واکوئل و عملکرد آن در سلول گیاهی + ساختمان واکوئل
واکوئل
واکوئل و عملکرد آن در سلول گیاهی + ساختمان واکوئل، واکوئل ها معمولا بیش از ۳۰ درصد حجم سلول‌های گیاهی را اشغال می‌کنند. در سلول‌های گیاهی بالغ واکوئل‌ها بیشتر حجم سلول را اشغال کرده (حدود ۹۰ درصد) و سیتوپلاسم را به صورت لایه‌ای نازک به دیواره سلولی می‌چسبانند. سلول‌های مریستمی دارای واکوئل‌های بسیار کوچکی هستند که به احتمال زیاد از شبکه آندوپلاسمی مشتق می‌شوند. غشای احاطه کننده واکوئل، غشای واکوئلی یا تونوپلاست نام دارد که شیره واکوئلی را احاطه می‌کند. تونوپلاست یک غشای لیپوپروتئینی نفوذپذیر است. خاستگاه واکوئل‌ها را شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی می‌دانند.
واکوئل، در زیست شناسی، فضایی در داخل سلول است که خالی از سیتوپلاسم، پوشیده از یک غشاء و پر از مایع است. به خصوص در تک یاخته‌ها (جانداران یوکاریوتی تک سلولی)، واکوئل‌ها اندام‌های ضروری سیتوپلاسمی (ارگانل ها) هستند که وظایفی مانند ذخیره سازی، بلع، هضم، دفع و دفع آب اضافی را انجام می‌دهند. واکوئل‌های مرکزی بزرگ که اغلب در سلول‌های گیاهی یافت می‌شوند، آنها را قادر می‌سازد تا بدون انباشته شدن حجمی که متابولیسم را دشوار می‌کند، به اندازه بزرگی برسند. متابولیت‌های ثانویه قوی، مانند تانن‌ها یا رنگدانه‌های بیولوژیکی مختلف، نیز در واکوئل گیاهان، قارچ‌ها، جلبک‌ها و برخی ارگانیسم‌های دیگر برای محافظت از سلول در برابر خود سمی شدن، ذخیره می‌شوند.
واکوئل و عملکرد آن
- شیره واکوئلی
شیره واکوئلی حاوی آب، گازهای اتمسفری، مواد معدنی، قندها و اسیدهای آلی مانند اسید استیک، اسید مالیک، اسید تارتاریک و اسید اگزالیک، همچنین آلکالوئیدها و سایر ترکیبات ثانویه مانند کومارین، فلاونوئید، ترکیبات سیانوژنی و موسیلاژهای پلی ساکاریدی هستند.
ساختار و عملکرد واکوئل در سلول های گیاهی و قارچی
ساختار و شکل واکوئل
برخلاف سلول‌های حیوانی، سلول‌های گیاهی معمولاً حاوی تنها یک واکوئل در هر سلول هستند. اغلب به عنوان “واکوئل مرکزی” نامیده می‌شود و واکوئل موجود در آنها بسیار بزرگتر از واکوئل سلول‌های حیوانی است. واکوئل‌های مرکزی سلول گیاهی، درصد زیادی از سلول را اشغال می‌کنند. گاهی اوقات بیش از ۹۰ درصد فضای سلولی را اشغال می‌کنند، اگرچه ۳۰ تا ۵۰ درصد شایع‌تر است.
واکوئل یک ساختار متصل به غشاء است که در ماتریکس سیتوپلاسمی یک سلول یافت می‌شود. غشای احاطه کننده واکوئل به نام تونوپلاست شناخته می‌شود. تونوپلاست به واکوئل کمک می‌کند تا ساختار خود را حفظ کند تا واکوئل بتواند شکل خود را حفظ کند. با این حال، واکوئل‌ها در سلول‌های گیاهی و قارچی عملکردهای بسیار مشابهی دارند. واکوئل‌های سلولی قارچ معمولاً بسیار کوچک‌تر از واکوئل‌های سلولی گیاهی هستند و هر سلول قارچی می‌تواند حاوی بیش از یک واکوئل (مشابه سلول‌های حیوانی) باشد.
شکل-واکوئل
اجزای واکوئل که به شیره سلولی معروف است با سیتوپلاسم اطراف آن متفاوت است. غشاها از فسفولیپیدها تشکیل شده اند. غشاها با پروتئین‌هایی تعبیه شده‌اند که به انتقال مولکول‌ها در سراسر غشا کمک می‌کنند. ترکیبات مختلف این پروتئین‌ها به واکوئل‌ها کمک می‌کند تا مواد مختلف را در خود نگه دارند.
واکوئل و عملکرد آن در سلول گیاهی + ساختمان واکوئل
عملکرد و وظایف واکوئل
واکوئل چه می‌کند؟ وظیفه اصلی واکوئل‌ها نگهداری مواد و مولکول‌های مختلف است. آنها اساسا مانند واحد ذخیره‌سازی سلول عمل می‌کنند. در زیر برخی از عملکردهای کلیدی واکوئل وجود دارد که بسیاری از آنها مربوط به ذخیره موادی است که سلول بعداً به آنها نیاز خواهد داشت یا می‌تواند به سلول آسیب برساند و بنابراین باید حذف شوند.
واکوئل‌ها در سلول‌های گیاهی و قارچی عملکرد بیشتری نسبت به واکوئل‌ها در سایر انواع سلول‌ها انجام می‌دهند. آنها بخش مهمی از زنده نگه داشتن گیاه/قارچ‌ها هستند. از آنجایی که قارچ‌ها و سلول‌های گیاهی حاوی لیزوزوم نیستند، واکوئل‌های موجود در این سلول‌ها نیز مواد بیشتری را نسبت به سلول‌های حیوانی تجزیه می‌کنند. علاوه بر عملکردهای ذکر شده، واکوئل‌ها در سلول‌های گیاهی و قارچی دارای وظایف و عملکردهای زیر است:
وظایف مهم واکوئل
۱- ذخیره سازی
یک واکوئل نمک ها، مواد معدنی، رنگدانه‌ها و پروتئین‌ها و مواد مغذی مانند لیپیدها، پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها را در داخل سلول ذخیره می‌کند. محلولی که یک واکوئل را پر می‌کند به نام شیره سلولی شناخته می‌شود. واکوئل همچنین با پروتون‌های سیتوزول پر شده است که به حفظ یک محیط اسیدی در سلول کمک می‌کند. همچنین تعداد زیادی لیپید در داخل واکوئل‌ها ذخیره می‌شود.
۲- حفظ فشار اسمزی تورگور
فشار اسمزی فشار ناحیه اصلی سلول در برابر دیواره سلولی است. واکوئل‌ها کاملاً با آب پر شده و به دیواره سلولی نیرو وارد می‌کنند. این فشار به عنوان فشاراسمزی یا تورگور شناخته می‌شود. به سلول شکل می‌دهد و به آن کمک می‌کند تا در شرایط شدید مقاومت کند.
۳- حذف ضایعات تولید شده در طول اتوفاژی
زمانی که بخشی از سلول به دلیل سن یا آسیب شکسته شده است.
۴- حفظ PH مناسب
واکوئل سیتوپلاسم را در سلول اسیدی نگه می‌دارد تا آنزیم‌ها بتوانند مولکول‌های مختلف را تجزیه کنند. واکوئل با انتقال پروتون‌ها از سیتوزول سلولی به داخل واکوئل pH را کاهش می‌دهد.
۵- ذخیره آب
واکوئل می‌تواند از نیروی محرکه پروتون استفاده کند، یک گرادیان شیمیایی که برای جابجایی مواد به خارج از سلول استفاده می‌شود تا آب را ذخیره کند. که به گیاه اجازه می‌دهد در دوره‌های خشکسالی بیشتر زنده بماند.
۶- تنظیم اندازه سلول
از آنجایی که واکوئل‌ها در سلول‌های گیاهی می‌توانند بسیار بزرگ باشند، نقش مهمی در تعیین بزرگی یا کوچکی یک سلول گیاهی خاص دارند که به نوبه خود می‌تواند بر اندازه قسمت‌های مختلف گیاه تأثیر بگذارد. با این حال، عملکرد دقیق یک واکوئل به نوع سلولی که در آن قرار دارد بستگی دارد.
منابع:
۱- کتاب گیاهشناسی، تشریح و فیزیولوژی گیاهی، ویرایش سوم، نشر موسسه فرهنگی هنری دیباگران تهران، ۱۳۹۵.
دیدگاهتان را بنویسید