Was ist eine Vakuole und was bewirkt sie? Eine Vakuole ist eine Struktur, die in Zellen von Tieren, Pflanzen, Bakterien, Protisten und Pilzen vorkommt. Es ist eines der größten Organellen in Zellen und hat die Form eines großen Beutels. Vakuolen haben eine einfache Struktur: Sie sind von einer dünnen Membran umgeben und mit Flüssigkeit und allen Molekülen, die sie aufnehmen, gefüllt. Sie ähneln Vesikel, einer anderen Organelle, da es sich bei beiden um membrangebundene Säcke handelt, aber Vakuolen sind deutlich größer als Vesikel und sind es auch entsteht, wenn mehrere Vesikel miteinander verschmelzen.
Die 4 Hauptfunktionen der Vakuole
Was macht die Vakuole? Die Hauptfunktion von Vakuolen besteht darin, verschiedene Substanzen und Moleküle festzuhalten; Sie fungieren im Grunde wie die Speichereinheit der Zelle. Im Folgenden sind einige wichtige Vakuolenfunktionen aufgeführt, von denen viele mit der Speicherung von Materialien zusammenhängen, die die Zelle später benötigt oder die die Zelle schädigen können und daher entfernt werden müssen:
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Entfernen und lagern Sie Abfälle, die während der Autophagie entstehen (wenn ein Teil der Zelle aufgrund von Alter oder Beschädigung abgebaut wird).
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Entfernen und lagern Sie schädliche Fremdprodukte, damit sie die Zelle nicht beschädigen
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Wasser aufbewahren
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Speichern Sie Nährstoffe wie Lipide, Proteine und Kohlenhydrate
Die genauen Funktionen einer Vakuole hängen jedoch von der Art der Zelle ab, in der sie sich befindet. In den folgenden Abschnitten gehen wir auf zusätzliche Funktionen ein, die Vakuolen haben können, je nachdem, ob sie sich in Tier-, Pflanzen-/Pilz-, Bakterien- oder Protistenzellen befinden.
Struktur und Funktion von Vakuolen in tierischen Zellen
Vakuolen in tierischen Zellen speichern meist Stoffe; Sie werden nicht so sehr für den Abbau von Substanzen benötigt, da dies Lysosomen, ein weiteres Organell in tierischen Zellen, tun. Vakuolen tierischer Zellen sind typischerweise klein und jede Zelle kann mehrere Vakuolen enthalten. Vakuolen können je nach Zelltyp unterschiedliche Substanzen speichern. In Fettzellen beispielsweise speichern Vakuolen häufig große Mengen an Lipiden.
Vakuolen in tierischen Zellen helfen auch bei den Prozessen der Endozytose und Exozytose. Bei der Endozytose werden Substanzen, die sich nicht passiv durch die Zellmembran bewegen können, aktiv in die Zelle transportiert. Zu diesen Substanzen kann alles gehören, von Nährstoffen über Toxine bis hin zu Zelltrümmern. Exozytose ist das Gegenteil; Dabei handelt es sich um den Prozess, bei dem Moleküle aktiv aus einer Zelle herausbewegt werden.
Während dieser Prozesse werden die Substanzen in der Vakuole gespeichert oder abgebaut, bevor bzw. nachdem sie in die Zelle hinein bzw. aus der Zelle transportiert werden.
Parallelverarbeitung
Struktur und Funktion von Vakuolen in Pflanzen- und Pilzzellen
Im Gegensatz zu tierischen Zellen Pflanzenzellen enthalten typischerweise nur eine Vakuole pro Zelle (oft als zentrale Vakuole bezeichnet), und die darin enthaltene Vakuole ist viel größer als die in tierischen Zellen. Zentralvakuolen von Pflanzenzellen nehmen einen enormen Prozentsatz der Zelle ein, manchmal über 90 % des Zellraums, obwohl 30–50 % häufiger vorkommen.
Die Vakuolen in reifen Pflanzenzellen sind von einer zusätzlichen dünnen Membran umgeben, die Tonoplast genannt wird. Der Tonoplast hilft der Vakuole, ihre Struktur beizubehalten, sodass die Vakuole ihre Form behalten kann. Vakuolen in Pflanzen- und Pilzzellen erfüllen jedoch sehr ähnliche Funktionen; Pilzzellvakuolen sind typischerweise viel kleiner als Pflanzenzellvakuolen, und jede Pilzzelle kann mehr als eine Vakuole enthalten (ähnlich wie tierische Zellen).
Vakuolen in Pflanzen- und Pilzzellen erfüllen mehr Funktionen als Vakuolen in anderen Zelltypen ; Sie sind ein entscheidender Faktor, um die Pflanze/Pilze am Leben und gesund zu halten. Da Pilze und Pflanzenzellen keine Lysosomen enthalten, bauen die Vakuolen in diesen Zellen auch mehr Materialien ab als in tierischen Zellen. Zusätzlich zu den im vorherigen Abschnitt aufgeführten Funktionen haben Vakuolen in Pflanzen- und Pilzzellen auch:
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Achten Sie auf den richtigen pH-Wert: Die Vakuole hält das Zytoplasma in der Zelle sauer, sodass Enzyme verschiedene Moleküle abbauen können. Die Vakuole senkt den pH-Wert, indem sie Protonen aus dem Zytosol der Zelle in die Vakuole transportiert.
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Wasser aufbewahren: Die Vakuole kann die Protonenantriebskraft nutzen, einen chemischen Gradienten, der zum Transport von Materialien in die Zelle und aus dieser heraus verwendet wird, um Wasser zu speichern, wodurch die Pflanze in Dürreperioden länger überleben kann.
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Turgordruck aufrechterhalten: Der Turgordruck ist der Druck des Hauptbereichs der Zelle gegen die Zellwand. Dies ist eine der Möglichkeiten, wie Pflanzen und Bäume nicht schlaff werden und groß und stark werden. Denken Sie an frischen, knackigen Salat im Vergleich zu schlaffem Salat. Erstere haben einen hohen Turgordruck. Tonoplasten in Vakuolen steuern den Turgordruck, indem sie ein bestimmtes Ionengleichgewicht aufrechterhalten, wodurch die Vakuole an der Zellwand anschwillt.
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Größe der Zelle anpassen: Da Vakuolen in Pflanzenzellen sehr groß sein können, spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung, wie groß oder klein eine bestimmte Pflanzenzelle ist, was wiederum die Größe verschiedener Teile der Pflanze beeinflussen kann.
Auf diesem Bild können Sie sehen, wie viel größer die Vakuole (große blaue Struktur) in einer Pflanzenzelle im Vergleich zu einer tierischen Zelle ist.Quelle: Wikipedia-Commons
Lokaldatum
Struktur und Funktion von Vakuolen in Bakterienzellen
Nicht alle Arten von Bakterien haben Zellen, die Vakuolen enthalten, aber diejenigen, die Vakuolen enthalten, Sie werden hauptsächlich zur Lagerung verwendet. Bei manchen Schwefelbakterienarten sind die Vakuolen besonders groß; Bei diesen Bakterien können die Vakuolen genauso viel Platz oder mehr einnehmen wie Vakuolen in Pflanzenzellen, nämlich bis zu 98 % der Zellfläche. Diese Vakuolen werden häufig zur Speicherung von Nitrationen zur späteren Verwendung durch die Zelle verwendet.
Einige Cyanobakterien besitzen auch Vakuolen, die für Gase durchlässig sind. Gase können in die Vakuole hinein oder aus ihr heraus bewegt werden, was den Bakterien die Möglichkeit gibt, ihren Auftrieb zu kontrollieren.
Struktur und Funktion von Vakuolen in protistischen Zellen
Protisten enthalten eine bestimmte Art von Vakuole, die als a bezeichnet wird kontraktile Vakuole. Diese Vakuole dient nicht zur Speicherung, sondern reguliert die Wassermenge in einer Zelle (sogenannte Osmoregulation). Protisten, die im Süßwasser leben, können zu viel Wasser in ihre Zellen aufnehmen, was zum Platzen dieser Zellen führen kann. Die kontraktile Vakuole verhindert dies, indem sie sich zusammenzieht und Wasser aus der Zelle ausstößt.
Einige Protisten haben eine kontraktile Vakuole pro Zelle, andere mehrere. Bei Flagellaten wie z Euglena, Die kontraktile Vakuole bleibt innerhalb der Zelle stationär, aber in Amöbe, Es ändert seine Position basierend auf den Bewegungen des Protisten. In Amöbe, Kontraktile Vakuolen sammeln auch den von der Zelle produzierten Abfall.
Dereferenzierungszeiger
Zusammenfassung: Vakuolendefinition
Eine Vakuole ist ein Organell, das in vielen Zelltypen vorkommt, darunter Tier-, Pflanzen-, Pilz-, Bakterien- und Protistenzellen. Die Hauptfunktion der Vakuole besteht darin, Substanzen zu speichern, Typischerweise handelt es sich dabei entweder um Abfall- oder Schadstoffe oder um nützliche Substanzen, die die Zelle später benötigt.
Vakuolen sind in Pflanzenzellen am wichtigsten, wo sie zusätzliche Funktionen haben, wie zum Beispiel die Aufrechterhaltung des richtigen pH-Werts und Turgordrucks, den die Pflanze zum Gedeihen benötigt.
Was kommt als nächstes?
Jetzt kennen Sie Vakuolen, aber was ist mit dem Rest der Zelle? Das c Die Ellentheorie ist ein wichtiges biologisches Konzept, das Sie kennen müssen. und Sie können alles darüber erfahren in unserem ausführlichen Leitfaden zur Zelltheorie.
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