Vakuoly jsou intracelulární organely, které jsou od cytosolického prostředí odděleny membránou. Nacházejí se v mnoha různých typech buněk, jak prokaryotických, tak eukaryotických, stejně jako v jednobuněčných a mnohobuněčných organismech..
Termín „vakuola“ vytvořil francouzský biolog Félix Dujardin v roce 1841, aby odkazoval na „prázdný“ intracelulární prostor, který pozoroval uvnitř prvoků. Vakuoly jsou však zvláště důležité v rostlinách a právě u těchto živých bytostí byly podrobněji studovány..
V buňkách, kde se nacházejí, plní vakuoly mnoho různých funkcí. Například jsou to velmi všestranné organely a jejich funkce často závisí na typu buňky, typu tkáně nebo orgánu, ke kterému patří, a na životní fázi organismu..
Vakuoly tedy mohou vykonávat funkce při skladování energetických látek (potravin) nebo iontů a jiných rozpuštěných látek, při odstraňování odpadních materiálů, při internalizaci plynů pro flotaci, při skladování kapalin, při udržování pH, mezi ostatními.
Například v kvasinkách se vakuoly chovají jako protějšek lysosomů ve zvířecích buňkách, protože jsou plné hydrolytických a proteolytických enzymů, které jim pomáhají degradovat různé typy molekul uvnitř..
Obvykle se jedná o sférické organely, jejichž velikost se liší podle druhu a typu buňky. Jeho membrána, známá v rostlinách jako tonoplast, má různé typy asociovaných proteinů, mnoho z nich souvisí s transportem do a z vnitřku vakuoly.
Vakuoly se vyskytují v široké škále organismů, jako jsou všechny suchozemské rostliny, řasy a většina hub. Byly také nalezeny u mnoha prvoků a podobné „organely“ byly popsány u některých druhů bakterií..
Jeho struktura podle očekávání závisí zejména na jeho funkcích, zejména pokud uvažujeme o integrálních membránových proteinech, které umožňují průchod různých látek do nebo z vakuoly..
Navzdory tomu můžeme zobecnit strukturu vakuoly jako sférické cytosolické organely, která se skládá z membrány a vnitřního prostoru (lumen).
Nejvýznamnější charakteristiky různých typů vakuol závisí na vakuolární membráně. V rostlinách je tato struktura známá jako tonoplast a funguje nejen jako rozhraní nebo separace mezi cytosolickou a luminální složkou vakuoly, ale stejně jako plazmatická membrána je to membrána se selektivní permeabilitou..
V různých vakuolách prochází vakuolární membrána různými integrálními membránovými proteiny, které mají funkce při čerpání protonů, při transportu proteinů, při transportu roztoků a při tvorbě kanálů..
Takže jak v membráně vakuol přítomných v rostlinách, tak v membránách prvoků, kvasinek a hub lze přítomnost proteinů popsat jako:
Vnitřek vakuol, také známý jako vakuolární lumen, je obecně tekuté médium, mnohokrát bohaté na různé typy iontů (kladně a záporně nabité)..
Vzhledem k téměř generalizované přítomnosti protonových pump ve vakuolární membráně je lumen těchto organel obvykle kyselým prostorem (kde je velké množství iontů vodíku).
Mnoho experimentálních důkazů naznačuje, že vakuoly eukaryotických buněk pocházejí z vnitřních cest biosyntézy a endocytózy. Například proteiny vložené do vakuolární membrány pocházejí z rané sekreční dráhy, která se vyskytuje v kompartmentech odpovídajících endoplazmatickému retikulu a Golgiho komplexu..
Kromě toho během procesu tvorby vakuol dochází k událostem endocytózy látek z plazmatické membrány, k událostem autofagie a k událostem přímého transportu z cytosolu do vakuolárního lumenu..
Po jejich vzniku tam dorazí všechny proteiny a molekuly uvnitř vakuol hlavně díky transportním systémům souvisejícím s endoplazmatickým retikulem a komplexem Golgi, kde fúze transportních vezikul s vakuolární membránou.
Podobně se transportní proteiny umístěné v membráně vakuol aktivně podílejí na výměně látek mezi cytosolickým a vakuolárním oddílem..
V rostlinných buňkách vakuoly zabírají v mnoha případech více než 90% celkového objemu cytosolu, takže se jedná o organely, které úzce souvisí s morfologií buněk. Přispívají k expanzi buněk a růstu rostlinných orgánů a tkání.
Protože rostlinné buňky postrádají lysozomy, vakuoly mají velmi podobné hydrolytické funkce, protože fungují při degradaci různých extracelulárních sloučenin.
Mají klíčové funkce při transportu a skladování látek, jako jsou organické kyseliny, glykosidy, glutathionové konjugáty, alkaloidy, antokyany, cukry (vysoké koncentrace mono, di a oligosacharidů), ionty, aminokyseliny, sekundární metabolity atd..
Rostlinné vakuoly se také podílejí na sekvestraci toxických sloučenin a těžkých kovů, jako je kadmium a arsen. U některých druhů mají tyto organely také nukleázové enzymy, které chrání buňky před patogeny..
Rostlinné vakuoly považují mnozí autoři za klasifikované jako vegetativní (lytické) vakuoly nebo vakuoly pro skladování proteinů. V semenech převažují akumulační vakuoly, zatímco ve zbytku tkání jsou vakuoly lytické nebo vegetativní.
Kontraktilní vakuoly prvoků zabraňují lýze buněk osmotickými účinky (souvisejícími s koncentrací intracelulárních a extracelulárních látek) periodickým vylučováním přebytečné vody uvnitř buněk, když dosáhnou kritické velikosti (prasknou); to znamená, že jsou osmoregulační organely.
Kvasinková vakuola je nesmírně důležitá pro autofagické procesy, to znamená, že v ní dochází k recyklaci nebo eliminaci odpadních buněčných sloučenin, stejně jako aberantních proteinů a jiných typů molekul (které jsou označeny pro jejich „dodání“ do vakuoly).
Funguje při udržování buněčného pH a při skladování látek, jako jsou ionty (je velmi důležité pro homeostázu vápníku), fosfáty a polyfosfáty, aminokyseliny atd. Kvasinková vakuola se také účastní „pexophagia“, což je proces degradace celých organel.
Existují čtyři hlavní typy vakuol, které se liší hlavně funkcemi. Některé s charakteristikami některých konkrétních organismů, zatímco jiné jsou široce rozšířené.
Tento typ vakuoly se vyskytuje hlavně u prvoků, ačkoli byl také nalezen u některých „nižších“ zvířat a ve fagocytárních buňkách některých „vyšších“ zvířat..
Jeho vnitřek je bohatý na trávicí enzymy schopné odbourávat bílkoviny a další látky pro potravinářské účely, protože to, co se odbourává, se transportuje do cytosolu, kde se používá k různým účelům..
V angličtině jsou známé jako „míza vakuoly"A jsou to ty, které charakterizují rostlinné buňky." Jsou to oddíly naplněné tekutinou a jejich membrána (tonoplast) má komplexní transportní systémy pro výměnu látek mezi lumen a cytosol..
V nezralých buňkách mají tyto vakuoly malou velikost a jak rostlina dospívá, fúzují a tvoří velkou centrální vakuolu..
Uvnitř obsahují vodu, sacharidy, soli, bílkoviny, odpadní produkty, rozpustné pigmenty (antokyany a anthoxanthiny), latex, alkaloidy atd..
Kontraktilní nebo pulsatilní vakuoly se vyskytují v mnoha jednobuněčných prvcích a sladkovodních řasách. Specializují se na osmotickou údržbu buněk a mají k tomu velmi pružnou membránu, která umožňuje vypuzování kapaliny nebo její zavedení.
K výkonu svých funkcí prochází tento typ vakuol nepřetržitými cyklickými změnami, během nichž postupně bobtnají (plní se tekutinou, proces známý jako diastola), dokud nedosáhnou kritické velikosti..
Poté, v závislosti na podmínkách a buněčných požadavcích, se vakuola náhle smrští (vyprázdní, proces známý jako systola) a vypudí veškerý svůj obsah do extracelulárního prostoru..
Tento typ vakuoly byl popsán pouze u prokaryotických organismů, ale od ostatních eukaryotických vakuol se liší tím, že není ohraničen typickou membránou (prokaryotické buňky nemají vnitřní membránové systémy)..
Plynové vakuoly nebo vzdušné „pseudovacuoly“ jsou souborem malých struktur naplněných plyny, které vznikají během bakteriálního metabolismu a jsou pokryty vrstvou bílkovin. Mají funkce flotace, radiační ochrany a mechanické odolnosti.
Zatím žádné komentáře