Wakuole

Co to są wakuolu?

Wakuolu to organelle wewnątrzkomórkowe oddzielone od środowiska cytozolowego za pomocą błony. Występują w wielu różnych typach komórek, zarówno prokariotów, jak i eukariotów, a także w organizmach jednokomórkowych i wielokomórkowych.

Termin „wakuola” został wymyślony przez francuskiego biologa Félixa Dujardina w 1841 r. Jednak wakuole są szczególnie ważne w roślinach i to w tych żywych istotach badano bardziej szczegółowo.

Próżnia komórek eukariotów

W komórkach, w których są, wakuole wykonują wiele różnych funkcji. Na przykład są to bardzo wszechstronne organelle, a ich funkcje często zależą od rodzaju komórki, rodzaju tkanki lub narządu, do którego należą i stadion życia organizmu.

Zatem wakuole mogą wykonywać funkcje w magazynowaniu substancji energetycznych (żywności) lub jonach i innych substancjach rozpuszczonych, w eliminacji materiałów odpadowych, w internalizacji gazów do flotacji, w magazynowaniu cieczy, w utrzymaniu utrzymywania utrzymania. Ph, między innymi.

Na przykład w drożdżach wakuole zachowują się jak odpowiednik lizosomów w komórkach zwierzęcych, ponieważ są one pełne enzymów hydrolitycznych i proteolitycznych, które pomagają im degradować różne rodzaje cząsteczek wewnątrz.

Zasadniczo jest to sferyczne organelle, których rozmiar zmienia się w zależności od gatunku i typu komórki. Jego membrana, znana w roślinach takich jak TonePlast, ma różne rodzaje powiązanych białek, z których wiele związanych jest z transportem do i w środku wakuoli.

Struktura próżni

Schemat komórki roślinnej, w której wskazano wakuola i jej membrana, ton (Źródło: Mariana Ruiz [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)] przez Wikimedia Commons)

Wakuolu znajdują się w różnych organizmach, takich jak wszystkie rośliny naziemne, glony i większość grzybów. Znaleziono je również w wielu pierwotniakach, a podobne „organelle” opisano u niektórych gatunków bakterii.

Jego struktura, zgodnie z oczekiwaniami, zależy szczególnie od jego funkcji, zwłaszcza jeśli myślimy o kompleksowych białkach błonowych, które umożliwiają przejście różnych substancji w kierunku wnętrza lub na zewnątrz wakuoli.

Mimo to możemy uogólnić strukturę wakuoli jako sferycznej cytozolowej organelli, która składa się z błony i przestrzeni wewnętrznej (światło).

Może ci służyć: spermatogeneza

Membrana wakuolowa

Najbardziej wybitne cechy różnych rodzajów wakuoli zależą od błony wakuolarnej. W roślinach ta struktura jest znana jako ton, a nie tylko funkcje interfejsu lub separacji między składnikami cytozolowymi i luminalnymi wakuoli, ale, podobnie jak błona plazmatyczna, jest to błona z selektywną przepuszczalnością.

W różnych wakuolach błona wakuolarna jest przecinana przez różne kompleksowe białka błony, które mają funkcje w pompowaniu protonów, w transporcie białek, w transporcie roztworów i tworzeniu kanałów.

Paramecio, ich wakuole są barwione na niebiesko. Źródło: STJEPO [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)]

Zatem zarówno w błonie wakuoli obecnych w warzywach, jak i w pierwotniakach, drożdżach i grzybach, obecność białek i:

• Pompy protony lub H+-ATPASAS
• Bomby Proton
• Protony anty -transsporterów (Na+/K+; Na+/H+; Ca+2/H+)
• Transportery rodzinne ABC (Kaseta wiążąca ATP Transportery)
• Transportery wielokrotności i toksyn
• Transportery metali ciężkich
• Wakuolarne transportery cukru
• Transportery wodne

Wakuolarne światło

Wnętrze wakuoli, znane również jako światło wakuolarne, jest ogólnie płynnym pożywką, często bogatą w różne rodzaje jonów (z ładunkiem dodatnim i obciążeniem ujemnym).

Z powodu prawie uogólnionej obecności pomp protonicznych w błonie wakuolarnej światło tych organelli jest zwykle kwaśną przestrzenią (gdzie istnieje duża liczba jonów wodoru).

Biogeneza wakuolu

Wiele dowodów eksperymentalnych sugeruje, że wakuole komórek eukariotów wywodzi się z wewnętrznych dróg biosyntezy i endocytozy. Na przykład białka wstawione do błony wakuolarnej pochodzą z wczesnej trasy wydzielniczej, która ma miejsce w przedziałach odpowiadających retikulum endoplazmatycznym i kompleksie Golgiego.

Ponadto podczas procesu tworzenia wakuolu zdarzenia endocytozy substancji występują z błony plazmatycznej, zdarzeń autofagii i bezpośredniego transportu z cytosolu do światła wakuolarnego.

Po ich utworzeniu wszystkie białka i cząsteczki, które znajdują się wewnątrz wakuoli, przybywają głównie dzięki układom transportu związanym z retikulum endoplazmatycznym i kompleksem Golgiego, gdzie połączenie winorośli transportowych może wystąpić z błoną wakuolarną.

Podobnie białka transportowe zlokalizowane w błonie wakuolowej, aktywnie uczestniczą w wymianie substancji między przedziałami cytozolowymi i wakuolarnymi.

Funkcje próżni

Tkanina roślin i głównych organelli komórkowych

W roślinach

W komórkach roślinnych wakuole zajmują w wielu przypadkach, ponad 90% całkowitej objętości cytozolowej, więc są to organelle, które są ściśle związane z morfologią komórek. Przyczynia się do ekspansji komórek i wzrostu narządów warzywnych i tkanek.

Może ci służyć: metafaza

Ponieważ komórki roślin nie mają liosomów, wakuole ćwiczą bardzo podobne funkcje hydrolityczne, ponieważ działają w degradacji różnych związków dodatkowych i wewnątrzkomórkowych.

Mają kluczowe funkcje w transporcie i przechowywaniu substancji, takich jak kwasy organiczne, glikozydy, koniugaty glutationowe, alkaloidy, antocyjany, cukry (wysokie stężenia mono, di i oligosacharydów), jony, aminokwasy, wtórne metabolity itp.

Wakuole warzywne uczestniczą również w porwaniu toksycznych związków i metali ciężkich, takich jak kadm i arsen. U niektórych gatunków organelle te mają również enzymy nukleazowe, które działają w obronie komórek przed patogenami.

Wielu autorów uważa, że ​​wakuole warzywne są klasyfikowane jako wakuole wegetatywne (lityczne) lub białka. W nasionach wakuole do przechowywania są te, które dominują, podczas gdy w pozostałej części tkanek wakuole są lityczne lub wegetatywne.

W pierwotniakach

Wakuole skurczowe pierwotniaków unikają lizy komórek z powodu efektów osmotycznych (związanych ze stężeniem wewnątrzkomórkowych i zewnątrzkomórkowych substancji rozpuszczonych) poprzez okresowe eliminowanie nadmiaru wody wewnątrz komórek, gdy osiągają krytyczny rozmiar (zamieszkanie); to znaczy są organellami osmoregulatorami.

W drożdżach

Wakuola drożdży ma ogromne znaczenie dla procesów autofagicznych, to znaczy wewnątrz recyklingu lub eliminacji związków komórkowych, a także nieprawidłowych białek i innych cząsteczek (które są oznaczone dla ich „dostarczania” w wakuoli).

Działa w utrzymaniu pH komórkowego i przechowywania substancji takich jak jony (jest bardzo ważne dla homeostazy wapnia), fosforany i polifosforany, aminokwasy itp. Wakuola drożdży bierze również udział w „pexofagii”, która jest procesem degradacji kompletnych organelli.

Rodzaje wakuoli

Istnieją cztery główne typy wakuoli, które są głównie różnicowane przez ich funkcje. Niektóre z cechami niektórych konkretnych organizmów, podczas gdy inne są szeroko rozpowszechnione.

Wakuole trawienne

Ten rodzaj wakuoli jest tym, który występuje głównie w organizmach pierwotniaków, chociaż znaleziono je również u niektórych „niższych” zwierząt i w komórkach fagocytowych niektórych „lepszych” zwierząt.

Może ci służyć: Axonema: Charakterystyka i skład

Jego wnętrze jest bogate w enzymy trawienne zdolne do degradacji białka i innych substancji do celów żywnościowych, ponieważ to, co jest degradowane, jest transportowane do cytosolu, gdzie jest stosowane do różnych celów.

Wakuolu do przechowywania

W języku angielskim są znani jako "Wakuole SAP”I są tymi, które charakteryzują komórki roślinne. Są to przedziały pełne cieczy, a jej membrana (ton) ma złożone systemy transportu do wymiany substancji między światłem a cytosolem.

W niedojrzałych komórkach wakuole te są małe, a jako dojrzała roślina łączą się, tworząc dużą centralną wakuola.

Wewnątrz zawierają wodę, węglowodany, sole, białka, produkty odpadowe, rozpuszczalne pigmenty (antocyjany i antoksantyny), lateks, alkaloidy itp.

Pullowe lub skurczowe wakuolu

Wakuole skurczowe lub pulsacyjne znajdują się w wielu jednokomórkowych protogach i glonach słodkowodnych. Są specjalizowane w osmotycznym utrzymaniu komórek i dla tego mają bardzo elastyczną błonę, która umożliwia wydalenie cieczy lub wprowadzenie tego samego.

Aby wykonać swoje funkcje, ten rodzaj wakuoli przechodzi ciągłe cykliczne zmiany, podczas których stopniowo puchną (są wypełnione płynem, procesem znanym jako rozkurcz), aż osiągną rozmiar krytyczny.

Następnie, w zależności od warunków i wymagań komórek, wakuola nagle zawiera kontrakty (pusta, proces znany jako skurcz), wydalając całą swoją zawartość w kierunku przestrzeni pozakomórkowej.

Wakuole powietrzne lub gazowe

Ten rodzaj wakuoli został opisany tylko w organizmach prokariotycznych, ale różni się od reszty wakuoli eukariotycznych, w których nie jest ograniczona przez typową błonę (komórki prokariotyczne nie mają wewnętrznych układów błonowych).

Wakuole gazowe lub powietrzne „pseudovacuolas” to zestaw małych struktur pełnych gazów wytwarzanych podczas metabolizmu bakteryjnego i są pokryte warstwą białka. Mają one funkcje flotacji, ochrony promieniowania i odporności mechanicznej.

Bibliografia

1. Eisenach, c., Francisco, r., I Martinoia i. (N.D.). Plan wakuoli. Obecna biologia, 25(4), R136-R137.
2. Lodish, h., Berk, a., Kaiser, c. DO., Krieger, m., Bretscher, a., Ploegh, godz.,... Martin, K. (2003). Biologia komórek molekularnych (Ed.). Freeman, w. H. & Firma.
3. Martinoia, e., Mimura, t., Hara-Nishimura, i., & Shiratake, k. (2018). Wieloaspektowa role wakuoli roślin. Fizjologia roślin i komórki, 59(7), 1285-1287.
4. Matile, str. (1978). Biochemia i funkcja wakuoli. Coroczny przegląd fizjologii roślin, 29(1), 193-213.
5. Pupas, g. D., & Brandt, p. W. (1958). Dobra struktura wakuoli skurczowej w Amoebie. Journal of Cell Biology, 4(4), 485-488.