的液泡是细胞内细胞器从胞质环境通过膜分离。它们存在于许多不同的细胞类型中,包括原核和真核以及单细胞和多细胞生物。
“真空”一词是法国生物学家费利克斯·杜哈尔丁(FélixDujardin)于1841年提出的,是指他在原生动物内部观察到的“空”细胞内空间。然而,空泡在植物中特别重要,并且在这些生物中对其进行了最详细的研究。
在发现它们的细胞中,液泡执行许多不同的功能。例如,它们是非常通用的细胞器,其功能通常取决于细胞的类型,它们所属的组织或器官的类型以及生物的生命周期。
因此,液泡可以在高能物质(食物)或离子和其他溶质的储存,消除废物,在浮选气体的内在化,液体的储存,维持液体的功能上发挥作用。 pH值等。
例如,在酵母中,液泡的行为类似于动物细胞中的溶酶体,因为它们充满了水解酶和蛋白水解酶,可以帮助它们分解内部的不同类型的分子。
它们通常是球形细胞器,其大小随细胞的种类和类型而变化。其膜在植物中称为液泡膜,具有不同类型的相关蛋白质,其中许多与液泡内部的运输有关。
结构体
显示液泡及其膜,液泡膜的植物细胞示意图(来源:Mariana Ruiz,来自Wikimedia Commons)
在各种各样的生物体中发现了液泡,例如所有陆地植物,藻类和大多数真菌。在许多原生动物中也发现了它们,并且在某些细菌物种中也描述了类似的“细胞器”。
如预期的那样,它的结构特别取决于它的功能,特别是如果我们想到允许不同物质进入或流出液泡的完整膜蛋白。
尽管如此,我们仍可以将液泡的结构概括为由膜和内部空间(内腔)组成的球形胞质细胞器。
液泡膜
不同类型液泡的最突出特征取决于液泡膜。在植物中,这种结构称为液泡膜,不仅充当液泡的胞质和腔组分之间的界面或分离,而且像质膜一样,它是具有选择性渗透性的膜。
在不同的液泡中,液泡膜被不同的完整膜蛋白穿过,该膜蛋白在质子泵送,蛋白运输,溶液运输和通道形成中具有功能。
因此,在植物液泡的膜和原生动物,酵母和真菌的液泡膜中,蛋白质的存在可以描述为:
-质子泵或H + -ATPasas
-质子焦磷酸酶或H + -PPasas泵
-质子反转运蛋白(Na + / K +; Na + / H +; Ca + 2 / H +)
-ABC家族的转运蛋白(ATP结合盒转运蛋白)
-多药和毒素转运蛋白
-重金属运输车
-糖的微泡转运蛋白
-水上载具
液泡腔
液泡的内部,也称为液泡腔,是一种通常为液体的介质,通常富含不同类型的离子(带正电和带负电)。
由于在液泡膜中几乎普遍存在质子泵,因此这些细胞器的内腔通常为酸性空间(其中存在大量氢离子)。
液泡的生物发生
许多实验证据表明,真核细胞的液泡来自内部生物合成和内吞途径。插入液泡膜的蛋白质例如来自早期分泌途径,该早期分泌途径出现在对应于内质网和高尔基体的区室中。
另外,在液泡形成过程中,物质的内吞事件从质膜发生,自噬事件和从胞质溶胶直接转移至液泡腔的事件。
形成液泡后,所有在液泡中发现的蛋白质和分子都到达那里,这主要归功于与内质网和高尔基体有关的转运系统,其中转运囊泡与内质网融合。液泡膜。
同样,位于液泡膜中的转运蛋白积极参与胞质和液泡区室之间的物质交换。
特征
植物组织和主要细胞器
在植物中
在许多情况下,在植物细胞中,液泡占细胞质总量的90%以上,因此它们是与细胞形态密切相关的细胞器。它们有助于细胞膨胀以及植物器官和组织的生长。
由于植物细胞缺乏溶酶体,液泡具有非常相似的水解功能,因为它们在降解不同的细胞外和细胞内化合物中起作用。
它们在物质的运输和存储中具有关键功能,例如有机酸,糖苷,谷胱甘肽结合物,生物碱,花色苷,糖(高浓度的单糖,二糖和低聚糖),离子,氨基酸,次生代谢产物等。
植物液泡也参与隔离有毒化合物和重金属,例如镉和砷。在某些物种中,这些细胞器还具有核酸酶,可以保护细胞抵抗病原体。
许多作者认为植物液泡被分类为营养液泡(溶质液泡)或蛋白质储存液泡。在种子中,贮藏液泡占优势,而在其他组织中,液泡是溶菌性的或营养性的。
在原生动物中
原生动物的收缩液泡通过在细胞达到临界大小(即将破裂)时定期清除细胞内的过多水分,从而防止渗透作用(与细胞内和细胞外溶质的浓度有关)而导致细胞溶解; 也就是说,它们是渗透性细胞器。
在酵母中
酵母液泡对于自噬过程至关重要,也就是说,废液化合物在其中发生回收或消除,以及异常蛋白质和其他类型的分子(其标记为液泡中的“递送”。
代表液泡在酵母蛋白质降解中的作用的示意图(来源:Chalik1,来自Wikimedia Commons)
它可用于维持细胞的pH值,并用于存储离子(对钙稳态非常重要),磷酸盐和多磷酸盐,氨基酸等物质。酵母液泡还参与“ pexophagia”,这是整个细胞器的降解过程。
液泡的类型
液泡有四种主要类型,主要区别在于它们的功能。一些具有某些特定生物体的特征,而另一些具有更广泛的分布。
消化液
这种液泡是主要在原生动物生物中发现的液泡,尽管在某些“低等”动物和某些“高等”动物的吞噬细胞中也发现了这种液泡。
它的内部富含能够分解蛋白质和其他物质用于食品目的的消化酶,因为降解后的物质被运输到胞质溶胶中,在那里被用于各种目的。
储存液泡
在英语中,它们被称为“树液泡”,是植物细胞的特征。它们是充满液体的隔室,它们的膜(液泡膜)具有复杂的运输系统,可以在管腔和细胞质之间交换物质。
在未成熟的细胞中,这些液泡很小,随着植物的成熟,它们融合形成一个大的中央液泡。
它们的内部含有水,碳水化合物,盐,蛋白质,废品,可溶性色素(花色素苷和花青素),乳胶,生物碱等。
脉动或收缩液泡
在许多单细胞生物和淡水藻类中发现了收缩性或搏动性液泡。它们专门用于细胞的渗透维持,为此,它们具有非常柔软的膜,可以排出液体或将其引入。
草履虫细胞,具有收缩液泡的单细胞生物的示意图(来源:显示液泡及其膜,液泡膜的植物细胞示意图(来源:Wikimedia Commons的Deuterostome)
为了发挥其功能,这种液泡经历了连续的周期性变化,在此期间它们逐渐膨胀(充满液体,称为舒张压的过程),直到达到临界尺寸。
然后,根据条件和细胞要求,液泡突然收缩(空,称为收缩期的过程),将其所有内容物排入细胞外空间。
空气或气体空泡
这种类型的液泡仅在原核生物中有描述,但与其他真核液泡不同的是,它不受典型膜的限制(原核细胞没有内部膜系统)。
气泡或空中“伪真空”是一组小结构,充满细菌代谢期间产生的气体,并被一层蛋白质覆盖。它们具有浮选,辐射防护和机械阻力的功能。
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