Ваккуоль
| Клеточная биология | |
|---|---|
| Диаграмма животных | |
 Компоненты типичной животной клетки:
|
Вакуоль мембрановую ( / ˈ V æ K Juː Oʊ L / ) представляет собой органеллу , которая присутствует в растительных и грибковых клетках , а также в некоторых протестах , животных и бактериальных клетках. [ 1 ] [ 2 ] Вакуоли представляют собой по существу закрытые отсеки, которые заполнены водой, содержащей неорганические и органические молекулы, включая ферменты в растворе , хотя в некоторых случаях они могут содержать твердые вещества, которые были охвачены. Вакуоли образуются путем слияния множественных мембранных пузырьков и эффективно являются лишь более крупными формами их. [ 3 ] Органелла не имеет основной формы или размера; Его структура варьируется в зависимости от требований ячейки.
Открытие
Сокращенные вакуоли («звезды») впервые наблюдали Спаланзани (1776) в простейших , хотя и ошибочно приняты за респираторные органы. Дюджардин (1841) назвал этих «звезд» в качестве вакуолей . В 1842 году Шлейден применил термин для растительных клеток, чтобы отличить структуру с клеточным соком от остальной части протоплазмы . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
В 1885 году де Врис назвал мембрану вакуоль в качестве тонопласта. [ 8 ]
Функция
Функция и значение вакуолей сильно варьируются в зависимости от типа клетки, в которой они присутствуют, обладая гораздо большей известностью в клетках растений, грибов и некоторых протистах, чем у животных и бактерий. В целом, функции вакуоли включают:
- Изолирующие материалы, которые могут быть вредными или угроза для клетки
- Содержащий отходы
- Содержащий воду в растительных клетках
- Поддержание внутреннего гидростатического давления или тургора внутри ячейки
- Поддержание кислотного внутреннего рН
- Содержащий мелкие молекулы
- Экспорт нежелательных веществ из клетки
- Позволяя растениям поддерживать такие структуры, как листья и цветы из -за давления центральной вакуоли
- Увеличивая размер, позволяя прорастающему растению или его органам (например, листьям) расти очень быстро и используя в основном только воду. [ 9 ]
- В семенах хранение белков, необходимые для прорастания (они хранятся в «белковых телах», которые являются модифицированными вакуолями). [ 10 ]
Вакуоли также играют важную роль в аутофагии , сохраняя баланс между биогенезом (производством) и деградацией (или оборотом), многих веществ и клеточных структур в определенных организмах. Они также помогают в лизисе и переработке неправильно свернутых белков, которые начали накапливаться в клетке. Томас Боллер [ 11 ] и другие предположили, что вакуоль участвует в разрушении вторгающихся бактерий , а Роберт Б. Меллор, предложенные, специфичные для органа, играют роль в симбиотических бактериях «жилья». В протистах, [ 12 ] Вакуоли обладают дополнительной функцией хранения пищи, которая была поглощена организмом и помогает в процессе пищеварения и управления отходами для клетки. [ 13 ]
В клетках животных вакуоли выполняют в основном подчиненные роли, помогая в более крупных процессах экзоцитоза и эндоцитоза .
Животные вакуоли меньше, чем их коллеги из растений, но также обычно больше. [ 14 ] Есть также клетки животных, которые не имеют никаких вакуолей. [ 15 ]
Экзоцитоз является экструзионным процессом белков и липидов из клетки. Эти материалы поглощаются в секреторных гранулах в аппарате Гольджи, а затем транспортируются в клеточную мембрану и секретируются во внеклеточную среду. В этой способности вакуоли являются просто везикулами для хранения, которые позволяют сдерживаться, транспортировку и утилизацию отдельных белков и липидов во внеклеточную среду клетки.
Эндоцитоз является обратной экзоцитозом и может возникать в различных формах. Фагоцитоз («питание клеток») - это процесс, посредством которого бактерии, мертвая ткань или другие биты материала, видимые под микроскопом, охватываются клетками. Материал вступает в контакт с клеточной мембраной, которая затем инвагинатирует. Инвагинация . ущипнута, оставляя поглощенный материал в вакуоле, покрытой мембраной, и клеточной мембраной нетронутой Пиноцитоз («питье для клеток») - это по сути тот же процесс, и разница заключается в том, что употребление веществ в растворе и не видно при микроскопе. [ 16 ] Фагоцитоз и пиноцитоз проводятся в связи с лизосомами , которые завершают разбивку материала, который был охвачен. [ 17 ]
Salmonella может выжить и размножаться в вакуолях нескольких видов млекопитающих после того, как ее поглощают. [ 18 ]
Вакуоль, вероятно, развивалась несколько раз независимо, даже в виридипланте . [ 14 ]
Типы
Центральный
Большинство зрелых растительных клеток имеют одну большую вакуоль, которая обычно занимает более 30% объема клетки, и это может занимать до 80% объема для определенных типов и условий. [ 19 ] Пятки цитоплазмы часто проходят через вакуоль.
Вакуоль окружена мембраной, называемой тонопластом (Происхождение слова: GK Tón (OS) + -, что означает «растяжение», «напряжение», «тон» + расческа. с клеточным соком . Также называемая вакуолярной мембраной , тонопласт представляет собой цитоплазматическую мембрану, окружающую вакуоль, отделяя вакуолярное содержание от цитоплазмы клетки. Как мембрана, она в основном участвует в регулировании движений ионов вокруг клетки и изоляции материалов, которые могут быть вредными или угроза для клетки. [ 20 ]
Транспортировка протонов из цитозоля в вакуоль стабилизирует цитоплазматический рН , при этом вакуолярный интерьер более кислый, создавая мотив протона , которую клетка может использовать для транспортировки питательных веществ в вакуоль или вне вакуоли. Низкий рН вакуоли также позволяет деградативным ферментам действовать . Хотя единственные большие вакуоли чаще всего встречаются, размер и количество вакуолей могут варьироваться в различных тканях и стадиях развития. Например, развивающиеся клетки в меристемах содержат небольшие провакуолы, а клетки сосудистого камбия имеют много небольших вакуолей зимой и одну большую летом.
Помимо хранения, основная роль центральной вакуоли состоит в том, чтобы поддерживать давление тургора на клеточную стенку . Белки, обнаруженные в тонопластах ( аквапорины ), контролируя поток воды в вакуоль и из нее через активный транспорт , калийная калий (k + ) ионы в и вне вакуолярного интерьера. Из -за осмоса вода будет диффундировать в вакуоль, оказывая давление на клеточную стенку. Если потеря воды приводит к значительному снижению давления тургора, клетка будет плазмолиз . Давление тургора, оказываемое вакуолями, также необходимо для удлинения клеток: поскольку клеточная стенка частично ухудшается в результате действия экспанзинов , менее жесткая стенка расширяется за счет давления, поступающего изнутри вакуоли. Давление тургора, оказываемое вакуолой, также имеет важное значение для поддержки растений в вертикальном положении. Другая функция центральной вакуоли заключается в том, что она толкает все содержимое цитоплазмы клетки к клеточной мембране и, таким образом, поддерживает хлоропласты ближе к свету. [ 21 ] Большинство растений хранят химические вещества в вакуоле, которые реагируют с химическими веществами в цитозоле. Если клетка сломана, например, травоядным , то два химиката могут реагировать на токсичные химические вещества. В чесноке Alliin и фермент Alliinase обычно разделены, но образуют Allicin, если вакуоль сломана. Аналогичная реакция отвечает за производство синпропанетиальной оксида, когда лук сокращается. [ Цитация необходима ]
Вакуоли в грибковых клетках выполняют аналогичные функции с функциями в растениях, и может быть более одной вакуоли на клетку. В дрожжевых клетках вакуоль ( VAC7 ) представляет собой динамическую структуру, которая может быстро изменить ее морфологию . Они участвуют во многих процессах, включая гомеостаз pH клеток и концентрацию ионов, осморегуляции , хранения аминокислот и полифосфатных и деградирующих процессов. Токсичные ионы, такие как стронций ( SR 2+
), Кобальт (ii) ( co 2+
и свинец (II) ( PB 2+
) транспортируются в вакуоль, чтобы изолировать их от остальной части клетки. [ 22 ]
Сократительный
Сокращенная вакуоль -это специализированная Осморгуляторная органелл, которая присутствует во многих свободных протистах. [ 23 ] Сократная вакуоль является частью сократительного вакуольного комплекса, который включает радиальные руки и губовые. Сотрудник комплекса вакуолевых вакуолей периодически сокращается для удаления избыточной воды и ионов из ячейки, чтобы сбалансировать поток воды в ячейку. [ 24 ] Когда сократительная вакуоля медленно принимает воду, сократительная вакуоля увеличивается, это называется диастолей, и когда она достигает своего порога, периодические контракты в центральной вакуоле периодически заключаются (систола) на воду. [ 25 ]
Пищеварительный
Продовольственная вакуоли (также называемая пищеварительной вакуоль [ 26 ] ) являются органеллами, обнаруженными в ресничках , и Plasmodium falciparum , простейшего паразита, который вызывает малярию .
Гистопатология
В гистопатологии . вакуолизация -это образование вакуолей или вакуолеподобных структур, внутри или рядом с клетками Это неспецифический признак болезни. [ Цитация необходима ]
Ссылки
- ^ Венес D (2001). Циклопедический медицинский словарь Табера (двадцатый изд.). Филадельфия: компания FA Davis. п. 2287. ISBN 0-9762548-3-2 .
- ^ Schulz-Vogt HN (2006). «Вакуоли». Включения в прокариотах . Микробиологические монографии. Тол. 1. С. 295–298. doi : 10.1007/3-540-33774-1_10 . ISBN 978-3-540-26205-3 .
- ^ Brooker RJ, Widmaier EP, Graham LE, Stilling PD (2007). Биология (первое изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. с. 79 . ISBN 978-0-07-326807-1 .
- ^ Spallanzani L (1776). «Наблюдения и переживания, сделанные на животном инфузиях». Политехническая школа . Париж: 1920.
- ^ Dujardin F (1841). «Естественная история зоофитов: инфузии». РОРЕТ ЭНСИКЛОПЕДИЧЕСКИЙ КОНИЧКИ . Париж.
- ^ Шлейден М.Дж. (1842). «Основные особенности научной ботаники». Лейпциг: У. Энгельманн.
{{cite journal}}: CITE Journal требует|journal=( помощь ) - ^ Уэйн Р. (2009). Биология растительных клеток: от астрономии до зоологии . Амстердам: Elsevier/Academic Press. п. 101. ISBN 9780080921273 .
- ^ де Врис H (1885). «Плазмолитические исследования стенки вакуолей». Год. Бот . 16 : 465–598.
- ^ O Okuro-Curubya E, Sano T, Вопрос T, Skull T, Sime N, январь 2009 г.). Табак By-2 клетки " растений и клеток Физиология 50 (1): 151–60. doi : 10.1093/ pcp/ ccn1 PMID 19042915 .
- ^ Matile P (1993). «Глава 18: Вакуоли, открытие лизосомального происхождения». Открытия в биологии растений . Тол. 1. World Scientific Publishing Co Pte Ltd.
- ^ Томас Боллер Архивировал 2013-12-06 на машине Wayback . Plantbiology.unibas.Ch. Получено на 2011-09-02.
- ^ Например, продовольственная вакуоля в плазмодиуме .
- ^ Jezbera J, Hongák K, Simek K (май 2005). «Выбор пищи бактериящими протистами: понимание анализа содержания пищевой вакуоли посредством флуоресцентной гибридизации in situ» . Микробиология FEMS Экология . 52 (3): 351–63. doi : 10.1016/j.femsec.2004.12.001 . PMID 16329920 .
- ^ Jump up to: а беременный Беккер Б. (2007). Функция и эволюция вакуолярного компартмента в зеленых водорослях и земельных растениях (viridiplantae) . Международный обзор цитологии. Тол. 264. С. 1–24 . doi : 10.1016/s0074-7696 (07) 64001-7 . ISBN 9780123742636 Полем PMID 17964920 .
- ^ Растительные клетки против клеток животных, архивные 2019-02-01 на машине Wayback . Biology-online.org
- ^ Уильям Ф. Ганонг, MD (2003). Обзор медицинской физиологии (21 -е изд.).
- ^ Reggiori F (2006). «Мембранное происхождение для аутофагии». Текущие темы в биологии развития, том 74 . Тол. 74. С. 1–30. doi : 10.1016/s0070-2153 (06) 74001-7 . ISBN 9780121531744 Полем PMC 7112310 . PMID 16860663 .
- ^ Knodler LA, Steele-Mortimer O (сентябрь 2003 г.). «Завладение: биогенез вакуоли, содержащей сальмонелла» . Трафик . 4 (9): 587–99. doi : 10.1034/j.1600-0854.2003.00118.x . PMID 12911813 . S2CID 25646573 .
- ^ Альбертс Б., Джонсон Б., Льюис А., Рафф Дж., Робертс К., Уолтер П. (2008). Молекулярная биология клетки (пятое изд.). Нью -Йорк: Гарлендская наука. п. 781 . ISBN 978-0-8153-4111-6 .
- ^ Ли Уай, Вонг Ф.Л., Цай С.Н., Пханг Т. Т., Шао Г., Лам Хм (июнь 2006 г.). «Тонопласт-локальный GMCLC1 и GMNHX1 из сои усиливают толерантность к NaCl в трансгенных ярко-желтых клетках (по) -2» . Растение, клетки и окружающая среда . 29 (6): 1122–37. doi : 10.1111/j.1365-3040.2005.01487.x . PMID 17080938 .
- ^ Taiz L, Zaiger E (2002). Физиологическое растение (3 -е и.). Сигнал стр. 13–14. ISBN 0-87893-856-7 .
- ^ Клионский DJ, Herman PK, EMR SD (сентябрь 1990 г.). «Грибковая вакуоль: композиция, функция и биогенез» . Микробиологические обзоры . 54 (3): 266–92. doi : 10.1128/mmbr.54.3.266-292.1990 . PMC 372777 . PMID 2215422 .
- ^ Эссис, Мириам; Гопальдсс, Навин; Йошида, Кунито; Меррифилд, Кристиен; Sondati, Thierry (апрель 2012 г.). Бреннвальд, Патрик (ред.). «Rab8a регулирует экзоцист-опосредованную поцелую и бегущую выписку диктиостелийной сократительной вакуоли» . Молекулярная биология клетки . 23 (7): 1267–1282. doi : 10.1091/mbc.e11-06-0576 . ISSN 1059-1524 . PMC 3315810 . PMID 22323285 .
- ^ Платтнер, Гельмут (2015-04-03). «Сокращенный вакуольный комплекс протистов - новые сигналы для функционирования и биогенеза» . Критические обзоры в микробиологии . 41 (2): 218–227. doi : 10.3109/1040841x.2013.821650 . ISSN 1040-841X . PMID 23919298 . S2CID 11384111 .
- ^ Паппас, Джордж Д.; Брандт, Филипп В. (1958). «Прекрасная структура сократительной вакуоли в амебе» . Журнал биофизической и биохимической цитологии . 4 (4): 485–488. doi : 10.1083/jcb.4.4.485 . ISSN 0095-9901 . JSTOR 1603216 . PMC 2224495 . PMID 13563556 .
- ^ «Продовольственная вакуоля | Биология» . Энциклопедия Британская . Получено 2021-02-21 .
Внешние ссылки
