اطلاعات عمومی, ویکی ژن
واکوئل چیست؟ ترکیب، ساختار، انواع و عملکرد
مقدمه‌ای بر واکوئل
سلول شامل بسیاری از اندامک‌های سلولی مختلف است که توسط غشای سلولی و دیواره سلولی احاطه شده‌اند. اندامک‌های موجود در سلول‌ها، به ویژه سلولهای یوکاریوتی، عمدتاً به غشاء متصل هستند. تقریباً همه انواع سلول‌ها (سلولهای باکتری، حیوانی، گیاهی، قارچی و تک یاخته‌ای) دارای اندامک سلولی به نام واکوئل هستند.
واکوئل‌ها وزیکولی پر از مایع هستند که معمولاً به ذخیره اجزای مختلف کمک می‌کنند. در سیتوپلاسم سلول‌ها قرار می‌گیرند. تعداد واکوئل‌ها می‌تواند یک یا چند در هر سلول باشد که توسط یک غشاء از سیتوپلاسم جدا می‌شود. یک واکوئل منفرد در سلول گیاهی در مرکز قرار دارد و می‌تواند تقریبا 90 درصد از حجم سلول را به خود اختصاص دهد. با این حال، حجم اشغال شده توسط واکوئل می‌تواند بین 0 تا 90٪ باشد. اندازه واکوئل در سلولهای حیوانی و گیاهی نابالغ کوچکتر و متعدد است.
ترکیبات
محتوای مایع درونی واکوئل شیره نامیده می‌شود. شیره حاوی آنزیم‌های هیدرولیتیک، یون‌ها، قندها (کربوهیدرات‌ها)، نمک‌ها، اسیدها و ترکیبات نیتروژن دار مانند آلکالوئیدها و رنگدانه‌های آنتوسیانین است. PH واکوئل می‌تواند به دلیل تجمع اسیدهایی مانند اسیدهای سیتریک، اگزالیک و تارتاریک به 3 و به دلیل مقادیر زیاد مواد قلیایی به 9-10 برسد.
ساختار
واکوئل شباهت‌های ساختاری به لیزوزوم‌ها دارد و دارای طیف وسیعی از آنزیم‌های هیدرولیتیک است. واکوئل توسط یک غشای تک لایه به نام تونوپلاست احاطه شده است. تونوپلاست از فسفولیپیدها تشکیل شده است. تونوپلاست دارای پروتئین‌های غشایی است که به عنوان کانال‌های انتقالی عمل می‌کنند. ترکیب قسمت داخلی واکوئل‌ها با سیتوپلاسم متفاوت است.
سلولهای جانوری یا واکوئل کوچکتر و کمتری دارند یا اصلاً ندارند. در سلولهای گیاهی نابالغ و در حال رشد، اندازه واکوئل‌ها کوچک و متعدد است. پس از بلوغ، اندازه واکوئل افزایش می‌یابد و تعداد آن‌ها به اندازه یک واکوئل بزرگ واقع در مرکز کاهش می‌یابد.
انواع
بسته به محتویات داخلی واکوئل‌ها، انواع زیر هستند:
واکوئل غذایی
این نوع در سلولهای جانوری، پروتیست‌ها، سلولهای گیاهی و قارچ‌ها وجود دارد. در غشای پلاسمایی وجود دارد و با ورود به سلول، ذرات غذا را جذب می‌کند. غذا هضم و به عنوان انرژی برای استفاده در آینده توسط سلول ذخیره می‌شود.
واکوئل انقباضی
واکوئل انقباضی مانند پارامسیوم در پروتیست‌ها وجود دارد. این‌ها به غشاء متصل هستند و پر از مایعی هستند که می‌توانند منبسط و منقبض شوند. انبساط و انقباض به حفظ هموستاز سلول‌ها برای جلوگیری از لیز سلولی کمک می‌کند.
واکوئل گازی
واکوئل‌های گاز ترکیبی از وزیکول‌های مختلف گازی هستند. این‌ها در موجودات پروکاریوتی مانند باکتری‌ها وجود دارند. شکل و تعداد واکوئل‌های گاز از موجودی به موجود دیگر متفاوت است. واکوئل‌های گازی به غشاء پروتئین متصل هستند و قسمت داخلی واکوئل آبگریز است. ماهیت آبگریز واکوئل‌ها به حفظ شناوری در باکتری‌های آبزی مانند جلبک‌های سبز آبی کمک می‌کند.
واکوئل لیتیک
این واکوئل‌ها دارای آنزیم‌های لیزوزومی هستند و عملکرد لیتیک را در سلولهای گیاهی و جانوری انجام می‌دهند. این‌ها همچنین به دلیل وجود اندامک‌های سلولی مانند میتوکندری و پلاستیدها برای اتوفاژی مفید بوده‌اند.
عملکرد
عملکرد در سلول‌ها به شرح زیر است:
- عملکرد ذخیره سازی: واکوئل در ذخیره سازی مواد مختلف در سلولهای گیاهی و جانوری حیاتی است. رنگدانه‌هایی مانند آنتوسیانین را ذخیره می‌کند که به میوه‌ها و گل‌ها رنگ می‌دهد. این واکوئل همچنین به تجمع اجزای مضر از سیتوپلاسم سلول گیاهی کمک می‌کند. به همین ترتیب، برخی از محصولات جالب مانند لاتکس لاستیک را در سلولهای گیاه مانند Hevea brazilensis یا تریاک در سلولهای گیاهی Papaver sominiferum ذخیره می‌کند. در دانه‌ها، واکوئل‌ها پروتئین‌های مورد نیاز برای جوانه زنی را ذخیره می‌کنند.
- عملکرد هموستاتیک: شار یون هیدروژن به داخل سیتوپلاسم با انتقال یون هیدروژن به داخل واکوئل‌ها در طول PH پایین محیط کاهش می‌یابد.
- فشار تورگور: شیره واکوئل حاوی مقدار زیادی مایع است که به دیواره سلولی فشار وارد می‌کند که به فشار تورگ معروف است. فشار تورگور به حفظ فعالیت اسمزی سلول کمک می‌کند.
- عملکرد متابولیک: اجزای واکوئل سلولهای گیاهی عملکردهای متابولیکی را انجام می‌دهند. به عنوان مثال، روزنه گیاهان آبدار، اسید مالیک را ذخیره می‌کند که در طول روز به قند تبدیل می‌شود.
- اتوفاژی: برخی از واکوئل‌ها نیز به دلیل آنزیم‌های هیدرولیتیک در اتوفاگوزوم درگیر هستند. اتوفاگوزوم منجر به مرگ سلولی می‌شود.
- عملکرد لیزوزومی: واکوئل عملکردهایی مشابه عملکرد لیزوزوم انجام می‌دهد که سموم و مواد زائد را از سلول خارج می‌کند.
- ساختار حفاظتی: واکوئل‌های موجود در گیاه به بزرگ شدن سلول کمک کرده و از سلول گیاهی حمایت می‌کنند.
همچنین بخوانید:
- لیزوزوم چیست؟ تعریف، ساختار، عملکرد و انواع
- مقایسه سلولهای جانوری و گیاهی- دوبله ژنیران
- ریبوزوم: تعریف، ساختار، عملکرد و سوالات متداول
- اندوزوم چیست؟
مترجم: شقایق مرتاضی
