉพาะของเซลล์สำหรับแวคิวโอลที่ปรับเปลี่ยนได้มากนั้นขึ้นอยู่กับงานของเซลล์นั้นและสภาพแวดล้อมในพืชหรือร่างกายของสัตว์ในเวลาใดก็ตาม ฟังก์ชันแวคิวโอลบางส่วน ได้แก่:
- เก็บน้ำ
- เป็นเกราะป้องกันสารที่ต้องแยกออกจากส่วนอื่นๆ ของเซลล์
- การกำจัด ทำลาย หรือจัดเก็บสารพิษหรือของเสีย เพื่อปกป้องส่วนที่เหลือของเซลล์
- การกำจัดโปรตีนที่พับอย่างไม่เหมาะสมออกจากเซลล์
บทบาทของแวคิวโอลในเซลล์พืช
พืชใช้ประโยชน์จากแวคิวโอลต่างจากสัตว์หรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆ หน้าที่เฉพาะของแวคิวโอลในเซลล์พืชช่วยให้พืชทำสิ่งต่างๆ ได้มากมาย เช่น เจริญเติบโตขึ้นอย่างเต่งตึง ก้าน เหยียดตรงเข้าหาแสงแดด รับพลังงานจากมัน และป้องกันตนเองจากผู้ล่าและ ภัยแล้ง
เซลล์พืชมักประกอบด้วยแวคิวโอลขนาดใหญ่หนึ่งอันที่เติมพื้นที่ภายในเซลล์มากกว่าออร์แกเนลล์อื่นๆ แวคิวโอลของเซลล์พืชประกอบด้วยโทโนพลาสต์ ซึ่งก่อตัวเป็นถุงรอบๆ ของเหลวที่เรียกว่า เซลล์ผิว. น้ำนมจากเซลล์ประกอบด้วยน้ำและสารอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึง:
- เกลือ
- เอนไซม์
- น้ำตาลและคาร์โบไฮเดรตอื่นๆ
- ไขมัน
- ไอออน
น้ำนมจากเซลล์ยังสามารถประกอบด้วยสารพิษที่แวคิวโอลช่วยขจัดออกจากส่วนที่เหลือของเซลล์ สารพิษเหล่านี้สามารถใช้เป็นกลไกในการป้องกันตัวเองสำหรับพืชบางชนิดที่ต่อต้านสัตว์กินพืช
ความเข้มข้นของไอออนในน้ำนมของเซลล์เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการเคลื่อนย้ายน้ำเข้าและออกจากแวคิวโอลผ่านทางออสโมซิส หากความเข้มข้นของไอออนภายในแวคิวโอลสูงขึ้น น้ำจะเคลื่อนผ่านโทโนพลาสต์ไปยังแวคิวโอล ถ้าความเข้มข้นของไอออนในไซโตพลาสซึมนอกแวคิวโอลสูงขึ้น น้ำจะเคลื่อนออกจากแวคิวโอล แวคิวโอลขยายหรือหดตัวเมื่อน้ำเคลื่อนเข้าหรือออกจากมัน
กระบวนการออสโมซิสในการจัดการขนาดของแวคิวโอลส่งผลให้เกิดแรงดันภายในบนผนังเซลล์ตามที่ต้องการ นี้เรียกว่า แรงกดทับและทำให้เซลล์มีเสถียรภาพและเพิ่มโครงสร้างของพืช การเพิ่มความดัน turgor ของ vacuole ยังช่วยให้เซลล์มีเสถียรภาพในช่วงที่เซลล์เจริญเติบโต แวคิวโอลขนาดใหญ่ยังทำหน้าที่ในการรักษาโครงสร้างเซลล์ โดยการรวมออร์แกเนลล์อื่นๆ เข้าไว้ในตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดภายในเซลล์
บทบาทของแวคิวโอลในเซลล์สัตว์
ในขณะที่แวคิวโอลของพืชสามารถระบุได้ง่ายเนื่องจากมีพื้นที่จำนวนมากภายในเซลล์ เซลล์สัตว์จะไม่ได้รับประโยชน์จากแวคิวโอลส่วนกลางขนาดใหญ่ นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากเซลล์สัตว์ไม่มีผนังเซลล์ที่จะต้านแรงกดทับของแรงดัน turgor ของแวคิวโอลขนาดใหญ่ และเซลล์ของสัตว์ก็จะแตกออก เซลล์สัตว์อาจไม่มีแวคิวโอล หรืออาจมีแวคิวโอลหลายตัว ขึ้นอยู่กับหน้าที่และความต้องการของเซลล์
แทนที่จะทำงานเป็นองค์ประกอบโครงสร้าง แวคิวโอลในเซลล์สัตว์มีขนาดเล็กและใช้เวลาส่วนใหญ่ในการขนส่งเข้าและออกจากเซลล์สำหรับสารอินทรีย์ต่างๆ การขนส่งมีสองประเภทที่แวคิวโอลจัดเตรียมไว้: เอ็กโซไซโทซิส และ เอนโดไซโทซิส.
เอ็กโซไซโทซิส เป็นวิธีการที่แวคิวโอลเคลื่อนย้ายวัสดุออกจากเซลล์ วัสดุเหล่านี้มักเป็นวัสดุที่ไม่ต้องการ เช่น ของเสียหรือโมเลกุลที่ถูกกำหนดไว้สำหรับเซลล์อื่นหรือของเหลวนอกเซลล์ ในระหว่างกระบวนการ exocytosis แวคิวโอลจะเตรียมโมเลกุลบางส่วนเพื่อปล่อยสัญญาณที่เซลล์อื่นจะได้รับ ซึ่งจะดึงโมเลกุลเหล่านั้นกลับมา
เอนโดไซโทซิส เป็นกระบวนการผกผันของเอ็กโซไซโทซิส ซึ่งแวคิวโอลช่วยนำอินทรียวัตถุเข้าสู่เซลล์สัตว์ ในกรณีของโมเลกุลส่งสัญญาณที่บรรจุและปลดปล่อยโดยแวคิวโอลของเซลล์ แวคิวโอลของเซลล์อื่นสามารถรับโมเลกุลและนำเข้าไปในเซลล์ได้
เอนโดไซโทซิสเป็นหน้าที่ที่สำคัญของแวคิวโอลในเซลล์สัตว์เพราะช่วยสร้างภูมิคุ้มกันจากโรคติดต่อ แวคิวโอลสามารถนำแบคทีเรียและจุลินทรีย์อื่น ๆ เข้าสู่เซลล์ในขณะที่รักษาส่วนที่เหลือของเซลล์ให้ปลอดภัย ภายในแวคิวโอล เอ็นไซม์ทำหน้าที่ทำลายเชื้อโรคที่เป็นอันตราย
แวคิวโอลยังปกป้องสัตว์จากการเจ็บป่วยและอันตรายในลักษณะเดียวกันโดยการทำลายอาหารที่อาจเกิดขึ้นได้ และสารพิษอื่นๆ โดยมีชั้นกั้นของโทโนพลาสต์ทำให้โมเลกุลที่กระทำผิดจากส่วนที่เหลือของ เซลล์