Vakuol

Vad är vakuoler?

Vacuoler är intracellulära organeller som är separerade från den cytosoliska miljön med hjälp av ett membran. De finns i många olika typer av celler, både prokaryoter och eukaryoter, liksom i encelliga och multicellulära organismer.

Termen "vakuola" myntades av den franska biologen Félix Dujardin 1841 för att hänvisa till ett "tomt" intracellulärt utrymme som observerade i en protozoan. Men vakuoler är särskilt viktiga i växter och det är i dessa levande varelser som har studerats mer detaljerat.

Eukaryotcellvakuum

I cellerna där de är, tränar vakuolerna många olika funktioner. Till exempel är de mycket mångsidiga organeller och deras funktioner beror ofta på typen av cell, den typ av vävnad eller organ som de tillhör och organismens livsstadion.

Således kan vakuoler utöva funktioner i lagring av energibesätt (livsmedel) eller joner och andra lösta ämnen, vid eliminering av avfallsmaterial, vid internalisering av gaser för flotation, i lagring av vätskor, vid underhåll av underhållet av underhållet pH, bland andra.

I jäst, till exempel, uppför sig vakuoler som motsvarigheten till lysosomer i djurceller, eftersom de är fulla av hydrolytiska och proteolytiska enzymer som hjälper dem att försämra olika typer av molekyler inuti inuti.

Det är i allmänhet sfäriska organeller vars storlek varierar med arten och med celltypen. Dess membran, känt i växter som tonplast, har olika typer av tillhörande proteiner, många av dem relaterade till transport till och inifrån vakuola.

Vakuolstruktur

Schema för en växtcell där vakuola och dess membran indikeras, tonen (källa: Mariana Ruiz [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)] via Wikimedia Commons)

Vakuol finns i en mängd olika organismer som alla markväxter, alger och de flesta svampar. De har också hittats i många protozoer, och liknande "organeller" har beskrivits i vissa arter av bakterier.

Dess struktur beror, som förväntat, särskilt på dess funktioner, särskilt om vi tänker på omfattande membranproteiner som tillåter passering av olika ämnen mot det inre eller på utsidan av vakuola.

Trots detta kan vi generalisera strukturen hos en vakuol som en sfärisk cytosolisk organell som består av ett membran och ett internt utrymme (lumen).

Kan tjäna dig: spermatogenes

Vakuolär membran

De mest framstående egenskaperna hos de olika typerna av vakuoler beror på det vakuolära membranet. I växter är denna struktur känd som tonen och inte bara utövar gränssnitts- eller separationsfunktioner mellan cytosoliska och luminalkomponenter i vakuolen, utan, liksom plasmamembranet, är det ett membran med selektiv permeabilitet.

I olika vakuoler korsas det vakuolära membranet av olika membranens omfattande proteiner som har funktioner i protoner som pumpar, i proteintransport, vid transport av lösningar och i bildandet av kanaler.

Paramecio, deras vakuoler färgas i blått. Källa: Stjepo [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]

Således, både i membranet i de vakuoler som finns i grönsaker och i protozoer, jäst och svampar, närvaron av proteiner och:

• Protoner pumpar eller h+-atpasas
• Pyrofosfatesiska eller H+-Pasas-protoner bomber
• Protoner anti -transportörer (Na+/k+; na+/h+; ca+2/h+)
• ABC Family Transporters (ATP-bindande kassett Transportörer)
• Multidrogi- och toxinstransportörer
• Tungmetalltransportörer
• Vakuolära sockertransportörer
• Vattentransportörer

Vakuolär lumen

Vakuolernas inre, även känd som vakuolär lumen, är ett generellt flytande medium, ofta rikt på olika typer av joner (med positiv laddning och negativ belastning).

På grund av den nästan generaliserade närvaron av protonpumpar i det vakuolära membranet är lumen hos dessa organeller vanligtvis ett surt utrymme (där det finns ett stort antal vätejoner).

Vakuolbiogenes

Många experimentella bevis tyder på att eukaryotcellvakuoler härstammar från interna rutter för biosyntes och endocytos. Proteiner infogade i det vakuolära membranet, till exempel, kommer från den tidiga sekretoriska vägen, som äger rum i facken som motsvarar endoplasmatisk retikulum och Golgi -komplexet.

Under vacuolasbildningsprocessen inträffar dessutom substocytoshändelser från plasmamembranet, autofagihändelser och direkttransporthändelser från cytosolen till vakuolär lumen.

Efter deras bildning anländer alla proteiner och molekyler som är inne i vakuolerna främst tack vare transportsystemen relaterade till endoplasmatisk retikulum och Golgi -komplexet, där transporten av transport vinstockar kan uppstå med vakuolära membranet.

På samma sätt deltar transportproteiner belägna i vakuolmembranet, aktivt i utbyte av ämnen mellan cytosoliska och vakuolära fack.

Vakuolfunktioner

Tyg i en växt- och huvudcellorganeller

I växter

I växtceller ockuperar vakuoler i många fall mer än 90% av den totala cytosoliska volymen, så de är organeller som är nära besläktade med cellmorfologi. Bidra till cellutvidgning och tillväxten av grönsaksorgan och vävnader.

Kan tjäna dig: metafas

Eftersom växtceller saknar lyosomer utövar vakuoler mycket liknande hydrolytiska funktioner, eftersom de arbetar i nedbrytningen av olika extra och intracellulära föreningar.

De har nyckelfunktioner i transport och lagring av ämnen såsom organiska syror, glykosider, glutationskonjugat, alkaloider, antocyaniner, sockerarter (höga koncentrationer av mono, DI och oligosackarider), joner, aminosyror, sekundära metaboliter, etc.

Vegetabiliska vakuoler deltar också i kidnappningen av giftiga föreningar och tungmetall som kadmium och arsenik. I vissa arter har dessa organeller också nukleasenzymer, som fungerar i försvaret av celler mot patogener.

Många författare tror att vegetabiliska vakuoler klassificeras som vegetativa (litiska) eller proteinlagringsvakuoler. I frönna är lagringsvakuolerna de som dominerar, medan i resten av vävnaderna är vakuolerna litiska eller vegetativa.

I protozoer

De kontraktila vakuolerna hos protozoer undviker celllys på grund av osmotiska effekter (relaterade till koncentrationen av intracellulära och extracellulära lösta ämnen) genom att periodvis eliminera överskott av vatten i cellerna när de når en kritisk storlek (håller på att explodera); det vill säga de är osmoregulatorer organeller.

I jäst

The vacuola of yeasts is of the utmost importance for the autophagic processes, that is, inside the recycling or elimination of the cellular compounds, as well as of the aberrant proteins and other molecules (which are labeled for their "Delivery" in the Vacuola).

Det fungerar vid underhåll av cell -pH och i lagring av ämnen som joner (det är mycket viktigt för kalciumhomeostas), fosfater och polyfosfater, aminosyror, etc. Vakuola av jäst deltar också i "pexofagia", som är processen för nedbrytning av kompletta organeller.

Vacuoles typer

Det finns fyra huvudtyper av vakuoler, som huvudsakligen är differentierade av deras funktioner. Vissa med egenskaper hos vissa speciella organismer, medan andra är mer distribuerade.

Matsmältningsvakuol

Denna typ av vakuola är den som huvudsakligen finns i protozoiska organismer, även om de också har hittats i vissa "lägre" djur och i de fagocytiska cellerna hos vissa "överlägsna" djur.

Kan tjäna dig: axonema: egenskaper och komposition

Interiören är rik på matsmältningsenzymer som kan förnedra protein och andra ämnen för livsmedelsändamål, eftersom det som nedbryts transporteras till cytosol, där det används för olika ändamål.

Lagringsvakuol

På engelska är de kända som "SAP -vakuoler”Och det är de som kännetecknar växtceller. De är fack fulla av vätska och dess membran (tonen) har komplexa transportsystem för utbyte av ämnen mellan lumen och cytosol.

I omogna celler är dessa vakuoler små och, som den mogna växten, smälter de samman för att bilda en stor central vakuola.

Inuti innehåller de vatten, kolhydrater, salter, proteiner, avfallsprodukter, lösliga pigment (antocyaniner och antoxantiner), latex, alkaloider, etc.

Pulserande eller kontraktila vakuoler

Kontraktiga eller pulserande vakuoler finns i många encelliga protister och färskvattenalger. De är specialiserade på det osmotiska underhållet av cellerna och för detta har de ett mycket flexibelt membran, som möjliggör utvisning av vätska eller införandet av samma.

För att utöva sina funktioner går denna typ av vakuol genom kontinuerliga cykliska förändringar under vilka de gradvis sväller (de är fyllda med vätska, en process som kallas diastol) tills de når en kritisk storlek.

Beroende på förhållanden och cellkrav samarbetar sedan vakuolan plötsligt (tomt, en process som kallas systole), och utvisar allt innehåll mot det extracellulära utrymmet.

Luft- eller gasvakuoler

Denna typ av vakuola har endast beskrivits i prokaryota organismer, men skiljer sig från resten av de eukaryota vakuolerna där det inte avgränsas av ett typiskt membran (prokaryota celler har inte inre membransystem).

Gasvakuoler eller antenn "pseudovacuolas" är en uppsättning små strukturer fulla av gaser som produceras under bakteriell metabolism och täcks av ett skikt av protein. Dessa har funktioner i flotation, strålskydd och mekanisk motstånd.

Referenser

1. Eisenach, c., Francisco, r., & Martinoia, och. (n.d.). Vakuoler. Aktuell biologi, 25(4), R136-R137.
2. Lodish, h., Berk, A., Kaiser, c. TILL., Krieger, m., Bretscher, a., Ploegh, h.,... Martin, K. (2003). Molekylärcellbiologi (5: e upplagan.). Freeman, W. H. Och företag.
3. Martinoia, E., Mimura, t., Hara-Nishimura, jag., & Shiratake, K. (2018). Växtvakuolernas mångfacetterade roller. Växt- och cellfysiologi, 59(7), 1285-1287.
4. Matile, s. (1978). Biokemi och vakuoles funktion. Årlig översyn av växtfysiologi, 29(1), 193-213.
5. Pupas, G. D., & Brandt, s. W. (1958). Den fina strukturen i den kontraktila vakuolen i Amoeba. Journal of Cell Biology, 4(4), 485-488.