Vakuole - funktion, typer og betydning i plante- og dyreceller

En vacuole er en membranbunden organel. De er en slags vesikler. Vacuoler er lukkede sække, der er lavet af membraner med uorganiske eller organiske molekyler indeni, f.eks. enzymer. De har ingen fast form eller størrelse, og cellen kan ændre dem, som den vil. De findes i de fleste eukaryote celler og kan gøre mange ting. De kan opbevare affald. Vacuoler og deres indhold er adskilt fra cytoplasmaet og klassificeres ifølge nogle som ergastiske. Den opløsning, der fylder vakuolen, kaldes cellesaft.

Typer af vakuoler

Der findes flere forskellige typer vakuoler afhængig af organisme og funktion:

• Centralvakuolen (almindelig i planteceller): ofte stor og kan fylde størstedelen af cellens volumen. Den lagrer vand, ioner og opløste stoffer og bidrager til cellens volumen og vækst.
• Kontraktil vakuole (hos mange protister): regulerer osmotisk balance ved at pumpe overskydende vand ud af cellen.
• Lytiske vakuoler og degradative rum: indeholder enzymer til nedbrydning af makromolekyler og deltar i autofagi og intracellulær fordøjelse.
• Opbevaringsvacuoler: indeholder næringsstoffer, pigmenter, sekundære metabolitter eller giftstoffer til forsvar.
• Proteinlegemer i frø: specialiserede vakuoler, hvor oplagring af proteiner til spiring foregår.

Struktur og dannelse

Vakuolens membran kaldes ofte tonoplasten og indeholder en række transportproteiner og pumper (fx protonpumper), som opretholder iongradienter og pH. Indholdet af cellesaft kan bestå af ioner, sukkerarter, opløste proteiner, organiske syrer, pigmenter og enzymer. Vakuoler dannes og vedligeholdes gennem vesikulær trafik fra endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparatet og ved fusion af autophagosomer. Aquaporiner i tonoplasten regulerer vandtransport ind og ud af vakuolen.

Vigtige funktioner

Hvad en vakuole gør, og hvor vigtig den er, afhænger af, hvilken type celle den befinder sig i. De er meget vigtigere i plante- og svampeceller end i dyreceller. Nogle af vakuolernes almindelige opgaver er at:

• Opbevare affaldsprodukter og holde tingene adskilt fra resten af cellen.
• Holde vand i plantecellerne og fungere som reservoir for opløste næringsstoffer og ioner.
• Holde det indre hydrostatiske tryk eller turgor stabilt i en celle. Hos landplanter holder det stænglen oprejst.
• Holde en sur pH-værdi på indersiden af en celle, hvilket hjælper ved nedbrydning af materialer og ved optimering af enzymers aktivitet.
• Opbevare små molekyler, ioner, pigmenter (fx anthocyaniner), sekundære metabolitter (fx alkaloider) og toksiner til forsvar mod herbivorer og patogener.
• I frø er de proteiner, som frøene bruger til at spire, anbragt i "proteinlegemer". Proteinlegemer er bare vakuoler, som er lidt anderledes end normalt.
• Bidrage til cellulær vækst ved vakuoleekspansion: når vakuolen optager vand, udvider cellen sig uden at kræve stor syntese af cytoplasma.

Autofagi, forsvar og symbiose

Vacuoler er også vigtige for autofagi, idet de holder balancen mellem at lave og skaffe sig af med mange ting i celler og organismer. De hjælper også med at ødelægge og genanvende ødelagte proteiner, der ophobes i cellerne. Vacuoler kan hjælpe med at angribe bakterier, og nogle typer vacuoler kan fungere som hus for symbiotiske bakterier. Hos protister opbevarer og hjælper vakuoler også med at opbevare og fordøje den mad, som protisten har spist.

Vakuoler i dyreceller

I dyreceller findes vakuolignende strukturer ofte som mindre, mere kortlivede vesikler—fx endosomer, fagosomer og lysosom-lignende vakuoler. Disse udfører mange af de samme degradative og opbevarende funktioner, men i mindre skala end plantens centralvakuole.

Betydning og anvendelser

Forståelsen af vakuolers funktion er vigtig inden for plantefysiologi (vandbalance, næringslagring, stressrespons) og mikrobiologi (osmoregulering i protister). I bioteknologi udnyttes vakuoler fx til at akkumulere ønskede metabolitter, til opbevaring af rekombinante proteiner eller til phytoremediering af tungmetaller.

Samlet set er vakuolen et multifunktionelt organel med centrale roller i lagring, homeostase, forsvar, nedbrydning og cellevækst — og dens betydning varierer med celletypen og organismen.

Spørgsmål og svar

Spørgsmål: Hvad er en vacuole?

Sp: Hvilken form og størrelse har vacuoler?

Spørgsmål: Hvor vigtige er vacuoler i forskellige celletyper?

Spørgsmål: Hvad er nogle almindelige opgaver, som vakuoler udfører?

Spørgsmål: Hvordan bruger protister deres vacuoler?

Spørgsmål: Ligner proteinlegemer normale vacuoler?

Søg efter bogstav