Vacuolas

Que sont les vacuolas?

Les vacuolas sont des organites intracellulaires séparés de l'environnement cytosolique au moyen d'une membrane. Ils se trouvent dans de nombreux types de cellules différents, procaryotes et eucaryotes, ainsi que dans les organismes unicellulaires et multicellulaires.

Le terme "vacuola" a été inventé par le biologiste français Félix Dujardin en 1841, pour se référer à un espace intracellulaire "vide" qui observait à l'intérieur d'un protozoaire. Cependant, les vacuoles sont particulièrement importantes dans les plantes et c'est dans ces êtres vivants qui ont été étudiés plus en détail.

Vide des cellules eucaryot

Dans les cellules où elles sont, les vacuoles exercent de nombreuses fonctions différentes. Par exemple, ce sont des organites très polyvalents et leurs fonctions dépendent souvent du type de cellule, du type de tissu ou d'organe à laquelle ils appartiennent et le stade de la vie de l'organisme.

Ainsi, les vacuoles peuvent exercer des fonctions dans le stockage des substances énergétiques (aliments) ou des ions et autres solutés, dans l'élimination des déchets, dans l'internalisation des gaz pour la flottaison, dans le stockage des liquides, dans le maintien du maintien de la pH, entre autres.

Chez les levures, par exemple, les vacuoles se comportent comme la contrepartie des lysosomes dans les cellules animales, car elles sont pleines d'enzymes hydrolytiques et protéolytiques qui les aident à dégrader différents types de molécules à l'intérieur.

Ce sont généralement des organites sphériques dont la taille varie avec l'espèce et avec le type cellulaire. Sa membrane, connue dans des plantes telles que TonePlast, a différents types de protéines associées, dont beaucoup sont liées au transport vers et depuis à l'intérieur de la vacuole.

Structure de vacuolas

Schéma d'une cellule végétale où la vacuolie et sa membrane sont indiquées, le ton (source: Mariana Ruiz [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)] via Wikimedia Commons)

Les vacuolas se trouvent dans une variété d'organismes tels que toutes les plantes terrestres, les algues et la plupart des champignons. Ils ont également été trouvés dans de nombreux protozoaires, et des «organites» similaires ont été décrits dans certaines espèces de bactéries.

Sa structure, comme prévu, dépend en particulier de ses fonctions, surtout si nous pensons à des protéines membranaires complètes qui permettent le passage de différentes substances vers l'intérieur ou vers l'extérieur de la vacuole.

Malgré cela, nous pouvons généraliser la structure d'une vacuole en tant qu'organelle cytosolique sphérique composée d'une membrane et d'un espace interne (lumière).

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Membrane vacuolaire

Les caractéristiques les plus remarquables des différents types de vacuoles dépendent de la membrane vacuolaire. Dans les plantes, cette structure est connue sous le nom de tonalité et non seulement des fonctions d'interface ou de séparation entre les composants cytosoliques et luminaux de la vacuole, mais, comme la membrane plasmique, c'est une membrane avec une perméabilité sélective.

Dans différentes vacuoles, la membrane vacuolaire est traversée par différentes protéines complètes de la membrane qui ont des fonctions dans le pompage des protons, dans le transport des protéines, dans le transport des solutions et dans la formation de canaux.

Paramecio, leurs vacuoles sont teintes en bleu. Source: Stjepo [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

Ainsi, à la fois dans la membrane des vacuoles présents dans les légumes et dans celles des protozoaires, des levures et des champignons, la présence de protéines et:

• Pompes de protons ou h + -atpasas
• Bombes Pyrophosphatese ou H + -Pasas
• Protons anti-transporteurs (na + / k +; na + / h +; ca + 2 / h +)
• Transporteurs de famille ABC (Cassette de liaison à l'ATP Transporteurs)
• Transporteurs multidrogy et toxines
• Transporteurs de métaux lourds
• Transporteurs de sucre vacuolaire
• Transporteurs d'eau

Lumière vacuolaire

L'intérieur des vacuoles, également connue sous le nom de lumière vacuolaire, est un milieu généralement liquide, souvent riche en différents types d'ions (avec charge positive et charge négative).

En raison de la présence presque généralisée de pompes protoniques dans la membrane vacuolaire, la lumière de ces organites est généralement un espace acide (où il y a un grand nombre d'ions hydrogène).

Biogenèse des vacuolas

De nombreuses preuves expérimentales suggèrent que les vacuoles cellulaires eucaryot dérivent des voies internes de biosynthèse et d'endocytose. Les protéines insérées dans la membrane vacuolaire, par exemple, proviennent de la route sécrétoire précoce, qui se déroule dans les compartiments correspondant au réticulum endoplasmique et au complexe de Golgi.

De plus, pendant le processus de formation de vacuolas, les événements d'endocytose de substance se produisent de la membrane plasmique, des événements d'autophagie et des événements de transport direct du cytosol à la lumière vacuolaire.

Après leur formation, toutes les protéines et molécules qui se trouvent à l'intérieur des vacuoles arrivent principalement grâce aux systèmes de transport liés au réticulum endoplasmique et au complexe Golgi, où la fusion des vignes de transport peut se produire avec la membrane vacuolaire.

De même, les protéines de transport situées dans la membrane vacuolas participent activement à l'échange de substances entre les compartiments cytosoliques et vacuolaires.

Fonctions vacuolas

Tissu d'une plante et des principaux organites cellulaires

Dans les plantes

Dans les cellules végétales, les vacuoles occupent, dans de nombreux cas, plus de 90% du volume cytosolique total, ce sont donc des organites étroitement liés à la morphologie cellulaire. Contribuer à l'expansion cellulaire et à la croissance des organes et des tissus végétaux.

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Comme les cellules végétales manquent de lyosomes, les vacuoles exercent des fonctions hydrolytiques très similaires, car elles fonctionnent dans la dégradation de différents composés supplémentaires et intracellulaires.

Ils ont des fonctions clés dans le transport et le stockage de substances telles que les acides organiques, les glycosides, les conjugués de glutathion, les alcaloïdes, les anthocyanes, les sucres (concentrations élevées de mono, de DI et d'oligosaccharides), d'ions, d'acides aminés, de métabolites secondaires, etc.

Les vacuolas végétaux participent également à l'enlèvement de composés toxiques et de métaux lourds tels que le cadmium et l'arsenic. Chez certaines espèces, ces organites ont également des enzymes de nucléase, qui travaillent dans la défense des cellules contre les agents pathogènes.

De nombreux auteurs croient que les vacuolas végétaux sont classés comme des vacuoles végétatives (lithiques) ou de stockage des protéines. Dans les graines, les vacuoles de stockage sont celles qui prédominent, tandis que dans le reste des tissus, les vacuoles sont lithiques ou végétatives.

En protozoaire

Les vacuoles contractiles des protozoaires évitent la lyse cellulaire due aux effets osmotiques (liés à la concentration de solutés intracellulaires et extracellulaires) en éliminant périodiquement l'excès d'eau à l'intérieur des cellules lorsqu'ils atteignent une taille critique (sur le point d'exploser); c'est-à-dire que ce sont des organites osmulateurs.

Dans les levures

La vacuolie des levures est de la plus haute importance pour les processus autophagiques, c'est-à-dire à l'intérieur du recyclage ou de l'élimination des composés cellulaires, ainsi que des protéines aberrantes et d'autres molécules (qui sont marquées pour leur "livraison" dans la vacuola).

Il fonctionne dans le maintien du pH cellulaire et dans le stockage de substances telles que les ions (il est très important pour l'homéostasie du calcium), les phosphates et les polyphosphates, les acides aminés, etc. La vacuole des levures participe également à la "pexofagie", qui est le processus de dégradation des organites complets.

Types de vacuoles

Il existe quatre principaux types de vacuolas, qui sont principalement différenciés par leurs fonctions. Certains ayant des caractéristiques de certains organismes particuliers, tandis que d'autres sont plus largement distribués.

Vacuolas digestifs

Ce type de vacuola est celui trouvé principalement dans les organismes protozoaires, bien qu'ils aient également été trouvés chez certains animaux "inférieurs" et dans les cellules phagocytaires de certains animaux "supérieurs".

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Son intérieur est riche en enzymes digestives capables de dégrader des protéines et d'autres substances à des fins alimentaires, car ce qui est dégradé est transporté vers le cytosol, où il est utilisé à diverses fins.

Vacuolas de stockage

En anglais, ils sont connus sous le nom de "Vacuoles SAP"Et ce sont ceux qui caractérisent les cellules végétales. Ce sont des compartiments pleins de liquide et sa membrane (le ton) a des systèmes de transport complexes pour l'échange de substances entre la lumière et le cytosol.

Dans les cellules immatures, ces vacuoles sont petites et, en tant que plante mûre, elles fusionnent pour former une grande vacuole centrale.

À l'intérieur, ils contiennent de l'eau, des glucides, des sels, des protéines, des déchets, des pigments solubles (anthocyanes et antoxantines), du latex, des alcaloïdes, etc.

Vacuolas pulsatiles ou contractiles

Les vacuolas contractiles ou pulsatiles se trouvent dans de nombreux protistes unicellulaires et algues d'eau douce. Ils sont spécialisés dans le maintien osmotique des cellules et pour cela, ils ont une membrane très flexible, ce qui permet l'expulsion de liquide ou l'introduction de la même.

Pour exercer leurs fonctions, ce type de vacuolas passe par des changements cycliques continus pendant lesquels ils gonflent progressivement (ils sont remplis de liquide, un processus appelé diastole) jusqu'à atteindre une taille critique.

Ensuite, en fonction des conditions et des exigences cellulaires, la vacuola se contracte soudainement (vide, un processus connu sous le nom de Systole), expulsant tout son contenu vers l'espace extracellulaire.

Aspirateurs à l'air ou au gaz

Ce type de vacuola n'a été décrit que dans les organismes procaryotes, mais diffère du reste des vacuolas eucaryotes dans lesquels il n'est pas délimité par une membrane typique (les cellules procaryotes n'ont pas de systèmes membranaires internes).

Les vacuolas de gaz ou les «pseudovacuolas» aériens sont un ensemble de petites structures pleines de gaz qui sont produites pendant le métabolisme bactérien et sont couvertes par une couche de protéines. Ceux-ci ont des fonctions dans la flottaison, en radioprotection et en résistance mécanique.

Les références

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