Ensayo sobre la vacuola, Monografías, Ensayos de Biología Celular

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BIOLOGÍA CELULAR

VACUOLAS

Docente: Sampablo Ángel Xóchitl Minerva

Alumno: Alexander Galván Cisneros

Introducción

Las vacuolas son orgánulos intracelulares que están separados del entorno citosólico por medio de una membrana. Se encuentran en muchos tipos de células diferentes, tanto procariotas como eucariotas, así como en organismos unicelulares y multicelulares. l término “vacuola” fue acuñado por el biólogo francés Félix Dujardin en 1841, para referirse a un espacio intracelular “vacío” que observó en el interior de un protozoario. Sin embargo, las vacuolas son particularmente importantes en las plantas y es en estos seres vivos que se han estudiado con más detalle. En las células donde se encuentran, las vacuolas ejercen muchas funciones diferentes. Por ejemplo, son orgánulos muy versátiles y sus funciones muchas veces dependen del tipo de célula, del tipo de tejido u órgano al que pertenecen y del estadio de vida del organismo. Así, las vacuolas pueden ejercer funciones en el almacenamiento de sustancias energéticas (alimentos) o de iones y otros solutos, en la eliminación de materiales de desecho, en la internalización de gases para la flotación, en el almacenamiento de líquidos, en el mantenimiento del pH, entre otras. En las levaduras, por ejemplo, las vacuolas se comportan como la contraparte de los lisosomas en las células animales, pues están llenas de enzimas hidrolíticas y proteolíticas que las ayudan a degradar diferentes tipos de moléculas en su interior. Se trata, generalmente, de orgánulos esféricos cuyo tamaño varía con la especie y con el tipo de célula. Su membrana, conocida en las plantas como el tonoplasto, posee distintos tipos de proteínas asociadas, muchas de ellas relacionadas con el transporte hacia y desde el interior de la vacuola. Estructura de las vacuolas 1 Esquema de una célula vegetal donde se señalan la vacuola y su membrana, el tonoplasto

Lumen vacuolar El interior de las vacuolas, conocido también como lumen vacuolar, es un medio generalmente líquido, muchas veces rico en diferentes tipos de iones (con carga positiva y carga negativa). Debido a la presencia casi generalizada de bombas protónicas en la membrana vacuolar, el lumen de estos orgánulos es ordinariamente un espacio ácido (donde hay gran cantidad de iones de hidrógeno). Biogénesis de las vacuolas Mucha evidencia experimental sugiere que las vacuolas de las células eucariotas derivan de rutas internas de biosíntesis y endocitosis. Las proteínas insertadas en la membrana vacuolar, por ejemplo, provienen de la vía secretora temprana, que tiene lugar en los compartimientos correspondientes al retículo endoplásmico y al complejo de Golgi. Además, durante el proceso de formación de las vacuolas ocurren eventos de endocitosis de sustancias desde la membrana plasmática, eventos de autofagia y eventos de transporte directo desde el citosol hacia el lumen vacuolar. Después de su formación, todas las proteínas y moléculas que se encuentran en el interior de las vacuolas llegan allí principalmente gracias a los sistemas de transporte relacionados con el retículo endoplásmico y el complejo de Golgi, donde puede ocurrir la fusión de vesículas de transporte con la membrana vacuolar. Así mismo, las proteínas de transporte ubicadas en la membrana de las vacuolas participan activamente en el intercambio de sustancias entre los compartimientos citosólico y vacuolar. Funciones de las vacuolas En las plantas En las células vegetales las vacuolas ocupan, en muchos casos, más del 90% del volumen citosólico total, por lo que son orgánulos que están muy relacionados con la morfología celular. Contribuyen con la expansión celular y en el crecimiento de los órganos y tejidos vegetales. Como las células vegetales carecen de lisosomas, las vacuolas ejercen funciones hidrolíticas muy similares, puesto que funcionan en la degradación de distintos compuestos extra e intracelulares.

Tienen funciones clave en el transporte y el almacenamiento de sustancias como ácidos orgánicos, glucósidos, conjugados de glutatión, alcaloides, antocianinas, azúcares (altas concentraciones de mono, di y oligosacáridos), iones, aminoácidos, metabolitos secundarios, etc. Las vacuolas vegetales también participan en el secuestro de compuestos tóxicos y metales pesados como el cadmio y el arsénico. En algunas especies, estos orgánulos también poseen enzimas nucleasas, que trabajan en la defensa de las células frente a patógenos. Muchos autores consideran que las vacuolas vegetales se clasifican en vacuolas vegetativas (líticas) o vacuolas de almacenamiento de proteínas. En las semillas, las vacuolas de almacenamiento son las que predominan, mientras que en el resto de los tejidos las vacuolas son líticas o vegetativas. En los protozoarios Las vacuolas contráctiles de los protozoarios evitan la lisis celular por efectos osmóticos (relacionados con la concentración de solutos intracelular y extracelular) al eliminar periódicamente el exceso de agua en el interior de las células cuando estas llegan a un tamaño crítico (a punto de estallar); es decir, son orgánulos osmorreguladores. En las levaduras La vacuola de las levaduras es de suma importancia para los procesos autofágicos, es decir, en su interior ocurre el reciclaje o la eliminación de los compuestos celulares de desecho, así como de las proteínas aberrantes y otro tipo de moléculas (que son etiquetadas para su “entrega” en la vacuola). Funciona en el mantenimiento del pH celular y en el almacenamiento de sustancias como iones (es muy importante para la homeóstasis del calcio), fosfatos y polifosfatos, aminoácidos, etc. La vacuola de las levaduras también participa en la “pexofagia”, que es el proceso de degradación de orgánulos completos. Tipos de vacuolas Existen cuatro tipos principales de vacuolas, las cuales se diferencian principalmente por sus funciones. Algunas con características de algunos organismos en particular, mientras que otras están más ampliamente distribuidas. Vacuolas digestivas

Las vacuolas de gas o “pseudovacuolas” aéreas, son un conjunto de pequeñas estructuras llenas de gases que son producidos durante el metabolismo bacteriano y que están recubiertas por una capa de proteínas. Estas tienen funciones en la flotación, en la protección contra radiaciones y en la resistencia mecánica. Referencias bibliográficas

• Puig, R. P. (2021b, enero 8). Vacuolas. Lifeder. https://www.lifeder.com/vacuola/
• Eisenach, C., Francisco, R., & Martinoia, E. (n.d.). Plan Vacuoles. Current Biology , 25 (4), R136–R137.