Vacuole

Wakuolę jest organelli obecny w komórce roślinnej , pyłki , grzybiczych komórek , a bardziej ogólnie, wszystkie komórki z różnych fotosyntetyzujących eukariotycznych liniach i w pewnych komórkach zwierzęcych. Wakuole to przedziały ograniczone membraną ( tonoplastem ), wypełnione wodą i zawierające różne cząsteczki nieorganiczne i organiczne, takie jak enzymy . Wakuola nie ma określonego kształtu ani rozmiaru, jej struktura zmienia się w zależności od potrzeb komórki. Wakuola różni się od pęcherzyka rozmiarem i funkcją, pomimo podobieństw funkcji.

Funkcja i znaczenie wakuoli różni się w zależności od rodzaju komórki, w której się znajdują. Ogólnie funkcje te są powiązane z mechanizmami obronnymi (detoksykacja, ochrona), do których należą:

Pochodzenie

Przodkowie różnych linii fotosyntetycznych eukariotów prawdopodobnie odżywiali się przez fagocytozę , proces komórkowy, który umożliwił im, poprzez zjawisko endosymbiozy , internalizację komórki fotosyntetycznej i przekształcenie jej w plastyd . Nie miały ściany komórkowej , która utrudniałaby fagocytozę. Po nabyciu plastydu organellum odżywia komórkę i sprawia, że ​​fagocytoza staje się zbędna. Następnie można wybrać ścianę , która chroni komórkę przed stresami biotycznymi i abiotycznymi . Nabycie tej ściany oznacza, że ​​komórka nie może już wydalać swoich odpadów. Stąd pojawienie się wakuoli, które przechowuje te odpady, a w następstwie, uczestniczy w pionowej zwyczaju roślin lądowych przez formowanie hydroszkielet (analogicznie do zwierząt hydroskeleton ) w wyniku wymiany jonowej i wody odpowiedzialnych za turgor . Zjawiska te (endosymbioza, nabycie plastydu umożliwiającego kaskadę, ściany i wakuoli) ilustrują mechanizm ewolucji, konwergencji .

Komórka roślinna

Prezentacja

Centralny wakuoli komórek roślinnych, grzybów i ma homeostazy funkcję , zapewniając komórek sprężystość i jego membran, tonoplast ma jon pompy . Zawiera wodę , węglowodany , jony organiczne i nieorganiczne oraz pigmenty . Niektóre centralne wakuole są również miejscami gromadzenia się rezerw lub określonych substancji, czasem toksycznych ( lateks , opium itp.) Lub nawet odpadów, co nadaje im rolę odtruwania komórki.

Wakuola stanowi od 80 do 90% objętości komórek dorosłej komórki roślinnej. W jego skład wchodzą głównie roztwory, niekiedy skrystalizowane. W ten sposób zapasy sacharozy w burakach i trzcinie cukrowej lub inulinie w Asteraceae (Compositae) gromadzą się w roztworze w wakuolach ich komórek. Jabłczan zastrzega również mogą odgrywać ważną rolę w funkcji fotosyntezy niektórych sukulentów ( CAM- typu fotosyntezy które zastosowania jabłczan w postaci CO 2 przechowywaniu w oczekiwaniu na najgorętszych okresów w ciągu dnia).

To cząsteczki gładkiej retikulum endoplazmatycznego tworzą wakuole. Wakuole mogą również chronić roślinę przed drapieżnikami, ponieważ czasami zawierają związki toksyczne lub nieprzyjemne w smaku. Wakuola odgrywa istotną rolę we wzroście komórki roślinnej.

Ciśnienie osmotyczne jest wprost proporcjonalna do ilości rozpuszczonych jonów i cząsteczek. W wakuoli ciśnienie osmotyczne jest zawsze wyższe niż ciśnienie atmosferyczne (2 do 20 atm). Ciśnienie osmotyczne wakuoli jest na ogół stabilne, z wyjątkiem poziomu aparatów szparkowych, gdzie jest regulowane, aby otwierać lub zamykać ostiolę . Stan turgoru to stan, w którym membrana jest dociskana do ściany dzięki ciśnieniu osmotycznemu wakuoli. Możliwe jest wyjście ze stanu turgoru in vitro poprzez umieszczenie komórki w ośrodku hipertonicznym. Następnie woda opuszcza wakuolę: to jest plazmoliza . Zjawisko to ma również miejsce, gdy roślina cierpi z powodu suszy.

W miarę wzrostu komórki rośnie głównie wakuola.

Zawartość Vacuolar

Kwasy karboksylowe

Te kwasy karboksylowe nadają się pH najniższej do wakuoli, na ogół w pobliżu pH 5. Najważniejsze z nich to kwas cytrynowy , kwasu szczawiowego i kwasu jabłkowego .

Sukulenty żyją w bardzo suchym środowisku, dlatego w ciągu dnia muszą mieć zamknięte aparaty szparkowe. Dlatego nie mogą importować CO 2 do fotosyntezy . Dlatego przechowują CO 2 przez noc w wakuoli w postaci kwasu jabłkowego. W ciągu dnia jest odnawiany i używany do fotosyntezy.

Węglowodany Aminokwasy i białka

Chociaż są bogate w aminokwasy , wakuole mają stosunkowo niską zawartość białka . Zawierają tylko 5% wszystkich białek komórki (podczas gdy stanowią 80% objętości komórki). Są to wszystkie białka hydrolityczne (proteazy, esterazy itp.) Zdolne do degradacji cząsteczek.

Pigmenty flawonoidowe

Główną rodziną pigmentów flawonoidowych jest rodzina antocyjanów . Za kolor kwiatów odpowiadają pigmenty: są to cząsteczki, które pochłaniają światło o określonej długości. Modyfikując pH, możemy zmodyfikować elektroniczną delokalizację cząsteczki, a tym samym jej kolor. Dlatego starzejący się kwiat zmienia kolor, w rzeczywistości jego pH wzrasta .

W związku z tym pigmenty mogą być również stosowane jako wskaźnik pH. Ponieważ antocyjany są hydrofobowe, są przechowywane w wakuoli w postaci antocyjanozydów.

Alkaloidy i garbniki

W garbniki i alkaloidy są obecne w tkankach powierzchniowych i mają rolę obronną. Dzięki działaniu denaturującemu na białka taniny utrudniają trawienie rośliny, blokując enzymy trawienne roślinożerców. Alkaloidy to substancje azotowe. Są toksyczne (morfina, nikotyna, mak, opium…).

Alkaloidy mają również właściwości antymitotyczne, to znaczy blokują mitozę , co pomaga regulować wzrost roślin.

Wakuola nasienna

W miarę dojrzewania nasion zawartość wody gwałtownie spada, co powoduje rozpad wakuoli. Podczas kiełkowania następuje wejście wody, a fragmenty wakuoli łączą się. W pofragmentowanych wakuolach występuje duża ilość białka rezerwowego i proteazy. Proteazy rozkładają białka rezerwy aminokwasów podczas kiełkowania. Te aminokwasy zostaną następnie wykorzystane do syntezy nowych białek.

Białka rezerwowe nie są bardzo polarne, ponieważ są przechowywane w ubogim środowisku wodnym. Istnieją trzy kategorie białek rezerwowych: prolaminy , globuliny i lektyny .

Białka rezerwowe i proteazy są białkami wydzielniczymi. Są syntetyzowane w ergatoplazmie i łączą się z wakuolą poprzez ruch pęcherzykowy (por. Biokomórka zwierzęca). Mają sekwencję adresującą wakuolę znajdującą się na końcowej grupie aminowej , końcowej grupie karboksylowej lub rzadziej w sekwencji białek.

W pofragmentowanej wakuoli nie ma jednoczesnej obecności białek i proteaz. Białka nie powinny być rozkładane przed kiełkowaniem. Istnieją zatem dwa rodzaje wakuoli: wakuole lityczne, które przechowują proteazy, i wakuole rezerwowe, które przechowują białka rezerwowe.

  • Pęcherzyki SDV (gładkie i gęste) zawierają białka rezerwowe i są wysyłane do wakuoli rezerwowych.
  • Pęcherzyki CCV (pokryte klatriną ) zawierają proteazy i dlatego są wysyłane do wakuoli litycznych.

Pomiędzy pęcherzykami a wakuolami znajdują się cząsteczki rozpoznające: cząsteczki vSNARE (pęcherzyk) i tSNARE (cel = cel).

Jednokomórkowe organizmy

Uwagi i odniesienia

  1. Venes, Donald (2001). Taber's Cyclopedic Medical Dictionary (wydanie dwudzieste), (FA Davis Company, Filadelfia), str. 2287.
  2. Marc-André Selosse , „  Czy rośliny nadal istnieją?  ", Pour la science , n o  77,Październik-grudzień 2012, s.  11 ( czytaj online ).
  3. Doktor Roger Prat, profesor fizjologii roślin