Was ist Vakuolen? Funktionen einer Vakuole 10P

Was ist Vakuolen?

Eine Vakuole ist eine Organelle in Zellen, die verschiedene Lösungen oder Materialien enthält. Dies schließt Lösungen ein, die erstellt wurden und gespeichert oder ausgeschieden werden, sowie solche, die von der Zelle phagozytiert oder verschlungen wurden. Eine Vakuole ist einfach eine Kammer, die von einer Membran umgeben ist, die verhindert, dass das Cytosol dem Inhalt im Inneren ausgesetzt wird. Da Vakuolen von semipermeablen Membranen umgeben sind, lassen sie nur bestimmte Moleküle durch.

Vakuolen struktur

Eine Vakuole hat eine breite Definition und umfasst eine Vielzahl von membrangebundenen Säcken. Die Membranen bestehen aus Phospholipiden, aber jeder Organismus kann leicht unterschiedliche Phospholipide verwenden. In die Membranen sind Proteine eingebettet, die Moleküle durch die Membran transportieren oder ihr Struktur verleihen können. Verschiedene Kombinationen dieser Proteine ermöglichen es verschiedenen Vakuolen, unterschiedliche Materialien zu handhaben und zu halten.

In jedem Organismus bewirken unterschiedliche Genetiken, dass unterschiedliche Proteine in die Membran der Vakuole eingebettet werden, wodurch unterschiedliche Moleküle durchgelassen werden und die Vakuolen unterschiedliche Eigenschaften erhalten. Die meisten Pflanzenzellen haben sich entwickelt, um Vakuolen als Wasserspeicherorganellen zu verwenden, die der Zelle eine Vielzahl von Funktionen bieten. Tiere verlassen sich nicht auf diesen Wasserspeicher für die Steifheit ihrer Form und verwenden ihre Vakuolen für die Lagerung verschiedener Produkte sowie für Exozytose und Endozytose.

Funktionen einer Vakuole

Wasser Lager

In Pflanzen nimmt eine große Vakuole den größten Teil der Zelle ein. Diese Vakuole ist von dem Tonoplasten umgeben, einer Art zytoplasmatischer Membran, die sich dehnen und mit einer Lösung füllen kann, die als Zellsaft bekannt ist. Die Vakuole füllt sich auch mit Protonen aus dem Cytosol und erzeugt eine saure Umgebung innerhalb der Zelle. Die Vakuole kann dann den erzeugten chemischen Gradienten verwenden, um Materialien in die Vakuole hinein und aus dieser heraus zu transportieren, eine Art von Bewegung, die als Protonenantriebskraft bezeichnet wird. Dies schließt die Bewegung von Wasser und anderen Molekülen ein. Das Folgende ist ein Bild einer Pflanzenzelle und der Vakuole im Inneren.

Turgordruck

Pflanzen nutzen ihre Vakuolen für eine zweite Funktion, die für alle Pflanzen von größter Bedeutung ist. Wenn die Vakuole vollständig mit Wasser gefüllt ist, kann sie unter Druck gesetzt werden und eine Kraft auf die Zellwände ausüben. Obwohl die Kraft in jeder Zelle gering ist, können die Zellen durch diesen Turgordruck eine Form bilden und Wind, Regen und sogar Hagel standhalten. Obwohl holzige Pflanzen zusätzliche Proteine ​​und Fasern erzeugen, die ihnen helfen, hoch zu stehen, können viele nicht holzige Pflanzen allein durch Turgordruck eine Höhe von mehreren Fuß erreichen.

Während dies eine effiziente Möglichkeit für Pflanzen ist, sich selbst zu strukturieren, sinkt die Pflanze, wenn der pH-Wert nicht stimmt oder sie nicht genug Wasser haben. Wenn Sie sehen, dass Ihre Zimmerpflanzen hängen, stellen Sie sicher, dass sie Wasser haben. Oft werden sie durch ein schnelles Getränk innerhalb weniger Stunden von welk bis prall werden. Wenn dies nicht funktioniert, überprüfen Sie den pH-Wert des Bodens. Ohne die richtigen Bedingungen können die Wurzeln weder Wasser noch Nährstoffe aufnehmen, um sie in den Vakuolen der Zellen zu speichern, und die Pflanze welkt. Wenn Sie den pH-Wert ändern, versteift sich die Pflanze bis zum Anschlag.

Endozytose und Exozytose

Eine Vakuole wird immer dann verwendet, wenn eine große Menge an Substanz durch Endozytose aufgenommen oder durch Exozytose ausgeschieden wird. Viele pflanzliche und tierische Zellen nehmen Substanzen auf und müssen diese getrennt vom Cytosol lagern. Dies kann daran liegen, dass die Substanzen reaktiv sind. In diesem Fall verursachen sie unerwünschte Reaktionen. Dies könnte auch daran liegen, dass die Substanzen zelluläre Prozesse stören würden, weil sie zu groß sind. Lysosomen sind Vesikel, mit denen verdauliche Substanzen aufgenommen werden. Manchmal können diese Lysosomen zu einem großen Verdauungsvesikel verschmelzen, das Nährstoffe in einer sauren Umgebung verdauen und sie dann auf das Cytosol oder andere zu verwendende Organellen übertragen kann. Dieser Prozess ist Endozytose und variiert zwischen verschiedenen Zelltypen.

In die entgegengesetzte Richtung wirken viele Zellen als Sekretionszellen und müssen große Mengen verschiedener Substanzen produzieren und ausscheiden. Die Substanzen werden im endoplasmatischen Retikulum produziert, wandern zum Golgi-Apparat, um modifiziert und zur Verteilung markiert zu werden. Die Substanzen können dann in Vesikel gegeben werden. Die Vesikel wandern in das Zytoplasma und können vor der Ausscheidung in eine größere Vakuole übergehen. Dies ist als Exozytose bekannt. Die Vakuolen, die unterschiedliche Substanzen hin und her tragen, variieren in ihrer Struktur in verschiedenen Zellen und sogar innerhalb von Zellen, wenn sie unterschiedliche Funktionen haben. Eine Tierzelle kann viele Vakuolen enthalten, die viele Funktionen erfüllen. Ein Beispiel für eine Tierzelle und ihre Vakuolen ist unten zu sehen. Die kleinere unbeschriftete Kugel wären Vesikel. Sobald sie miteinander verschmelzen, werden sie auch als Vakuolen betrachtet.

Andere Speicherfunktionen

Vakuolen können viele verschiedene Arten von Molekülen speichern. Fettzellen speichern beispielsweise große Mengen an Lipiden in spezialisierten Vakuolen. Dies ermöglicht es einzelnen Zellen, eine große Menge Fett zu speichern, die Organismen bei geringen Ressourcen verwenden können. Die Erweiterbarkeit der Vakuole bedeutet, dass ein Organismus zunehmen oder abnehmen kann, ohne dass zu viele Zellen erzeugt werden oder verloren gehen. In anderen Fällen werden Vakuolen von Organismen verwendet, um ganze Ökosysteme zu schaffen, in denen symbiotische Organismen leben können. Korallenpolypen fressen häufig Algen durch Endozytose, aber die Algen dürfen in Vakuolen innerhalb der Koralle leben. Dadurch kann die Koralle den Sauerstoff und die Nährstoffe gewinnen, die von den Algen abgegeben werden.

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