Zentralvakuole Definition
Die Zentralvakuole ist, vereinfacht gesagt, eine membrangebundene Organelle, die in den Zellen der folgenden Organismen vorkommt:
- Pflanzen
- Pilze
- Pilze
- Tiere
- Bakterien
Bis vor kurzem hat man geglaubt, dass alle Vakuolen, die in all diesen Zelltypen vorkommen, einen gemeinsamen Ursprung haben. Jüngste Forschungsstudien haben jedoch herausgefunden, dass die Vakuolen in verschiedenen Organismen unterschiedlich sind. Nehmen wir zum Beispiel die Pflanzenzellen. In diesen Zellen gibt es eine große zentrale Vakuole. Die große zentrale Vakuole in den Pflanzenzellen nimmt einen großen Teil der Zellmasse und des Zellvolumens ein. Es ist anzumerken, dass das Vorhandensein der Zentralvakuole für die Physiologie der gesamten Pflanze von Bedeutung ist.
Typen von Pflanzenvakuolen
Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Pflanzenvakuolen, nämlich die Proteinspeichervakuolen und die lytischen Vakuolen. Es ist anzumerken, dass es sich bei diesen beiden Typen um zwei verschiedene Organellen in der Pflanzenzelle handelt, da sie durch unterschiedliche Transportvesikel vermittelt werden.
Proteinspeichervakuolen
Wie der Name schon sagt, werden in diesen Vakuolen verschiedene Proteine gespeichert, die für das gesamte Wachstum der Pflanzen wichtig sind. Beispiele für Proteine, die in diesen Vakuolen gespeichert werden, sind Abwehr- und Speicherproteine.
Lytische Vakuolen
Diese hingegen bestehen aus hydrolytischen Enzymen, die für die Verdauung der nicht mehr brauchbaren Zellbestandteile bestimmt sind.
Struktur der Zentralvakuole
Die Zentralvakuole und die anderen Vakuolen bestehen strukturell gesehen aus einer „Phospholipid-Doppelschicht“. Im Gegensatz zu den anderen Zelltypen haben die Pflanzenzellen eine größere Vakuole, die zwei Komponenten in ihrer Struktur hat. Sie sind:
Zellsaft
Dies ist der flüssige Teil der Zentralvakuole und besteht aus den folgenden Bestandteilen:
- Zucker
- Aminosäuren
- Lipide
- Mineralsalze
- Pigmente
Tonoplast
Dies ist die Membran, die den Zellsaft umhüllt und so den Saft vom Zytoplasma trennt. Diese Membran trägt dazu bei, die Spannung auf die zentrale Vakuole zu übertragen. Genau wie die Zellmembran, die sich in der äußeren Schicht der Pflanzenzelle befindet, besteht auch diese Membran aus Phospholipiden und Proteinen. Diese Proteine regulieren den Ein- und Austritt von Wasser in die Zentralvakuole, wodurch auch die Bewegung von Ionen reguliert wird.
Funktionen der Zentralvakuole
Die Hauptfunktionen der Zentralvakuole sind wie folgt:
Aufrechterhaltung des Turgordrucks
Wie bereits erwähnt, kann die Zentralvakuole bis zu 90 % des Zellvolumens einnehmen. Daher spielt sie eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Turgordrucks, der als der Druck definiert ist, der von den Zellbestandteilen auf die Zellwand ausgeübt wird. Die Menge an Wasser, die in dieser Organelle vorhanden ist, bestimmt den Druck, der ausgeübt wird.
Speicherung
Wie man oben sehen kann, ist eine der Arten von Vakuolen die Speichervakuole, in der die chemischen Produkte gespeichert werden (Proteinspeichervakuolen). Diese Funktion der Zentralvakuole scheint bei den Pflanzen, die hauptsächlich auf die Speicherung von Nahrung in der Vakuole angewiesen sind, offensichtlich zu sein. Beispiele sind Zwiebeln, Rhizome und Knollen.
Abwehr
Wie man vielleicht schon weiß, haben Pflanzen keine sogenannten Immunzellen zur Abwehr. Im Gegensatz dazu verfügen sie über Abwehrzelltodmechanismen. Das sind zwei Arten von Mechanismen, bei denen Vakuolen an der Abwehr beteiligt sind.
- Zerstörungsmechanismus: Dies geschieht, wenn die Membran der Vakuole kollabiert und dadurch Enzyme freigesetzt werden, die die Zellbestandteile zerstören. Dieser Vorgang führt zum sofortigen Tod der Zelle.
- Nichtdestruktiver Mechanismus: Hierbei verschmilzt die Vakuolenmembran mit der Plasmamembran, um die für den Zelltod erforderlichen Enzyme freizusetzen.
Gasaustausch
In Pflanzen wird der Gasaustausch, der auch als Atmung bezeichnet wird, von den Vakuolen gesteuert. Eine besondere Art von Zellen, die sogenannten Wächterzellen, sind für das Öffnen und Schließen der Stomatenporen verantwortlich. Durch die Regulierung der Wasseraufnahme in ihrer Membran steuert die Vakuole der Wächterzellen den Atmungsprozess.
Pflanzenfortbewegung
Es gibt Pflanzen, die sich bewegen können. In solchen Pflanzen spielt die Zentralvakuole eine wichtige Rolle bei der Fortbewegung, indem sie die Aktivität des Tonoplasten steuert, um Wasser aufzunehmen oder zu verlieren.
Zellwachstum
Die Zentralvakuole ist in der Lage, den Prozess der Zelldehnung zu unterstützen, indem sie einen höheren hydrostatischen Druck erzeugt. Allerdings kann dies nur geschehen, wenn die Zellwand weich und elastisch wird.