Hücrelerde bir zarla çevrili içi sıvıyla dolu keseler bulunur. Bu yapılara vakuol (koful), vakuolleri çevreleyen tek katlı zarlara tonoplast ya da vakuolar membran denir. Vakuol protistalarda, hayvan, bitki ve mantar ve hayvan hücrelerinde bulunan, granüllü ya da granülsüz endoplazmik retikulumdan, çekirdek zarından ya da golgi zarından oluşan bir organeldir. Ana görevi hücrelerin turgor basıncını korumaktır. Farklı enzimler, organik ve inorganik moleküller de içerebilen vakuollerin aşağıda belirtilmiş olan birçok işlevi bulunur.
*Hücrelerde oluşan atıklar ve toksinler vakuollerde biriktirilir. Atıkların bu şekilde izole edilmesi diğer organelleri olumsuz etkilerden korur.
* Vakuoller hücre sıvılarının pH dengesini korur.
*Turgor basıncı ile hidrostatik basınç vakuolerle korunur.
*Hücre bileşenlerinin bozulması ve otofaji sürecinde de önemli rolleri vardır. Otofaji katabolik bir hücre sürecidir. Bu süreçte vakuoller hücrelerdeki biyogenez ve bozunma arasındaki dengeyi kurar.
*Hücrelere saldırıda bulunan bakterilerin yok edilmesi vakuollerin önemli işlevleri arasındadır.
*Amip gibi tek hücrelilerde besin vakuolü vasıtasıyla sindirim gerçekleştirilir.
Canlı ve Hücre Tiplerine Göre Vakuoller
Bitki vakuollerin görevleri hayvanlar hücrelerinde bulunanlardan daha önemlidir. Farklı canlıların hücrelerinde bulunan vakuollerin işlevleri aşağıda açıklanmıştır.
Tatlı Su Protistlerindeki Kontraktil Vakuoller
Tatlı suda yaşayan protistalarda bulunan kontraktil (vurgan) vakuoller besinlerle ya da osmozla hücrelere giren fazla suyu uzaklaştırarak düzenleme (boşaltım) görevini üstlenir. Uzaklaştırma işlemi vakuollerin kasılıp gevşemesiyle ATP enerjisi harcayarak gerçekleşir.
Tek Hücrelilerde Besin Vakuolleri ![Hücre Vakuollerin İşlevleri]()
Tek hücrelilerde vakuol ya da koful içinde besin varsa besin kofulu, artık madde varsa boşaltım kofulu adını alır. Akyuvarlar da karşılaştıkları mikroorganizmaları fagositozla hücre içine alarak besin vakuolü oluştururlar. Vakuol içeriği daha sonra lizozom adlı organelden salgılanan enzimlerle sindirilir. İşlem sonrası atıklar ekzositozla hücre dışına atılır.
Bitki Hücresi Vakuolleri
Bitki hücrelerinde bulunan vakuoller büyük boyutludur. Vakuol boşluğu hücrenin % 80- 95’ini kaplayabilir. Bitki hücresi gençse vakuoller daha küçük fakat sayıca fazladır. Yaşlı bitki hücrelerinde ise vakuol sayısı azalır ancak büyüklüğü artar ve daha çok yer kaplar. Vakuol içine giren su hücrelerin şişmesine neden olur. Bu özellik nedeniyle tonoplast adlı zarla çevrili merkezi vakuol boşluğu bitkinin yaprak, gövde gibi dokularına destek olur. Bitkilerdeki bazı hızlı hareketler de vakuoller sayesinde gerçekleşir. Yapraklardaki stomaların gaz alışverişi yapmak için açılıp kapanması, Dionea, Mimoza ve benzeri bitkilerde yaprakların hareketi, çiçeklerin açılması gibi olaylar vakuol zarının ( tonoplastın) su emmesi veya hızlı bir şekilde su kaybetmesi ile gerçekleşir.
Bitki vakuollerinin aminoasit ve şeker gibi besinleri ve artık maddeleri depolama görevleri bulunur. Bu bağlamda vakuoller hücrelerin depolama kutularıdır. Vakuol ya da koful sıvılarında (tonoplazma) doku ya da hücre çeşidine göre asitler, antokyan (antosiyan ya da antosiyanin), antoksantin gibi çözünmüş renk verici maddeler, inorganik tuzlar, proteinler, lipidler, karbonhidratlar, tanen, kauçuk, alkoloit gibi maddeler de bulunabilir. Bu maddelerin hepsine toplu olarak “ergastik maddeler” denir. Atık maddelerin vakuolde depolanması hücreyi zararlı etkilerinden korur. Yaprakların dökülmesiyle vakuollerde depolanmış atıklar uzaklaştırılır.
Antosiyaninler ve Sebze, Meyve Renkleri
Çiçek renkleri böcekleri çekmesi ve tozlaşma nedeniyle önem taşır. Meyve renkleri de çeşitli hayvanları cezbederek tohumların çevreye dağılmasını kolaylaştırır. Antoksantin turuncu, sarı renkleri veren bir pigmenttir. Vakuol özsunundaki antosiyanin adlı renk verici maddeler pH değerine bağlı olarak çiçeklere, yapraklara, meyve ya da sebzelere kırmızı, bordo, mor, erguvan ya da mavi gibi renkler verir. Antosiyaninler asidik sıvılarda kırmızı, mor ya da bordo rengin, bazik sıvılarda mavi rengin, nötr sıvılarda menekşe rengin oluşumundan sorumludur. Örneğin çilek, vişne, erik, kiraz, kızılcık, karadut, böğürtlen, karalahana, kırmızı pancar, siyah üzüm gibi meyve ve sebzelerin kırmızı, mor renkleri hücre ya da vakuol (koful) özsuyunun asit olmasından kaynaklanır. Antosiyanin pigmentleri kuvvetli antioksidan özeiliktedir. Antioksidanların kalp-damar hastalıkları, kanser gibi hastalıkların oluşumunu geciktirir. Bu nedenle koyu renklere sahip meyvelerin tüketimi sağlığa için gereklidir.
Bitkilerde Turgor Basıncının Dengelemesi![Hücre Vakuollerin İşlevleri]()
İzotonik çözeltilerin bulunduğu ortamlarda bitkiler solar ve yaprakları, dalları aşağı doğru sarkar. Hipertonik ortamlarda da hücreler su kaybeder. Bu durumda da bitkilerde solgunluk görülür ve muhtemelen hücreler ölür. Bitki hücrelerindeki merkezi vakuol hücrelere giren suyu depolayabilir. Hipotonik çözeltiler içinde bulunan bitki hücreleri dış ortamdan su alır. Hücrelere alınan su vakuollerde geçer. Vakuol zarı, içerideki suyun basıncıylagerilerek hücre zarına doğru yaklaşır. Böylece hücre şişer ve bitki daha dik durur. Bitkilerde var olan hücre duvarı hücrelerin aşırı miktarda su alsa bile şişmesi nedeniyle patlayıp ölmesini engeller. Hayvan hücrelerinde hücre duvarı adlı yapı bulunmadığından hipotonik çözeltilerde bulunması fazla su alacağı için sorun yaratır. Bu nedenle hayvan hücreleri için izotonik ortamlar iyidir.
Not: Hücre ve vakuollere su giriş çıkışı tonoplast zardaki proteinler ile kontrol edilir.
Fungal (Mantar) Hücrelerin Vakuolleri ![Hücre Vakuollerin İşlevleri]()
Mantar hücrelerinde bulunan vakuollerin işlevleri bitkilerdeki gibidir. Mantar hücrelerinde birden çok vakuol bulunabilir ve bu vakuoller hücrelerin pH ve su dengesini, homeostaziyi sağlamak, aminoasit depolamak gibi görevleri yerine getirir.
Hayvan Hücrelerindeki Vakuoller
Hayvan hücrelerinde bulunan, bazen oluşan ve görevleri bitince kaybolan vakuoller bitki hücresi vakuollerinden daha küçük ancak sayıca daha çoktur. Hayvan hücresi vakuolleri ekzositoz ve endositoz olaylarında rol oynar. Ekzositoz olayında lipid ve proteinler hücre dışına atılır. Endositoz olayında zarla çevrilen büyük moleküller hücre içine alınır. Vakuollerin bu olaylardaki görevleri dolaylıdır. Vakuoller hayvan hücrelerinde de bitkilerde olduğu gibi turgor basıncı ile pH dengelenmesi üzerinde etkilidir.
Kaynakça:
http://www.biyolojiweb.com
http://www.biyologlar.com
http://www.biyolojidefteri.com
Yazar: Müşerref Özdaş