Vacuolas

Cosa sono i vacuole?

I vacuole sono organelli intracellulari che sono separati dall'ambiente citosolico per mezzo di una membrana. Si trovano in molti diversi tipi di cellule, sia procarioti che eucarioti, nonché in organismi unicellulari e multicellulari.

Il termine "vacuola" fu coniato dal biologo francese Félix Dujardin nel 1841, per riferirsi a uno spazio intracellulare "vuoto" che osservava all'interno di un protozoo. Tuttavia, i vacuoli sono particolarmente importanti nelle piante ed è in questi esseri viventi che sono stati studiati in modo più dettagliato.

Eucaryot Celluum

Nelle cellule dove si trovano, i vacuoli esercitano molte funzioni diverse. Ad esempio, sono organelli molto versatili e le loro funzioni dipendono spesso dal tipo di cellula, dal tipo di tessuto o organo a cui appartengono e dallo stadio della vita dell'organismo.

Pertanto, i vacuoli possono esercitare funzioni nello stoccaggio di sostanze energetiche (alimenti) o ioni e altri soluti, nell'eliminazione dei materiali di scarto, nell'internalizzazione dei gas per la flottazione, nella conservazione dei liquidi, nel mantenimento del mantenimento del mantenimento Ph, tra gli altri.

Nei lieviti, ad esempio, i vacuoli si comportano come la controparte dei lisosomi nelle cellule animali, in quanto sono pieni di enzimi idrolitici e proteolitici che li aiutano a degradare diversi tipi di molecole all'interno.

Sono generalmente organelli sferici le cui dimensioni variano con la specie e con il tipo di cellula. La sua membrana, nota in piante come Toneplast, ha diversi tipi di proteine ​​associate, molti dei quali legati al trasporto da e verso l'interno della vacuola.

Struttura di vacuolas

Schema di una cellula vegetale in cui sono indicati la vacuola e la sua membrana, il tono (fonte: Mariana Ruiz [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Le vacuole si trovano in una varietà di organismi come tutte le piante terrestri, le alghe e la maggior parte dei funghi. Sono stati anche trovati in molti protozoi e simili "organelli" sono stati descritti in alcune specie di batteri.

La sua struttura, come previsto, dipende soprattutto dalle sue funzioni, specialmente se pensiamo a proteine ​​di membrana complete che consentono il passaggio di diverse sostanze verso l'interno o verso l'esterno del vacuola.

Nonostante ciò, possiamo generalizzare la struttura di un vacuolo come organello citosolico sferico composto da una membrana e uno spazio interno (lume).

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Membrana vacuolare

Le caratteristiche più eccezionali dei diversi tipi di vacuoli dipendono dalla membrana vacuolare. Nelle piante, questa struttura è nota come tono e non solo esercita funzioni di interfaccia o separazione tra i componenti citosolici e luminali del vacuolo, ma, come la membrana plasmatica, è una membrana con permeabilità selettiva.

In diversi vacuoli, la membrana vacuolare è attraversata da diverse proteine ​​complete della membrana che hanno funzioni nel pompaggio dei protoni, nel trasporto proteico, nel trasporto di soluzioni e nella formazione di canali.

Paramecio, i loro vacuoli sono tinti in blu. Fonte: Stjepo [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

Pertanto, sia nella membrana dei vacuoli presenti nelle verdure che in quella di protozoi, lieviti e funghi, presenza di proteine ​​e:

• Protoni pompe o H+-Atpasas
• Bombe pirofosfatese o h+-pasas
• Protoni Anti -Transporter (Na+/K+; Na+/H+; Ca+2/H+)
• Trasportatori della famiglia ABC (Cassetta legante ATP Trasportatori)
• Trasportatori multidrogia e tossine
• Trasportatori di metalli pesanti
• Trasportatori di zucchero vacuolare
• Trasportatori d'acqua

Lume vacuolare

L'interno dei vacuoli, noto anche come lume vacuolare, è un mezzo generalmente liquido, spesso ricco di diversi tipi di ioni (con carica positiva e carico negativo).

A causa della presenza quasi generalizzata di pompe protoniche nella membrana vacuolare, il lume di questi organelli è normalmente uno spazio acido (dove esiste un gran numero di ioni idrogeno).

Biogenesi di vacuolas

Molte prove sperimentali suggeriscono che i vacuoli a cellule eucarioti derivano dalle rotte interne della biosintesi e dell'endocitosi. Le proteine ​​inserite nella membrana vacuolare, ad esempio, provengono dalla prima via secretoria, che si svolgono nei compartimenti corrispondenti al reticolo endoplasmatico e al complesso del Golgi.

Inoltre, durante il processo di formazione delle vacuole, gli eventi di endocitosi di sostanza si verificano dalla membrana plasmatica, dagli eventi di autofagia e dagli eventi di trasporto diretto dal citosol al lume vacuolare.

Dopo la loro formazione, tutte le proteine ​​e le molecole che si trovano all'interno dei vacuoli arrivano principalmente grazie ai sistemi di trasporto relativi al reticolo endoplasmatico e al complesso del Golgi, dove la fusione delle viti di trasporto può verificarsi con la membrana vacuolare.

Allo stesso modo, le proteine ​​di trasporto situate nella membrana a vacuola, partecipano attivamente allo scambio di sostanze tra compartimenti citosolici e vacuolari.

Funzioni Vacuolas

Tessuto di una pianta e organelli cellulari principali

Nelle piante

Nelle cellule vegetali i vacuoli occupano, in molti casi, oltre il 90% del volume citosolico totale, quindi sono organelli strettamente correlati alla morfologia cellulare. Contribuire all'espansione cellulare e alla crescita di organi e tessuti vegetali.

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Poiché le cellule vegetali mancano di liceni, i vacuoli esercitano funzioni idrolitiche molto simili, poiché funzionano nella degradazione di diversi composti extra e intracellulari.

Hanno funzioni chiave nel trasporto e nella conservazione di sostanze come acidi organici, glicosidi, coniugati di glutatione, alcaloidi, antociani, zuccheri (alte concentrazioni di mono, DI e oligosaccaridi), ioni, aminoacidi, metaboliti secondari, ecc.

Le vacuole vegetali partecipano anche al rapimento di composti tossici e metalli pesanti come cadmio e arsenico. In alcune specie, questi organelli hanno anche enzimi nucleasi, che lavorano nella difesa delle cellule contro i patogeni.

Molti autori ritengono che i vacuole vegetali siano classificati come vacuoli vegetali (litici) o di conservazione delle proteine. Nei semi, i vacuoli di stoccaggio sono quelli che predominano, mentre nel resto dei tessuti i vacuoli sono litici o vegetativi.

In Protozoa

I vacuoli contrattili dei protozoi evitano la lisi cellulare a causa di effetti osmotici (correlati alla concentrazione di soluti intracellulari ed extracellulari) eliminando periodicamente l'acqua in eccesso all'interno delle cellule quando raggiungono una dimensione critica (in procinto di esplodere); Cioè, sono organelli di Osmoregulators.

Nei lieviti

Il vacuola dei lieviti è della massima importanza per i processi autofagici, ovvero all'interno del riciclaggio o dell'eliminazione dei composti cellulari, nonché delle proteine ​​aberranti e di altre molecole (che sono etichettate per la loro "consegna" nel vacuola).

Funziona nel mantenimento del pH cellulare e nella conservazione di sostanze come ioni (è molto importante per l'omeostasi del calcio), fosfati e polifosfati, aminoacidi, ecc. La vacuola dei lieviti partecipa anche alla "pexofagia", che è il processo di degrado degli organelli completi.

Tipi di vacuoli

Esistono quattro tipi principali di vacuole, che sono principalmente differenziati dalle loro funzioni. Alcuni con caratteristiche di alcuni organismi particolari, mentre altri sono più ampiamente distribuiti.

Vacuole digestive

Questo tipo di vacuola è quello che si trova principalmente negli organismi protozoi, sebbene siano stati trovati anche in alcuni animali "più bassi" e nelle cellule fagocitiche di alcuni animali "superiori".

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Il suo interno è ricco di enzimi digestivi in ​​grado di degradare la proteina e altre sostanze per scopi alimentari, perché ciò che viene degradato viene trasportato in citosol, dove viene utilizzato per vari scopi.

Vacuole di stoccaggio

In inglese sono conosciuti come "Vacuoli SAP"E sono quelli che caratterizzano le cellule vegetali. Sono compartimenti pieni di liquido e la sua membrana (il tono) ha sistemi di trasporto complessi per lo scambio di sostanze tra lume e citosol.

Nelle cellule immature, questi vacuoli sono piccoli e, poiché la pianta matura, si fondono per formare una grande vacuola centrale.

All'interno contengono acqua, carboidrati, sali, proteine, prodotti di scarto, pigmenti solubili (antociani e antiossantini), lattice, alcaloidi, ecc.

Vacuole pulsatili o contrattili

I vacuole contrattili o pulsatili si trovano in molti protisti unicellulari e alghe d'acqua dolce. Sono specializzati nel mantenimento osmotico delle cellule e per questo hanno una membrana molto flessibile, che consente l'espulsione del liquido o l'introduzione dello stesso.

Per esercitare le loro funzioni, questo tipo di vacuole attraversa continue cambiamenti ciclici durante i quali si gonfiano gradualmente (sono riempiti di fluido, un processo noto come diastole) fino a raggiungere una dimensione critica.

Quindi, a seconda delle condizioni e dei requisiti cellulari, il vacuola si contrae improvvisamente (vuoto, un processo noto come sistole), espellendo tutto il suo contenuto verso lo spazio extracellulare.

Asporto aria o gas

Questo tipo di vacuola è stato descritto solo negli organismi procariotici, ma differisce dal resto delle vacuole eucariotiche in cui non è delimitato da una membrana tipica (le cellule procariotiche non hanno sistemi di membrana interna).

Vacuole a gas o "pseudovacuole" aeree sono una serie di piccole strutture piene di gas che sono prodotti durante il metabolismo batterico e sono coperti da uno strato di proteine. Questi hanno funzioni in flottazione, nella protezione delle radiazioni e nella resistenza meccanica.

Riferimenti

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