واکوئل چیست؟
در دنیای سلولی، سلول‌ها به عنوان مجموعه‌ای از اندامک‌های مختلف تشکیل شده‌اند که توسط غشای سلولی و دیواره‌های خود محافظت می‌شوند. این اندامک‌ها، به ویژه در سلول‌های یوکاریوتی، اغلب به طور مستقیم با غشاء‌ها مرتبط هستند. واکوئل یکی از این اندامک‌هاست که در تقریبا تمامی انواع سلول‌ها از جمله سلول‌های باکتری، حیوانی، گیاهی، قارچی و تک‌یاخته‌ای یافت می‌شود.
واکوئل‌ها به عنوان وزیکول‌هایی پر از مایع، اجزای مختلفی را در خود ذخیره می‌کنند و در داخل سیتوپلاسم سلول قرار می‌گیرند. این واکوئل‌ها می‌توانند به صورت یک یا چند عدد در هر سلول وجود داشته باشند و با غشاء از بقیه قسمت‌های سلول جدا می‌شوند. در سلول‌های گیاهی، واکوئل می‌تواند به اندازه‌ای بزرگ باشد که تا 90 درصد از حجم سلول را به خود اختصاص دهد، اما حجمی که توسط واکوئل اشغال می‌شود می‌تواند متغیر باشد، از 0 تا 90٪. اندازه و تعداد واکوئل‌ها نیز در سلول‌های حیوانی و گیاهی نابالغ، کوچکتر و بیشتر است ولی با رشد و بلوغ، اندازه و تعداد آن‌ها کاهش می‌یابد.
ترکیبات و محتوای مایع درونی واکوئل، به شیره معروف است که حاوی آنزیم‌های هیدرولیتیک، یون‌ها، قندها (کربوهیدرات‌ها)، نمک‌ها، اسیدها و ترکیبات نیتروژن دار مانند آلکالوئیدها و رنگدانه‌های آنتوسیانین می‌باشد. سطح PH شیره واکوئل نیز ممکن است به دلیل تجمع اسیدهایی نظیر اسیدهای سیتریک، اگزالیک و تارتاریک، یا مواد قلیایی، بین بازه‌های 3 تا 9-10 تغییر کند.
ساختار واکوئل
واکوئل، به ساختاری شبیه به لیزوزوم‌ها دارد و دارای طیف گسترده‌ای از آنزیم‌های هیدرولیتیک است. این اندامک توسط یک غشاء تک‌لایه به نام تونوپلاست احاطه شده که از فسفولیپیدها تشکیل شده است. تونوپلاست دارای پروتئین‌های غشایی است که به عنوان کانال‌های انتقالی عمل می‌کنند و ترکیب قسمت داخلی واکوئل با سیتوپلاسم متفاوت است.
انواع و عملکرد واکوئل
بسته به محتوای داخلی واکوئل، این اندامک به چند نوع تقسیم می‌شود:
واکوئل غذایی: این نوع واکوئل در سلول‌های جانوری، پروتیست‌ها، سلول‌های گیاهی و قارچ‌ها یافت می‌شود و در غشای پلاسمایی قرار دارد. این واکوئل ذرات غذایی را جذب و هضم کرده و برای استفاده آینده سلول ذخیره می‌کند.
واکوئل انقباضی: این نوع واکوئل‌ها، همچون در پارامسیوم پروتیست‌ها، به غشاء متصل هستند و می‌توانند منبسط و منقبض شوند. انبساط و انقباض به حفظ هموستاز سلولی کمک می‌کند.
واکوئل گازی
واکوئل‌های گازی، یک ترکیب متشکل از وزیکول‌های گازی مختلف هستند که در موجودات پروکاریوتی مانند باکتری‌ها یافت می‌شوند. شکل و تعداد این واکوئل‌ها در هر موجود ممکن است متفاوت باشد. واکوئل‌های گازی به غشاء پروتئینی متصل می‌شوند و داخل آن‌ها آبگریز است. این خصوصیت آبگریز واکوئل‌ها به حفظ شناوری در موجودات آبزی مانند جلبک‌های سبز آبی کمک می‌کند.
واکوئل لیتیک
واکوئل‌های لیتیک دارای آنزیم‌های لیزوزومی هستند و وظیفهٔ لیزیس در سلول‌های گیاهی و جانوری را بر عهده دارند. این واکوئل‌ها به عنوان اندامک‌های سلولی مانند میتوکندری و پلاستیدها هم برای فرآیند اتوفاژی مفید هستند.
عملکرد واکوئل
واکوئل‌ها در سلول‌ها عملکردهای مختلفی دارند:
– ذخیره‌سازی: واکوئل در ذخیره‌سازی مواد مختلف در سلول‌های گیاهی و جانوری نقش دارد. این اندامک رنگدانه‌هایی مانند آنتوسیانین را که به میوه‌ها و گل‌ها رنگ می‌دهند، ذخیره می‌کند. همچنین به تجمع اجزای مضر از سیتوپلاسم سلول گیاهی کمک می‌کند. به همین ترتیب، برخی از محصولاتی مانند لاتکس لاستیک در سلول‌های گیاهی مثل Hevea brazilensis یا تریاک در سلول‌های گیاهی Papaver somniferum را ذخیره می‌کند. در دانه‌ها، واکوئل‌ها پروتئین‌های مورد نیاز برای جوانه‌زنی را ذخیره می‌کنند.
– هموستاسی: کمک می‌کند تا شار یون هیدروژن به داخل سیتوپلاسم با انتقال یون هیدروژن به داخل واکوئل‌ها در طول محیط با PH پایین، کاهش یابد.
– فشار تورگور: شیرهٔ حاوی مایع زیادی است که فشاری را به دیوارهٔ سلولی وارد می‌کند که به فشار تورگ معروف است. این فشار به حفظ فعالیت اسمزی سلول کمک می‌کند.
– عملکرد متابولیک: اجزای در 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 به دلیل آنزیم‌های هیدرولیتیک در اتوفاگوزوم درگیر هستند که به مرگ سلولی منجر می‌شود.
– عملکرد لیزوزومی: 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.
با راشا زیست همراه باشید…
