Expressões Moleculares Biologia Celular: Estrutura celular vegetal – Vacuoles

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Vacuoles são sacos de membrana dentro do citoplasma de uma célula que funcionam de várias maneiras diferentes. Em células vegetais maduras, os vacúolos tendem a ser muito grandes e são extremamente importantes para fornecer apoio estrutural, bem como servir funções tais como armazenamento, eliminação de resíduos, protecção, e crescimento. Muitas células vegetais têm um vacúolo central grande e único que ocupa normalmente a maior parte do espaço da célula (80 por cento ou mais). Os vacúolos em células animais, contudo, tendem a ser muito mais pequenos, e são mais comummente utilizados para armazenar temporariamente materiais ou para transportar substâncias.

O vacúolo central em células vegetais (ver Figura 1) é encerrado por uma membrana denominada tonoplast, um componente importante e altamente integrado do sistema de membrana interna da planta (endomembrana). Este grande vacúolo desenvolve-se lentamente à medida que a célula amadurece por fusão de pequenos vacúolos derivados do retículo endoplasmático e do aparelho de Golgi. Uma vez que o vacúolo central é altamente selectivo no transporte de materiais através da sua membrana, a paleta química da solução do vacúolo (denominada seiva celular) difere marcadamente da do citoplasma circundante. Por exemplo, alguns vacúolos contêm pigmentos que dão a determinadas flores as suas cores características. O vacúolo central também contém resíduos vegetais com sabor amargo a insectos e animais, enquanto as células de sementes em desenvolvimento utilizam o vacúolo central como um repositório para armazenamento de proteínas.

Entre os seus papéis na função celular da planta, o vacúolo central armazena sais, minerais, nutrientes, proteínas, pigmentos, ajuda no crescimento da planta, e desempenha um papel estrutural importante para a planta. Em condições óptimas, os vacúolos são enchidos com água ao ponto de exercerem uma pressão significativa contra a parede celular. Isto ajuda a manter a integridade estrutural da planta, juntamente com o apoio da parede celular, e permite que a célula da planta cresça muito maior sem ter de sintetizar novo citoplasma. Na maioria dos casos, o citoplasma vegetal está confinado a uma fina camada posicionada entre a membrana plasmática e o tonoplasma, produzindo uma grande proporção da superfície da membrana ao citoplasma.

A importância estrutural do vacuole da planta está relacionada com a sua capacidade de controlar a pressão de turgor. A pressão de turgor dita a rigidez da célula e está associada à diferença entre a pressão osmótica dentro e fora da célula. A pressão osmótica é a pressão necessária para evitar a difusão do fluido através de uma membrana semipermeável que separa duas soluções contendo diferentes concentrações de moléculas de soluto. A resposta das células vegetais à água é um excelente exemplo do significado da pressão de turgor. Quando uma planta recebe quantidades adequadas de água, os aspiradores centrais das suas células incham à medida que o líquido se acumula dentro delas, criando um elevado nível de pressão turgor, o que ajuda a manter a integridade estrutural da planta, juntamente com o apoio da parede celular. Na ausência de água suficiente, contudo, os aspiradores centrais encolhem e a pressão do turgor é reduzida, comprometendo a rigidez da planta para que ocorra o murchamento.

Os aspiradores centrais são também importantes pelo seu papel na degradação e armazenamento molecular. Por vezes estas funções são desempenhadas por diferentes vacúolos na mesma célula, um que serve como compartimento para decompor materiais (semelhante aos lisossomas encontrados nas células animais), e outro que armazena nutrientes, produtos residuais, ou outras substâncias. Vários dos materiais normalmente armazenados em vacúolos vegetais foram considerados úteis para os seres humanos, tais como o ópio, borracha e aromatizantes de alho, e são frequentemente colhidos. Os vacúolos também armazenam frequentemente os pigmentos que dão a determinadas flores as suas cores, que as ajudam na atracção de abelhas e outros polinizadores, mas também podem libertar moléculas que são venenosas, odoríferas, ou desagradáveis a vários insectos e animais, desencorajando-os assim de consumir a planta.