Vakuoler og andre vesikler
Vakuoler er væskefylte blærer som fungerer som lager for ulike kjemiske forbindelser og regulerer cellevolumet og vannbalansen i cellen. Vakuolene avsnøres fra endoplasmatisk retikulum eller golgiapparatet og finnes i noen dyreceller, men vakuoler er mest karakteristisk for plantecellene.
Sentral rolle i planteceller
Unge planteceller har gjerne mange små vakuoler som senere smelter sammen til en stor sentralvakuole når cellene vokser og utvikler seg. I modne celler utgjør sentralvakuolen cirka 90 prosent av cellevolumet og inneholder en stor andel vann, oppløste ioner, organiske syrer og enzymer.
Den høye konsentrasjonen av oppløste stoffer i sentralvakuolen gjør at den trekker til seg vann ved osmose. Vakuolen eser ut og skaper et indre trykk mot cytoplasma og plantecellenes robuste cellevegg. Dette indre trykket kalles turgortrykk eller saftspenning og gir stivhet og støtte for å holde planten oppreist. Når sentralvakuolen øker i volum, vil det økte trykket mot celleveggen føre til omstrukturering av de ulike karbohydratene i celleveggen og dermed cellevekst hos planter.
Ved for lite tilgang på vann blir trykket lavere, og planter som ikke er vedaktige, blir slappe. Da vil plantestilken bøye seg og bladene krølle seg sammen. Uten ny tilførsel av vann vil cellevolumet skrumpe inn slik at cellemembranen slipper taket i celleveggen, såkalt plasmolyse. Dette kan føre til celledød.
Planter har flere typer vakuoler med ulike oppgaver
Det finnes ulike typer vakuoler med ulike funksjoner i cellen. Noen planteceller har egne vakuoler som fungerer som lager for ulike stoffer. De kan for eksempel være:
proteinlager i plantefrø
lager av giftige biprodukter eller avfallsstoffer som fungerer som en forsvarsmekanisme ved at planten smaker eller lukter vondt
lagringssted for ulike fargepigmenter, lukt- og smaksmolekyler som finnes i frukt og bær, og flavonoider som beskytter plantene mot UV-stråling.
Noen vakuoler har også tilsvarende funksjon som dyrecellenes lysosomer og inneholder enzymer som bryter ned makromolekyler og avfallsstoffer i cellene.
Vakuoler hos encellede ferskvannsorganismer
Ciliater og amøber er encellede organismer som lever i ferskvann. Disse dyrecellene er avhengig av vakuoler for å regulere vanntilførselen inn og ut av cellen.
Lysosomene finnes bare i dyreceller. De er små membranblærer som blir avsnørt fra golgiapparatet og inneholder spesielle nedbrytningsenzymer som kalles hydrolaser. Hydrolasene bryter makromolekyler, giftstoffer, bakterier og slitte organeller inne i cellen ned til mindre byggesteiner som kan brukes til å bygge opp nye organeller eller proteiner andre steder i cellen. De molekylene cellen selv ikke har bruk for, blir transportert ut av cellen.
Selvmordsorganell
For å hindre at disse enzymene bryter ned friske organeller og cellestrukturer, fungerer hydrolasene bare i surt miljø. Væsken i lysosomene har derfor en lavere pH-verdi enn cytosol og de fleste andre celleorganellene.
Hvis lysosomene slipper ut store mengder enzymer i cytosol, vil dette føre til at cellen forårsaker sin egen død. Lysosomer blir derfor ofte kalt "selvmordsorganeller". Denne prosessen kalles autolyse, og brukes for å bryte ned slitte og døde celler.
Viktigheten av nedbryting i cellene
Lysosomer er involvert i flere ulike prosesser i cellen, blant annet programmert celledød (apoptose) og andre signal- og reparasjonsprosesser. Under fosterutviklingen er for eksempel lysosomene viktige for å få brutt ned vev som skal fjernes, slik som huden mellom tær og fingre.
Lysosomer finnes i et stort antall i dyreceller. Det er spesielt mange av dem i celler som inngår i immunforsvaret, der de har som hovedfunksjon å bryte ned inntrengende mikroorganismer. Planter har i stedet for lysosomer utviklet store vakuoler som har overtatt en tilsvarende nedbrytingsfunksjon.
Peroksisomer er membranblærer som er enda mindre enn lysosomene. Disse finnes i alle eukaryote celler. Peroksisomene inneholder enzymer som fjerner hydrogenatomer fra ulike molekyler og binder dem sammen med oksygen slik at det dannes hydrogenperoksid (H2O2). Dette molekylet er svært giftig for cellen, men omdannes raskt til oksygen og vann ved hjelp av enzymet katalase.
Peroksisomene bryter ned mindre molekyler som fettsyrer, aminosyrer og noen giftstoffer. De er derfor viktige for stoffskiftet i cellene. Når fettsyrene er delvis nedbrutt, sendes de videre via cytosol til mitokondriene, hvor fettsyrene inngår i celleåndingen.
Ulike celler har ulike behov
Peroksisomer i levercellene er viktige i nedbrytingen av blant annet alkohol. I frø hos planter finnes spesielle peroksisomer som gjør om fettsyrer til sukker inntil planten selv kan produsere glukose ved hjelp av fotosyntesen.