تحقیق در مورد واکوئل و وظیفه آن

واکوئل ها را بیشتر بشناسید!

واکوئل جانوری و گیاهی

واکوئل چیست؟

یکی دیگر از اندامک ها که خاص سلول های گیاهی است، واکوئل ها می باشند. واکوئل بیش از ۹۰ درصد از حجم سلول بالغ گیاهی را اشغال می کند. در برخی سلول ها فقط یک واکوئل وجود دارد و در برخی بیش از یکی که به آن واکوئوم گویند. درون واکوئل مواد آلی و معدنی مانند قند، پروتئین، اسیدهای آلی مانند فسفاتید، تانن، رنگدانه وجود دارد.

اولین گزارش در مورد واکوئل ها بیشتر بر روی ویژگی شفاف بودن این اندامک ها تکیه داشت و نام واکوئل از کلمه لاتین واکوئوس (فضای خالی) با این دید ابداع شد که واکوئل حفره یاخته‌ای کم و بیش غیر فعال است.

ساختار واکوئل ها

ساختار واکوئل دو بخش اصلی شامل غشا و محتوای واکوئلی قابل تشخیص است. بررسی‌های انجام شده با میکروسکوپ های الکترونی فرا ساختار غشای واکوئلی یا تونوپلاست را بطور کلی مشابه پلاسمالم و متشکل از دو لایه فسفولیپیدی و پروتئین ها نشان داده است. با این تفاوت که بخشهای گلوسیدی (قندی) گلیکولیپیدها در غشای واکوئل به طرف درون واکوئل قرار دارند و بخشی از این ساختارها به عنوان گیرنده برخی مواد موجود در واکوئلها عمل می‌کنند.

انواع واکوئل

  • واکوئل ضربان دار
  • واکوئل غذایی
  • واکوئل گوارشی
  • واکوئل دفعی
  • واکوئل گیاهی

واکوئل ضربان دار: این نوع از واکوئل در تک سلولی های آب شیرین یافت می شود و دفع آب اضافی سلول نقش دارد.

واکوئل غذایی : واکوئل غذایی در جانوران ابتدایی و برخی آغازین یافت می شود و همان طور که از نام آن پیداست گیرنده غذا می باشد.

واکوئل گوارشی: واکوئل گوارشی نیز در جانوران ابتدایی و برخی آغازین وجود دارد و در هضم شیمیایی غذا نقش دارد.

واکوئل دفعی: این نوع از واکوئل نیز در جانوران ابتدایی و برخی آغازین دیده می شود و همان طور که از نام آن پیداست وظیفه دفع مواد زائد را بر عهده دارد.

واکوئل در سلول گیاهی: نقش واکوئل در سلول های گیاهی بسیار پررنگ تر از سایر جانداران است و اغلب بزرگ ترین اندامک سلول است. این اندامک در سلول های گیاهی محتوی مایعی است که شیره واکوئل نامیده می شود. مقدار و ترکیب شیره واکوئل در گیاهان مختلف و حتی بافت های مختلف یک گیاه می تواند متفاوت باشد.

تغییرات واکوئل ها

واکوئل ها اندامک هایی دارای قابلیت تغییر و تحول هستند. تعداد ، اندازه ، نوع و غلظت محتوای درونی آنها بر حسب درجه تمایز یاخته‌ای، شرایط محیطی، فصل و شرایط فیزیولوژیکی یاخته‌ها تغییر می‌کند. با افزایش میزان تمایز یاخته‌های گیاهی، واکوئل های کوچک به تدریج بهم پیوسته و گسترش می‌یابند و واکوئل حجیمی را می‌سازند که بخش عمده یاخته را پر می‌کند و هسته و سیتوپلاسم را به کناره‌های یاخته می‌راند.

هنگام تمایز زدایی ، واکوئل حجیم چند بخش می‌شود. حجم این واکوئل ها کاهش می‌یابد و موجب بازگشت سیتوپلاسم و هسته به وضعی مشابه یاخته جوان می‌گردد. واکوئلها اندامکهایی دارای تغییرات منظم نیز هستند. در یاخته‌های محافظ روزنه ، تغییرات واکوئل ها دارای نظم شبانه روزی است. هنگام روز به دنبال افزایش فشار اسمزی که موجب تغییر شکل و حجیم شدن یاخته‌ها می‌شود، روزنه‌ها گشاد می‌شوند و شب هنگام که فشارها و اندازه واکوئل‌ها کاهش می‌یابد، روزنه‌ها تنگ می‌شوند.

محتوای واکوئل ها

دستگاه واکوئلی دارای ترکیبات بسیار زیاد است که شامل یونهای کانی، قندهای ساده، اسیدهای آمینه، اسیدهای آلی و دیگر (مثل اسد مالیک در ریشه واکوئلی سیب، اسید اسکوربیک در مرکبات) پلی پپتیدها و پروتئینها و گلیکو پروتئینها، موسیلاژهای پلی ساکاریدی و هتروزیدهای متنوع است. در مورد یونهای کانی، تمام فنون جدید، ورود انتخابی آنها را تأیید می‌کنند. مخمرها تجمع واکوئلی قابل ملاحظه‌ای از Mg+۲ و فسفات دارند. برعکس سیتوپلاسم آنها دارای یونهای +K و +Na است.

لوله‌های شیرابه‌ای نیز مقدار زیادی Mg+۲ دارند. در حالی که +K به غلظت برابر در واکوئل و سیتوزول آنها وجود دارد. آنیونهای واکوئلی مثل -Cl، اغلب یونهای یک ظرفیتی هستند. محتوای واکوئلی مخزنی از ترکیبات پیچیده است که جنس و غلظت آنها بر حسب گونه، نوع یاخته‌ای و حالت فیزیولوژیکی جاندار بسیار متغیر است. برخی مولکولها بطور پایدار در واکوئلها ثابت شده‌اند و برخی دیگر با سیتوپلاسم جابجایی دارند.

این جنبشها اغلب دارای نظم هستند و در شرایط طبیعی می‌توانند نوسانهای روزانه یا سالانه داشته باشند. مدت ذخیره مواد در واکوئلها بر حسب نوع یاخته متفاوت است و در بافتهای ذخیره‌ای طولانی است. برخی مولکولها مانند آنتوسیانها، رنگدانه‌های مختلف، اینولین و غیره تنها در شیره واکوئلی وجود دارند و برخی دیگر مثل ساکارز، مالات، اسیدهای آمینه هم در واکوئل و هم در سیتوزول یافت می‌شوند؛ بنابراین درجه انتخاب واکوئل متغیر است.

محتوای واکوئلها ممکن است از مواد حد واسط فعالیتهای پایه متابولیسم اولیه یاخته باشند که ضمن جنبشهای سیتوپلاسمی کنار گذاشته شده‌اند یا محصولی از مسیرهای بیوسنتزی بسیار ویژه (متابولیسم ثانویه) هستند. از مهمترین محصولات متابولیسم اولیه موجود در واکوئلها می‌توان به اسیدهای کربوکسیلیک، گلوسیدها، اسیدهای آمینه و پروتئینها اشاره کرد. محصولات متابولیسم ثانویه که در شیره واکوئلی وجود دارند شامل کومارین، سیانوژنها، فلاونوئیها، تانن‌ها، آلکالوئیدها و از جمله آلکالوئیدها مرفین، تئین چای، کافئین قهوه، کدئین خشخاش اشاره کرد.

عملکرد و وظیفه واکوئل‌ها

واکوئل‌ها شکل‌ها و اندازه‌های متفاوت و همچنین اعمال گوناگونی دارند. برای مثال گونه‌ای از واکوئل‌ها واکوئل غذایی اند که با لیزوزم همکاری دارند و دسته دیگری از واکوئل‌ها واکوئل‌های مرکزی گیاهان می‌باشند که به رشد سلول از طریق جذب آب کمک می‌کنند و نیز می‌تواند مواد شیمیایی حیاتی یا محصولات دفعی متابولیسم سلولی را در خود ذخیره نمایند. واکوئل‌های مرکزی در گلبرگ‌های گل ممکن است رنگدانه‌هایی داشته باشد که درجذب حشرات گرده افشان نقش دارند. در برخی از گیاهان این واکوئل‌ها دارای سم‌هایی هستند که گیاه را در برابر جانواران گیاه‌خوار حفاظت می‌کند.

نوع بسیار متفاوتی از واکوئل‌ها در برخی آغازیان آب شیرین مانند پارامسی که از گونه مژک داران است وجود دارد. در این آغازی دو نوع واکوئل ضربان دار وجود دارد که همانند توپی چرخ دوچرخه با پره‌های انشعابی آن می‌باشد پره‌ها آب اضافی را به بیرون از سلول هدایت می‌کنند. این عمل برای آغازیان ساکن آب شیرین ضروری است. زیرا آب به طور دائم طبق پدیده اسمز وارد بدن آنها می‌شود. بدون راهکارهایی برای دفع آب اضافی سلول مایع سلولی آنچنان رقیق می‌شود که نمی‌تواند زندگی سلولی را حفظ نمایدو نهایتاً سلول باد کرده و ومنفجر خواهد شد.

عملکرد واکوئل‌ ها در سلول های گیاهی

واکوئل‌ های سلول های گیاهی بزرگ تر از واکوئل های سلول‌ های حیوانی می باشند. واکوئل مرکزی موجود در سلول های گیاهی یکی از اندامک های سلولی مهم می باشد. واکوئل مرکزی احاطه شده توسط تونوپلاست به منظور پشتیبانی از سلول هایی که برگ ها و دیگر بخش های نرم گیاهان را تشکیل می دهند، ارائه شده است. املاح موجود در واکوئل ها آب جذب می‌ کنند. همچنان که آب وارد واکوئل ها می شود، سلول ها متورم می شود، این کار اجازه می دهد تا قسمت های نرم گیاهان (برای مثال، برگ‌ ها) شکل و آماس خود را حفظ کنند. بنابراین، حفظ شکل مناسب سلول یکی از وظایف اصلی واکوئل ها می باشد.

عملکرد واکوئل‌ ها در سلول‌ های قارچی

نقشی که واکوئل ها در سلول‌ های قارچی ایفاء می کنند بسیار مشابه نقش آن ها در سلول های گیاهی می‌ باشد. تعداد واکوئل های موجود در سلول های قارچی می تواند بیشتر از سلول های گیاهی باشد. این واکوئل ها نقش مهمی را در فرایندهایی مانند هموستازی pH سلول، ذخیره سازی آمینو اسیدها، تنظیم اسمزی و غیره ایفاء می کند.

عملکرد واکوئل‌ ها در سلول‌ های حیوانی (جانوری)

در سلول های جانوری واکوئل ها یک نقش مهم را در فرایندهایی مانند اندوسیتوز و اگزوسیتوز ایفاء می کنند. در اگزوسیتوز، پروتئین ها و لیپیدها از سلول‌ ها خارج می شوند. واکوئل ها نقش مستقیمی در خروج لیپیدها و پروتئین ها ندارند، با این حال، آن‌ ها به عنوان ظروف لیپیدها و پروتئین ها عمل می کنند. فرایند اندوسیتوز درست عکس فرایند اگزوسیتوز می باشد.
حفظ فشار تورژسانس و pH سلول ها از وظایف مهم واکوئل می باشد. با توجه به این وظایف و عملکردهای دیگر ذکر شده در بالا ما می توانیم بگوییم که واکوئل نقش مهمی را در عملکرد سلول‌ های گیاهی ایفاء می کند.

اشتراک گذاری

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*