Vacuolele sunt organite intracelulare care sunt separate de mediul citosolic printr-o membrană. Acestea se găsesc în multe tipuri de celule diferite, atât procariote, cât și eucariote, precum și în organisme unicelulare și multicelulare..
Termenul „vacuol” a fost inventat de biologul francez Félix Dujardin în 1841, pentru a se referi la un spațiu intracelular „gol” pe care l-a observat în interiorul unui protozoar. Cu toate acestea, vacuolele sunt deosebit de importante la plante și tocmai la aceste ființe vii au fost studiate mai detaliat..
În celulele în care se găsesc, vacuolele îndeplinesc multe funcții diferite. De exemplu, acestea sunt organite foarte versatile și funcțiile lor depind adesea de tipul de celulă, de tipul de țesut sau organ de care aparțin și de stadiul de viață al organismului..
Astfel, vacuolele pot exercita funcții în depozitarea substanțelor energetice (alimente) sau a ionilor și a altor substanțe dizolvate, în eliminarea deșeurilor, în interiorizarea gazelor pentru flotație, în depozitarea lichidelor, în menținerea pH-ului, printre alții.
În drojdie, de exemplu, vacuolele se comportă ca omologul lizozomilor din celulele animale, deoarece acestea sunt pline de enzime hidrolitice și proteolitice care îi ajută să se degradeze diferite tipuri de molecule din interior..
În general sunt organite sferice a căror dimensiune variază în funcție de specie și de tipul de celulă. Membrana sa, cunoscută în plante ca tonoplast, are diferite tipuri de proteine asociate, multe dintre ele legate de transportul către și de la interiorul vacuolei.
Vacuolele se găsesc într-o mare varietate de organisme, cum ar fi toate plantele terestre, algele și majoritatea ciupercilor. De asemenea, au fost găsite în multe protozoare, iar „organele” similare au fost descrise la unele specii de bacterii..
Structura sa, așa cum era de așteptat, depinde în special de funcțiile sale, mai ales dacă ne gândim la proteinele integrale ale membranei care permit trecerea diferitelor substanțe în sau din vacuol..
În ciuda acestui fapt, putem generaliza structura unei vacuole ca un organet sferic citosolic care este compus dintr-o membrană și un spațiu intern (lumen).
Cele mai remarcabile caracteristici ale diferitelor tipuri de vacuole depind de membrana vacuolară. La plante, această structură este cunoscută sub numele de tonoplast și nu acționează doar ca o interfață sau separare între componentele citosolice și luminale ale vacuolului, ci, la fel ca membrana plasmatică, este o membrană cu permeabilitate selectivă..
În diferitele vacuole, membrana vacuolară este traversată de diferite proteine membranare integrale care au funcții în pomparea protonilor, în transportul proteinelor, în transportul soluțiilor și în formarea canalelor..
Astfel, atât în membrana vacuolilor prezenți în plante, cât și în cea a protozoarelor, drojdiilor și ciupercilor, prezența proteinelor poate fi descrisă ca:
Interiorul vacuolelor, cunoscut și sub denumirea de lumen vacuolar, este un mediu în general lichid, de multe ori bogat în diferite tipuri de ioni (încărcați pozitiv și negativ)..
Datorită prezenței aproape generalizate a pompelor de protoni în membrana vacuolară, lumenul acestor organite este de obicei un spațiu acid (unde există cantități mari de ioni de hidrogen).
Multe dovezi experimentale sugerează că vacuolele celulelor eucariote derivă din căile interne de biosinteză și endocitoză. Proteinele inserate în membrana vacuolară, de exemplu, provin din calea secretorie timpurie, care apare în compartimentele corespunzătoare reticulului endoplasmatic și complexului Golgi..
În plus, în timpul procesului de formare a vacuolelor, apar evenimente de endocitoză a substanțelor din membrana plasmatică, evenimente de autofagie și evenimente de transport direct de la citosol la lumenul vacuolar..
După formarea lor, toate proteinele și moleculele găsite în interiorul vacuolelor ajung acolo în principal datorită sistemelor de transport legate de reticulul endoplasmatic și complexului Golgi, unde fuziunea veziculelor de transport cu membrana vacuolară.
La fel, proteinele de transport localizate în membrana vacuolelor participă activ la schimbul de substanțe între compartimentele citosolice și vacuolare..
În celulele vegetale, vacuolele ocupă, în multe cazuri, mai mult de 90% din volumul citosolic total, deci sunt organite care sunt strâns legate de morfologia celulară. Acestea contribuie la expansiunea celulelor și la creșterea organelor și țesuturilor plantelor.
Deoarece celulele vegetale nu au lizozomi, vacuolele exercită funcții hidrolitice foarte similare, deoarece acestea funcționează în degradarea diferiților compuși extra și intracelulari.
Au funcții cheie în transportul și depozitarea substanțelor precum acizi organici, glicozide, conjugați glutation, alcaloizi, antociani, zaharuri (concentrații mari de mono, di și oligozaharide), ioni, aminoacizi, metaboliți secundari etc..
Vacuolele din plante sunt, de asemenea, implicate în sechestrarea compușilor toxici și a metalelor grele, cum ar fi cadmiul și arsenicul. La unele specii, aceste organite posedă, de asemenea, enzime de nuclează, care acționează pentru apărarea celulelor împotriva agenților patogeni..
Vacuolele vegetale sunt considerate de mulți autori ca fiind clasificate ca vacuole vegetative (litice) sau vacuole de stocare a proteinelor. În semințe, vacuolele de depozitare sunt cele care predomină, în timp ce în restul țesuturilor vacuolele sunt litice sau vegetative.
Vacuolele contractile ale protozoarelor previn liza celulară prin efecte osmotice (legate de concentrația de substanțe dizolvate intracelulare și extracelulare) prin eliminarea periodică a excesului de apă din interiorul celulelor atunci când acestea ating o dimensiune critică (pe punctul de a exploda); adică sunt organite osmoregulatorii.
Vacuolul de drojdie este de cea mai mare importanță pentru procesele autofagice, adică, în cadrul acestuia, are loc reciclarea sau eliminarea deșeurilor de compuși celulari, precum și proteine aberante și alte tipuri de molecule (care sunt etichetate pentru "Livrarea" lor în vacuol).
Funcționează în menținerea pH-ului celular și în depozitarea substanțelor precum ioni (este foarte important pentru homeostazia calciului), fosfați și polifosfați, aminoacizi etc. Vacuola de drojdie participă, de asemenea, la „pexofagie”, care este procesul de degradare a organelor întregi.
Există patru tipuri principale de vacuole, care diferă în principal prin funcțiile lor. Unele cu caracteristici ale unor organisme particulare, în timp ce altele sunt mai larg distribuite.
Acest tip de vacuol este cel întâlnit în principal în organismele protozoare, deși a fost găsit și la unele animale „inferioare” și în celulele fagocitare ale unor animale „superioare”..
Interiorul său este bogat în enzime digestive capabile să degradeze proteinele și alte substanțe în scopuri alimentare, deoarece ceea ce este degradat este transportat în citosol, unde este utilizat în diferite scopuri..
În engleză sunt cunoscuți ca „sap vacuole”Și sunt cele care caracterizează celulele vegetale. Sunt compartimente umplute cu lichid și membrana lor (tonoplastul) are sisteme complexe de transport pentru schimbul de substanțe între lumen și citosol..
În celulele imature, aceste vacuole sunt de dimensiuni mici și, pe măsură ce planta se maturizează, se fuzionează pentru a forma un vacuol central mare..
În interior conțin apă, carbohidrați, săruri, proteine, produse reziduale, pigmenți solubili (antocianine și antoxantine), latex, alcaloizi etc..
Vacuolele contractile sau pulsatile se găsesc în mulți protiști unicelulari și alge de apă dulce. Sunt specializați în întreținerea osmotică a celulelor și pentru aceasta au o membrană foarte flexibilă, care permite expulzarea lichidului sau introducerea acestuia.
Pentru a-și exercita funcțiile, acest tip de vacuole suferă modificări ciclice continue în timpul cărora se umflă treptat (se umplu cu fluid, un proces cunoscut sub numele de diastolă) până când ating o dimensiune critică..
Apoi, în funcție de condițiile și cerințele celulare, vacuola se contractă brusc (se golește, un proces cunoscut sub numele de sistolă), expulzând tot conținutul său în spațiul extracelular..
Acest tip de vacuol a fost descris doar la organismele procariote, dar diferă de restul vacuolelor eucariote prin faptul că nu este delimitat de o membrană tipică (celulele procariote nu au sisteme de membrană internă)..
Vacuolele gazoase sau „pseudovacuolele” aeriene sunt un set de structuri mici umplute cu gaze care sunt produse în timpul metabolismului bacterian și sunt acoperite de un strat de proteine. Acestea au funcții în flotație, protecție împotriva radiațiilor și rezistență mecanică.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.