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Die Vakuole ist das größte Zellorganell der pflanzlichen Zelle. Sie nimmt 80% des Zellinnenraums ein und erfüllt in der Pflanzenzelle einige der wichtigsten Aufgaben!
Lerne in unserem Artikel alles über…
- Den Aufbau der Vakuole
- Die Entstehung der Zentralvakuole
- Die einzelnen Funktionen der Vakuole
- Die verschiedenen Arten von Vakuolen
Fangen wir zunächst mit einer kurzen Definition an!
Die Vakuole ist das größte Zellorganell in Pflanzenzellen. Sie wird von einer Biomembran umschlossen und enthält den Zellsaft.
Die Hauptaufgabe ist die Stabilisierung der Zelle durch den sogenannten Turgor-Druck.
Während du die meisten Zellorganelle erst bei sehr starker Vergrößerung unter dem Lichtmikroskop sehen kannst, ist die Vakuole aufgrund ihrer Größe sehr einfach zu erkennen.
Schauen wir uns zuerst an, wie die Vakuole aufgebaut ist!
Vakuole – Aufbau
Die Vakuole folgt einem sehr simplen Aufbau, ähnlich der Vesikel in tierischen Zellen. Sie sind jedoch deutlich größer und nehmen insgesamt um die 80% der Pflanzenzelle ein.
Sie bestehen aus dem Innenraum und der umgebenden Biomembran. Der Innenraum enthält Zellsaft, was eine Mischung aus Wasser, Proteinen und verschiedenen, gelösten Stoffen ist.
Die Biomembran nennst du auch “Tonoplast”. Der Tonoplast hat verschiedene Eigenschaften, welche die Vakuole funktionsfähig machen.
Tonoplast
Die Hauptaufgabe des Tonoplasten ist die Steuerung des Stofftransports zwischen der Vakuole und dem Cytoplasma.
Hierbei ist es wichtig, dass es sich um eine semipermeable Membran handelt, durch die bei Bedarf Wasser oder andere Stoffe aufgenommen und abgegeben werden können.
Wenn Wasser aufgenommen und abgegeben wird, kann es zu einer Volumenänderung kommen. Damit die Vakuole hierbei nicht beschädigt wird, ist es wichtig, dass der Tonoplast dehnbar ist.
Wenn der Zelle außerdem Wasser entzogen wird, ist durch die Semipermeabilität gegeben, dass die Vakuole Wasser abgeben kann.
Nun kennst du den recht simplen, aber sehr wichtigen Aufbau der Vakuole. Doch wie entsteht dieses Zellorganell eigentlich? Schauen wir uns die Bildung der Vakuole gemeinsam an.
Wie entsteht die Vakuole?
Die Vakuole entsteht während des Zellwachstums der pflanzlichen Zellen. Während des Zellwachstums nimmt die Zelle über Osmose immer mehr Wasser auf.
Osmose ist der Vorgang, bei dem sich ein Lösungsmittel durch eine semipermeable Membran bewegt, mit dem Ziel, einen Konzentrationsausgleich herzustellen.
Hierbei wächst die Zelle rasant und es entstehen Hohlräume im Cytoplasma. Diese Hohlräume werden durch Biomembranen vom Cytoplasma abgegrenzt und es entstehen mehrere, kleine Vakuolen.
Im Laufe des Zellwachstums verbinden sich diese “Mini-Vakuolen” zu einer großen und bilden gemeinsam das größte Zellorganell der pflanzlichen Zelle.
Diese entstandene Vakuole nennst du dann Zentralvakuole, Zellsaftvakuole oder auch Zellsaftraum.
Wenn die Vakuole fertig ausgebildet ist, findest du zwischen dem Tonoplast und der Zellmembran nur noch äußerst wenig Cytoplasma, der Großteil des Zellinnenraums wird von der Zentralvakuole gefüllt.
Funktionen der Vakuole
Nun weißt du alles über die Entstehung und den Aufbau der Vakuole. Doch natürlich erfüllt dieses Zellorganelle auch einige grundlegende Funktionen für das Überleben der Pflanze.
Schauen wir uns diese Funktionen gemeinsam an!
Turgordruck
Wie du schon aus der Definition der Vakuole weißt, ist die Aufrechterhaltung des Turgordrucks die Hauptaufgabe einer Vakuole.
Definition: Unter Turgordruck versteht man den Druck des Zellsafts auf die Zellwand. Er ist überlebenswichtig für Pflanzen, da die Zellen straff gehalten werden und damit auch die Blätter und Stängel.
Damit der Turgordruck entstehen kann, müssen im Zellinnenraum mehr gelöste Teilchen wie Salze und Zucker sein, als außerhalb der Zelle.
Der osmotische Wert ist in der Zelle also größer als außerhalb der Zelle.
Wenn dies der Fall ist, füllt sich die Zelle durch Osmose mit Zellsaft, was hauptsächlich Wasser ist. Grund hierfür ist die Anstrebung eines Konzentrationsausgleiches, welche nur durch Einströmen von Wasser in den Zellinnenraum erreicht werden kann.
Es wird dabei starker Druck auf die Zellwand ausgeübt und die pflanzliche Zelle erscheint prall und erhält mechanische Stabilität.
Doch was bewirkt der Turgordruck nun bei der Pflanze?
- Er sorgt für Stabilität bei der Pflanze. Das bedeutet, dass die Pflanze aufrecht stehen kann.
- Der Turgor reguliert die Absonderung von Sekreten durch Spaltöffnungen und Drüsengewebe. Durch den Turgordruck wird die Position der Spaltöffnungen reguliert und Gase können durch diese entweichen.
- Einige Pflanzen nutzen den Turgordruck zur Verteilung ihrer Samen. Hierfür benötigen sie eine sogenannte Turgorschleuder- oder Turgorspritzmechanismen. Hierdurch können sich die Samen der Pflanze in einem großen Radius verteilen und sie kann sich besser ausbreiten.
Weitere Funktionen der Vakuole
Die Vakuole fungiert als Speicher für verschiedene Stoffe innerhalb der
Zelle. Hierzu zählen Proteine und organische Verbindungen.
Neben der Stoffspeicherung ist die Vakuole bei einigen Pflanzen für
die Blütenfärbung zuständig. Sie lagert Farbstoffe ein, durch die dann bestimmte Pflanzenteile verfärbt werden.
Die Schutzfunktion gegenüber Fressfeinden und Pilzen ist ebenfalls eine der wichtigen Aufgaben. Giftige Stoffe und Bitterstoffe
werden vom Rest der Zelle abgegrenzt und können zur Verteidigung eingesetzt werden, ohne der eigenen Zelle zu schaden.
Die letzte Funktion ist die Verdauung. Sowohl Makromoleküle, als auch eigene Abfallprodukte
können verdaut werden. Diesen Teil kann man mit Lysosomen von tierischen Zellen vergleichen.
Verschiedene Arten von Vakuolen
Die Zellsaftvakuole findest du in allen Pflanzenzellen. Jedoch können in einer pflanzlichen Zelle auch mehrere Vakuolen enthalten sein, die jeweils verschiedene Funktionen haben.
Du kannst hier zwischen zwei großen Gruppen unterscheiden: Der kontraktilen Vakuole und der Nahrungsvakuole.
Kontraktile Vakuole
Diese Art der Vakuole ist häufig bei Einzellern wie Pantoffeltierchen zu finden. Du kannst sie dir wie ein kleines Bläschen vorstellen, welches sich rhythmisch verkleinern und vergrößern kann.
Mithilfe dieser rhythmischen Bewegungen kann sie Wasser nach außen hin abgeben. Diese Abgabe verhindert, dass die Zelle platzt.
Wenn die osmotische Konzentration innen nämlich deutlich größer ist als außen, dann könnte es durch den Wasserstrom in der Zelle zum Platzen kommen. Um das zu verhindern, pumpt die kontraktile Vakuole das Wasser quasi nach außen.
Nahrungsvakuole
Die Nahrungsvakuole, auch Gastriole genannt, findest du in einzelligen Eukaryoten wie Pilzen oder Algen.
Sie ist notwendig, wenn der Organismus seine Nahrung aus der umliegenden Flüssigkeit aufnimmt. Die Nahrungspartikel werden aus der Umwelt über Phagozytose aufgenommen und in ein Vesikel verpackt.
Phagozytose bedeutet, dass Stoffe durch Einstülpen der Membran in Vesikeln eingeschlossen werden.
Diesem entstandenen Vesikel werden anschließend Verdauungsenzyme beigesetzt und es fungiert von hier an als (Nahrungs-)Vakuole.
Vakuole – Das Wichtigste zusammengefasst!
Jetzt weißt du, wie die Vakuole aufgebaut ist, wann sie entsteht und welche Funktionen sie erfüllt. Schauen wir uns das wichtigste nochmal gemeinsam an:
- Die Vakuole ist das größte Zellorganell pflanzlicher Zellen
- Sie wird von einer Biomembran, auch Tonoplast genannt, umschlossen
- Die Hauptaufgabe der Vakuole ist die Aufrechterhaltung des Turgordrucks
- Die Vakuole entsteht während des Zellwachstums
- Man unterscheidet zwischen der Zellsaftvakuole, der kontraktilen Vakuole und der Nahrungsvakuole
Wir hoffen, die hat unser Artikel über die Vakuole gefallen. Lasse uns gerne einen Kommentar oder eine Sternebewertung da, wir freuen uns über dein Feedback!
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Was ist die Funktion der Vakuole in einer Pflanzenzelle?
Die Hauptfunktion der Vakuole ist die Stabilisierung der Zelle, was durch die Herstellung der Turgordruckes gesichert wird.
Sie hat aber auch weitere Funktionen: Stoffspeicherung, Blütenfärbung, Schutzfunktion und Verdauung.
Wo ist die Vakuole?
Die Vakuole findest du in pflanzlichen Zellen, nur äußerst selten in tierischen. Sie befindet sich im Zellinnenraum und nimmt dort einen Großteil des Platzes ein.
Haben menschliche Zellen Vakuolen?
Die Vakuolen sind in pflanzlichen Zellen vorherrschend. Vereinzelnd sind sie jedoch auch in tierischen Zellen aufzufinden, auch bei uns Menschen.