Vakuolen

Was sind Vakuolen?

Vakuolen sind intrazelluläre Organellen, die durch eine Membran von der zytosolischen Umgebung getrennt sind. Sie sind in vielen verschiedenen Arten von Zellen, sowohl Prokaryoten als auch Eukaryoten sowie in einzelligen und mehrzelligen Organismen vorhanden.

Der Begriff "Vakuola" wurde 1841 vom französischen Biologen Félix Dujardin geprägt, um sich auf einen "leeren" intrazellulären Raum zu beziehen, der in einem Protozoan beobachtet wurde. Vakuolen sind jedoch in Pflanzen besonders wichtig und in diesen Lebewesen wurden detaillierter untersucht.

Eukaryot -Zellvakuum

In den Zellen, in denen sie sind, üben die Vakuolen viele verschiedene Funktionen aus. Zum Beispiel sind es sehr vielseitige Organellen, und ihre Funktionen hängen oft von der Art der Zelle, der Art des Gewebes oder des Organs ab, zu dem sie gehören, und das Lebensstadion des Organismus des Organismus.

Daher können Vakuolen Funktionen bei der Lagerung von Energiesubstanzen (Lebensmitteln) oder Ionen und anderen gelösten Stoffen bei der Beseitigung von Abfallmaterialien bei der Internalisierung von Gasen zur Flotation bei der Lagerung von Flüssigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Aufrechterhaltung der Ausübung ausüben PH unter anderem.

In Hefen zum Beispiel verhalten sich Vakuolen wie das Gegenstück von Lysosomen in tierischen Zellen, da sie voller hydrolytischer und proteolytischer Enzyme sind, die ihnen helfen, verschiedene Arten von Molekülen im Inneren abzubauen.

Es ist im Allgemeinen kugelförmige Organellen, deren Größe mit der Art und dem Zelltyp variiert. Seine Membran, die in Pflanzen wie Toneplast bekannt ist.

Vakuolenstruktur

Schema einer Pflanzenzelle, in der die Vakuola und ihre Membran angezeigt sind, der Ton (Quelle: Mariana Ruiz [CC BY-SA 4).0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)] über Wikimedia Commons)

Vakuolen finden sich in verschiedenen Organismen wie allen terrestrischen Pflanzen, Algen und den meisten Pilzen. Sie wurden auch in vielen Protozoen gefunden, und ähnliche "Organellen" wurden bei einigen Bakterienarten beschrieben.

Die Struktur hängt erwartungsgemäß insbesondere von seinen Funktionen ab, insbesondere wenn wir an umfassende Membranproteine ​​denken, die den Durchgang verschiedener Substanzen zum Innenraum oder zur Außenseite des Vakuolas ermöglichen.

Trotzdem können wir die Struktur einer Vakuole als sphärische zytosolische Organelle verallgemeinern, die aus einer Membran und einem inneren Raum besteht (Lumen).

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Vakuolarmembran

Die herausragendsten Eigenschaften der verschiedenen Vakuolen -Arten hängen von der Vakuolarmembran ab. In Pflanzen ist diese Struktur als Ton- und nicht nur Übungsgrenzflächen- oder Trennfunktionen zwischen den zytosolischen und luminalen Komponenten der Vakuole bekannt, sondern wie die Plasmamembran eine Membran mit selektiver Permeabilität.

In verschiedenen Vakuolen wird die Vakuolarmembran von verschiedenen Membran -umfassenden Proteinen überquert, die Funktionen beim Protonenpumpen, beim Proteintransport, beim Transport von Lösungen und in der Bildung von Kanälen aufweisen.

Pararecio, ihre Vakuolen sind blau gefärbt. Quelle: STJEPO [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)]]

So sowohl in der Membran der in Gemüse vorhandenen Vakuolen als auch in der von Protozoen, Hefen und Pilzen, das Vorhandensein von Proteinen und:

• Protonenpumpen oder H+-atpasas
• Pyrophosphatesen oder H+-Pasas-Protonen Bomben
• Protonen Anti -Transporter (Na+/K+; Na+/H+; Ca+2/H+)
• ABC Family Transporters (ATP-bindende Kassette Transporter)
• Multidrogie- und Toxinentransporter
• Schwermetalltransporter
• Vakuolare Zuckertransporter
• Wassertransporter

Vakuolarmes Lumen

Das Innere der Vakuolen, auch als vakuolares Lumen bekannt, ist ein allgemein flüssiges Medium, das häufig reich an verschiedenen Ionenarten (mit positiver Ladung und negativer Belastung) ist.

Aufgrund des fast verallgemeinerten Vorhandenseins von Protonikpumpen in der Vakuolarmembran ist das Lumen dieser Organellen normalerweise ein saurer Raum (wo es eine große Anzahl von Wasserstoffionen gibt).

Vacuolas -Biogenese

Viele experimentelle Beweise deuten darauf hin, dass Eukaryot -Zellvakuolen aus internen Routen der Biosynthese und Endozytose stammen. In die Vakuolarmembran eingefügte Proteine ​​stammen beispielsweise aus dem frühen Sekretionsweg, der in den Kompartimenten stattfindet, die dem endoplasmatischen Retikulum und dem Golgi -Komplex entsprechen.

Darüber hinaus treten während des Vakuolenbildungsprozesses Substanzendozytoseereignisse aus der Plasmamembran, Autophagieereignissen und direkten Transporteignissen vom Cytosol bis zum Vakuolar -Lumen auf.

Nach ihrer Bildung kommen alle Proteine ​​und Moleküle, die sich in den Vakuolen befinden.

Ebenso beteiligen sich Transportproteine ​​in der Vakuolas -Membran aktiv am Austausch von Substanzen zwischen zytosolischen und vakuolaren Kompartimenten.

Vakuolas Funktionen

Stoff einer Pflanze und Hauptzellorganellen

In Pflanzen

In Pflanzenzellen belegen Vakuolen in vielen Fällen mehr als 90% des gesamten zytosolischen Volumens, sodass es Organellen sind, die eng mit der Zellmorphologie verwandt sind. Zur Zellausdehnung und zum Wachstum von pflanzlichen Organen und Geweben beitragen.

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Da Pflanzenzellen Lyosomen fehlen, üben Vakuolen sehr ähnliche hydrolytische Funktionen aus, da sie beim Abbau verschiedener zusätzlicher und intrazellulärer Verbindungen arbeiten.

Sie haben Schlüsselfunktionen beim Transport und der Lagerung von Substanzen wie organischen Säuren, Glykosiden, Glutathionkonjugaten, Alkaloiden, Anthocyaninen, Zuckern (hohe Konzentrationen von Mono, DI und Oligosacchariden), Ionen, Aminosäuren, sekundäre Metabolite usw.

Pflanzenvakuolen nehmen auch an der Entführung von toxischen Verbindungen und Schwermetall wie Cadmium und Arsen teil. Bei einigen Arten haben diese Organellen auch Nuklease -Enzyme, die zur Verteidigung von Zellen gegen Krankheitserreger arbeiten.

Viele Autoren glauben, dass pflanzliche Vakuolen als vegetative (lithische) oder Proteinspeicher -Vakuolen eingestuft werden. In den Samen sind die Lagervakuolen diejenigen, die vorherrschen, während im Rest des Gewebes die Vakuolen lithisch oder vegetativ sind.

In Protozoen

Die kontraktilen Vakuolen von Protozoen vermeiden die Zelllyse aufgrund von osmotischen Wirkungen (zusammen mit der Konzentration intrazellulärer und extrazellulärer gelöster Stoffe), indem überschüssiges Wasser in den Zellen regelmäßig eliminiert wird, wenn sie eine kritische Größe erreichen (explodieren). Das heißt.

In Hefen

Die Vakuola von Hefen ist für die autophagischen Prozesse von größter Bedeutung, dh innerhalb des Recyclings oder Eliminierens der zellulären Verbindungen sowie der aberranten Proteine ​​und anderer Moleküle (die für ihre "Abgabe" in der Vakuola markiert sind).

Es arbeitet bei der Aufrechterhaltung des Zell -pH -Werts und bei der Lagerung von Substanzen wie Ionen (es ist sehr wichtig für Calciumhomöostase), Phosphate und Polyphosphate, Aminosäuren usw. Die Vakuola von Hefen beteiligt.

Arten von Vakuolen

Es gibt vier Haupttypen von Vakuolen, die hauptsächlich durch ihre Funktionen unterschieden werden. Einige mit Merkmalen bestimmter Organismen, während andere häufiger verteilt sind.

Verdauungsvakuolas

Diese Art von Vakuola ist diejenige, die hauptsächlich in Protozoenorganismen vorkommt, obwohl sie auch bei einigen "niedrigeren" Tieren und in den phagozytischen Zellen einiger "überlegener" Tiere gefunden wurden.

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Sein Interieur ist reich an Verdauenzymen, die für Lebensmittelzwecke Protein und andere Substanzen abbauen können, da das, was abgebaut wird, nach Cytosol transportiert wird, wo es für verschiedene Zwecke verwendet wird.

Speichervakuolen

In Englisch sind sie als "bekannt"Sap VakuolenUnd sie sind diejenigen, die Pflanzenzellen charakterisieren. Sie sind Kompartimente voller Flüssigkeit und ihre Membran (der Ton) verfügt über komplexe Transportsysteme für den Austausch von Substanzen zwischen Lumen und Cytosol.

In unreifen Zellen sind diese Vakuolen klein und als reife Pflanze zusammen, um eine große zentrale Vakuola zu bilden.

Im Inneren enthalten sie Wasser, Kohlenhydrate, Salze, Proteine, Abfallprodukte, lösliche Pigmente (Anthocyane und Antoxantine), Latex, Alkaloide usw.

Pulsatile oder kontraktile Vakuolen

Kontraktile oder pulsatile Vakuolen sind in vielen einzelligen Protisten und Süßwasseralgen vorhanden. Sie sind auf die osmotische Aufrechterhaltung der Zellen spezialisiert und haben dafür eine sehr flexible Membran, die die Ausweisung von Flüssigkeit oder die Einführung desselben ermöglicht.

Um ihre Funktionen auszuüben, durchläuft diese Art von Vakuolen kontinuierliche zyklische Veränderungen, in denen sie allmählich anschwellen (sie werden mit Flüssigkeit gefüllt, einem als Diastole bekannten Prozess), bis sie eine kritische Größe erreichen.

Dann, abhängig von den Bedingungen und Zellanforderungen.

Luft- oder Gasvakuolen

Diese Art von Vakuola wurde nur in prokaryotischen Organismen beschrieben, unterscheidet sich jedoch vom Rest der eukaryotischen Vakuolen, in denen sie durch eine typische Membran nicht abgrenzt wird (prokaryotische Zellen haben keine internen Membransysteme).

Gasvakuolen oder Luftspannung "Pseudovacuolas" sind eine Reihe kleiner Strukturen voller Gase, die während des Bakterienstoffwechsels erzeugt werden und von einer Proteinschicht bedeckt sind. Diese haben Funktionen in der Flotation, des Strahlungsschutzes und des mechanischen Widerstands.

Verweise

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