액포는 세포 내 소기관들이 막에 의해 세포질 환경에서 분리되어있다. 그들은 단세포 및 다세포 유기체뿐만 아니라 원핵 및 진핵 생물의 다양한 세포 유형에서 발견됩니다.
"진공"이라는 용어는 1841 년 프랑스 생물 학자 펠릭스 두 자르 딘 (Félix Dujardin)이 원생 동물 내부에서 관찰 한 "빈"세포 내 공간을 지칭하기 위해 만들어졌습니다. 그러나 액포는 식물에서 특히 중요하며 가장 자세히 연구 된 것은 이러한 생물체에서입니다.
그들이 발견되는 세포에서 액포는 다양한 기능을 수행합니다. 예를 들어, 그들은 매우 다재다능한 세포 기관이며 그 기능은 종종 세포의 유형, 그들이 속한 조직 또는 기관의 유형 및 유기체의 수명 단계에 따라 달라집니다.
따라서 액포는 에너지 물질 (음식) 또는 이온 및 기타 용질의 저장, 폐기물 제거, 부양을위한 가스 내재화, 액체 저장, 유지 관리에서 기능을 발휘할 수 있습니다. 특히 pH.
예를 들어, 효모에서 액포는 동물 세포의 리소좀과 같은 역할을합니다.
그들은 일반적으로 세포의 종류와 유형에 따라 크기가 다른 구형 세포 기관입니다. 식물에서 tonoplast로 알려진 그 막은 다양한 유형의 관련 단백질을 가지고 있으며, 이들 중 다수는 액포 내부로의 수송과 관련이 있습니다.
구조
액포와 그 막, tonoplast를 보여주는 식물 세포의 계획 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Mariana Ruiz)
액포는 모든 육상 식물, 조류 및 대부분의 곰팡이와 같은 다양한 유기체에서 발견됩니다. 그들은 또한 많은 원생 동물에서 발견되었으며 유사한 "소기관"이 일부 박테리아 종에서 설명되었습니다.
예상대로 그 구조는 특히 그 기능에 따라 달라지며, 특히 액포 안팎으로 다른 물질이 통과 할 수 있도록하는 통합 막 단백질을 생각할 때 더욱 그렇습니다.
그럼에도 불구하고 우리는 막과 내부 공간 (루멘)으로 구성된 구형 세포질 세포 기관으로서 액포의 구조를 일반화 할 수 있습니다.
액포 막
다양한 유형의 액포의 가장 뛰어난 특성은 액포 막에 따라 다릅니다. 식물에서이 구조는 tonoplast로 알려져 있으며 액포의 세포질과 내강 성분 사이의 경계 또는 분리 역할을 할뿐만 아니라 원형질막과 마찬가지로 선택적 투과성을 갖는 막입니다.
다른 액포에서 액포 막은 양성자 펌핑, 단백질 수송, 용액 수송 및 채널 형성에 기능을 가진 다른 통합 막 단백질과 교차합니다.
따라서 식물에 존재하는 액포의 막과 원생 동물, 효모 및 곰팡이의 막에서 단백질의 존재는 다음과 같이 설명 될 수 있습니다.
-양성자 펌프 또는 H + -ATPasas
-양성자 피로 포스파타제 또는 H + -PPasas 펌프
-양성자 안티 포터 (Na + / K +; Na + / H +; Ca + 2 / H +)
-ABC 계열의 운반기 (ATP 결합 카세트 운반기)
-다 약제 및 독소 수송기
-중금속 수송기
-당의 액포 수송기
-물 운반선
액포 루멘
액포 루멘으로도 알려진 액포의 내부는 일반적으로 액체 매질이며, 종종 다른 유형의 이온 (양전하 및 음전하)이 풍부합니다.
액포 막에 양성자 펌프가 거의 일반화되어 있기 때문에 이러한 세포 기관의 루멘은 일반적으로 산성 공간 (수소 이온이 다량 존재하는 곳)입니다.
액포의 생물 발생
많은 실험적 증거는 진핵 세포의 액포가 내부 생합성 및 세포 내 이입 경로에서 유래한다는 것을 시사합니다. 예를 들어, 액포 막에 삽입 된 단백질은 소포체와 골지 복합체에 해당하는 구획에서 발생하는 초기 분비 경로에서 비롯됩니다.
또한 액포 형성 과정에서 물질의 세포 내 이입 이벤트는 원형질막,자가 포식 이벤트 및 세포질에서 액포 루멘으로의 직접 이동 이벤트에서 발생합니다.
형성 후, 액포 내부에서 발견되는 모든 단백질과 분자는 주로 소포체 및 골지 복합체와 관련된 수송 시스템 덕분에 그곳에 도착합니다. 액포 막.
마찬가지로, 액포 막에 위치한 수송 단백질은 세포질과 액포 구획 사이의 물질 교환에 적극적으로 참여합니다.
풍모
식물 조직 및 주요 세포 소기관
식물에서
식물 세포에서 액포는 많은 경우 총 세포질 부피의 90 % 이상을 차지하므로 세포 형태와 밀접한 관련이있는 세포 기관입니다. 그들은 세포 확장과 식물 기관 및 조직의 성장에 기여합니다.
식물 세포에는 리소좀이 부족하기 때문에 액포는 다른 세포 외 및 세포 내 화합물의 분해에 작용하기 때문에 매우 유사한 가수 분해 기능을 발휘합니다.
그들은 유기산, 배당체, 글루타티온 접합체, 알칼로이드, 안토시아닌, 당 (고농도의 모노, 디 및 올리고당 류), 이온, 아미노산, 2 차 대사 산물 등과 같은 물질의 수송 및 저장에 중요한 기능을합니다.
식물 액포는 또한 독성 화합물과 카드뮴 및 비소와 같은 중금속의 격리에 관여합니다. 일부 종에서 이러한 세포 기관은 병원균으로부터 세포를 방어하는 역할을하는 뉴 클레아 제 효소도 보유하고 있습니다.
식물 액포는 많은 저자에 의해 식물성 (용해성) 액포 또는 단백질 저장 액포로 분류되는 것으로 간주됩니다. 종자에서는 저장 액포가 우세한 반면 다른 조직에서는 액포가 용해성이거나 식물성입니다.
원생 동물에서
원생 동물의 수축성 액포는 세포가 임계 크기 (약 파열)에 도달 할 때 주기적으로 세포 내부의 과도한 수분을 제거하여 삼투 효과 (세포 내 및 세포 외 용질의 농도와 관련)에 의한 세포 용해를 방지합니다. ; 즉, 그들은 삼투압 소기관입니다.
효모에서
효모 액포는자가 포식 과정에서 가장 중요합니다. 즉, 그 안에서 폐 세포 화합물의 재활용 또는 제거가 발생하고 비정상적인 단백질 및 기타 유형의 분자 ( 액포의 "배달").
효모의 단백질 분해에서 액포의 역할을 나타내는 도식 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Chalik1)
그것은 세포 pH의 유지와 이온 (칼슘 항상성에 매우 중요 함), 인산염 및 폴리 인산염, 아미노산 등과 같은 물질의 저장에 작용합니다. 효모 액포는 또한 전체 세포 기관의 분해 과정 인 "pexophagia"에 참여합니다.
액포의 유형
액포에는 주로 기능이 다른 네 가지 주요 유형이 있습니다. 일부는 특정 유기체의 특성을 가진 반면 다른 일부는 더 널리 분포되어 있습니다.
소화기 액포
이러한 유형의 액포는 일부 "하위"동물과 일부 "고등"동물의 식균 세포에서도 발견되었지만 주로 원생 동물 유기체에서 발견되는 것입니다.
내부에는 단백질과 식품 용 기타 물질을 분해 할 수있는 소화 효소가 풍부합니다. 분해 된 것은 세포질로 운반되어 다양한 용도로 사용되기 때문입니다.
저장 액포
영어에서는 "수액 액포 (sap vacuoles)"로 알려져 있으며 식물 세포를 특징 짓습니다. 그들은 유체로 채워진 구획이고 그들의 막 (tonoplast)은 루멘과 세포질 사이의 물질 교환을위한 복잡한 수송 시스템을 가지고 있습니다.
미성숙 세포에서 이러한 액포는 크기가 작으며 식물이 성숙함에 따라 융합되어 큰 중앙 액포를 형성합니다.
내부에는 물, 탄수화물, 염분, 단백질, 폐기물, 가용성 안료 (안토시아닌 및 안 토크 산틴), 라텍스, 알칼로이드 등이 포함되어 있습니다.
맥동 또는 수축성 액포
수축성 또는 박동성 액포는 많은 단세포 원생 생물과 담수 조류에서 발견됩니다. 그들은 세포의 삼투 성 유지에 특화되어 있으며,이를 위해 매우 유연한 막을 가지고있어 액체의 배출 또는 도입을 허용합니다.
수축성 공포를 가진 단세포 유기체 인 Paramecium 세포의 계획 (출처 : 공포와 그 막, tonoplast를 보여주는 식물 세포의 계획 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Deuterostome)
기능을 발휘하기 위해 이러한 유형의 액포는 임계 크기에 도달 할 때까지 점진적으로 팽창하는 (액체로 채워지는 과정)주기적인 변화를 겪습니다.
그런 다음 조건과 세포 요구 사항에 따라 액포가 갑자기 수축하여 (비워짐, 수축기로 알려진 과정) 모든 내용물이 세포 외 공간으로 배출됩니다.
공기 또는 가스 액포
이 유형의 액포는 원핵 생물에서만 설명되었지만, 일반적인 막에 의해 제한되지 않는다는 점에서 나머지 진핵 액포와 다릅니다 (원핵 세포에는 내부 막 시스템이 없음).
가스 액포 또는 공중 "pseudovacuoles"는 박테리아 대사 중에 생성되고 단백질 층으로 덮여있는 가스로 채워진 작은 구조 세트입니다. 그들은 부양, 방사선 보호 및 기계적 저항 기능을 가지고 있습니다.
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