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| Vakuolenmembran Glycocalyx Lumen Proteinkomplexe |
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Vakuolen sind Zellorganellen. Sie sind ähnlich wie Vesikel gebaut, umfassen aber sehr viel größere von einer Membran umschlossene Räume. Aufgrund ihrer Größe sind sie auch unter dem Lichtmikroskop erkennbar. Sie treten zum Beispiel als Nahrungsvakuolen auf, die sich durch Phagozytose aus Teilen der Zellmembran gebildet haben.
Besonders auffällig ist die Zellsaftvakuole (auch zentrale Vakuole oder Zellsaftraum genannt). Sie nimmt bei ausgereiften Pflanzenzellen meist das größte Volumen der Zelle ein. Die Membran, die die Vakuole vom angrenzenden Cytoplasma abgrenzt, wird Tonoplast genannt. Im Inneren der Vakuole befindet sich eine Flüssigkeit, der Zellsaft, welcher im Gegensatz zum Cytosol sehr wenig Proteine enthält und daher nicht plasmatisch ist. Vakuolen können folgende Aufgaben haben:
- Erzeugung eines prallen Zustands der Zelle durch den Turgor
- Stoffspeicher von Proteinen, organischen Verbindungen und Ionen, also Stoffen, die giftig wirken oder den Stoffwechsel stören könnten
- Durch Lagerung von Gift- oder Bitterstoffen können sie sich vor Tierfraß oder Pilzbefall schützen (z. B. Calciumoxalatkristalle)
- Indem Farbstoffe im Zellsaft eingelagert werden, können Pflanzenteile besonders gefärbt werden: blau-violett-rot sind oft Anthocyane, die mit Säuren rote und mit Basen blaue Salze bilden (Blüten von Stockrose, Kornblume, Hortensie), gelb sind Flavone (Blüten von Primeln, Löwenmäulchen)
- Sie spielen auch eine Rolle bei Wachstums- und Bewegungsvorgängen durch osmotische Aufnahme von Wasser in die Vakuole
- Verdauung von Makromolekülen (vgl. Lysosomen bei Tieren)
- Speicherfunktion – etwa bei den Hülsenfrüchtlern, in deren Keimblättern Vakuolen mit Speicherproteinen zu finden sind.
- Gerbstoffe bilden bei Verwundung eine desinfizierende Schicht und bringen die Proteine des Zytoplasmas zum Stocken (Wundverschluss)
Die Bildung einer Vakuole findet beim Zellwachstum statt. Innerhalb des Streckungswachstums der Pflanzenzelle vergrößert sich das Volumen der Zelle durch osmotische Wasseraufnahme. Da die Substanz des Zytoplasmas jedoch nicht schnell genug mitwächst, entstehen Hohlräume, die anschließend durch Tonoplasten vom anliegenden Plasma abgetrennt werden. Am Ende des Wachstums nimmt die zentrale Vakuole oft einen so großen Raum ein, dass das Cytoplasma nur mehr eine dünne Schicht zwischen Plasmalemma und Tonoplast bildet. So entsteht die Zentralvakuole.