Du musst wissen, was eine Vakuole ist, wie sie aufgebaut ist und was ihre wichtigsten Funktionen sind? Dann bist du hier genau richtig! Schau dir auch unser Video zum Thema an!

Vakuole einfach erklärt

Eine Vakuole ist ein Zellorganell , welches hauptsächlich in Pflanzenzellen vorkommt. In Tierzellen gibt es keine Vakuolen. Sie ist mit Zellsaft gefüllt, besteht also zum größten Teil aus Wasser und Nährstoffen. Umgeben ist sie von einer Membran , die du als Tonoplast bezeichnest.

Die Hauptfunktion der Vakuole ist es, den sogenannten Turgor oder auch Zellinnendruck zu erzeugen. Er sorgt dafür, dass die Pflanzenzelle prall ist und somit stabil bleibt. Außerdem speichert die Vakuole Proteine und verdaut einige Abfallstoffe.

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Vakuole

Da sie das größte Zellorganell ist, kannst du die Vakuole bereits bei schwacher Vergrößerung unter dem Mikroskop sehen.

Definition

Die Vakuole ist ein Zellorganell in Pflanzenzellen. Sie ist mit Zellsaft gefüllt und von einer Biomembran umhüllt. Die Vakuole ist das größte Zellorganell und hat die Aufgabe die Zelle auszufüllen, indem sie einen Zellinnendruck (Turgor) erzeugt.

Vakuole Bildung

Die Vakuolen bilden sich während des Zellwachstums. Dieses kannst du dir als die Größen- und Volumenzunahme einzelner Zellen vorstellen (= Streckungswachstum). Es findet vor allem zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zellteilungen statt.

Die Zelle nimmt hierbei immer mehr Wasser durch die sogenannte Osmose auf. Eine Osmose ist eine einseitige Aufnahme (Diffusion ) eines Stoffes durch eine semipermeable Membran .

Während des schnellen Wachstums der Zelle kann es zu Hohlräumen im Cytoplasma kommen. Diese werden durch Tonoplasten vom Plasma abgegrenzt und bilden Vakuolen.

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Bildung der Zentralvakuole

Am Ende des Wachstums können sich die einzelnen Vakuolen zu einem großen Hohlraum verbindenDas führt dazu, dass sich nur noch sehr wenig Cytoplasma zwischen dem Tonoplasten und der Zellmembran befindet. Eine so stark ausgeprägte Vakuole kannst du dann als Zentralvakuole, Zellsaftvakuole oder Zellsaftraum bezeichnen.

Vakuole Aufbau

Vakuolen ähneln in ihrem Aufbau den Vesikeln , die du in Tierzellen finden kannst. Allerdings sind Vakuolen in der Regel größer und nehmen etwa 80 % des Zellvolumens ein. Deshalb kannst du sie bei der Betrachtung mit einem Mikroskop auch sehr leicht erkennen.

Der Innenraum einer Vakuole enthält den sogenannten Zellsaft. Dieser besteht vor allem aus Wasser und gelösten Stoffen. Im Gegensatz zur Flüssigkeit im Cytoplasma (Cytosol) enthält er nur wenige Proteine.

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Aufbau der Vakuole

Die Vakuole ist von einer einfachen Membran (Vakuolenmembran) umgeben, die du als Tonoplast bezeichnest.

Tonoplast

Der Tonoplast besitzt die halbdurchlässige (semipermeable ) Membran der Vakuole. Durch die Membran kann die Vakuole nach Bedarf Wasser oder andere Stoffe aufnehmen. Wird einer Pflanzenzelle Wasser entzogen (Plasmolyse ), gibt die Vakuole wieder Wasser über den Tonoplasten ab. Der gesamte Protoplast schrumpft dann.

Vakuole Funktion

Die Vakuole erfüllt innerhalb der Pflanzenzelle einige Funktionen. Ihre Hauptaufgabe ist die Erzeugung eines Zellinnendrucks, dem sogenannten Turgor oder auch Turgordruck.

Turgor

Damit ein Turgor erzeugt werden kann, müssen sich innerhalb der Zelle mehr gelöste Teilchen (z. B. Zucker oder Salze) befinden, als in ihrer Umgebung. Du sprichst dann auch von einem höheren osmotischen Wert.

Durch die Osmose füllt sich die Vakuole nun mit Zellsaft (v. a. Wasser). Sie übt dadurch einen starken Druck auf die Zellwand aus.

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Turgor in einer Pflanzenzelle

Durch den Turgor wird die Pflanzenzelle prall und erhält eine gewisse mechanische Stabilität. Er bewirkt beispielsweise, dass die meisten Pflanzen aufrecht stehen können.

Wenn der osmotische Wert jedoch geringer als im umgebenden Milieu ist, verkleinert sich die Vakuole durch Wasserabgabe. Dadurch löst sich die Membran von der Zellwand ab und der Turgor erschlafft. Das führt letztlich dazu, dass die Pflanzen verwelken.

Weitere Aufgaben

Neben der Erzeugung des Turgordrucks haben Vakuolen noch weitere Aufgaben:

  • Speicher: Vakuolen können Stoffe, wie Proteine oder organische Verbindungen, speichern.
  • Blütenfärbung: Sie kann Farbstoffe einlagern, um spezielle Pflanzenteile zu färben. Dadurch kannst du beispielsweise die Blüten von Kornblumen und Löwenmäulchen unterscheiden.
  • Schutz vor Feinden: Die Vakuole ist in der Lage, giftige Stoffe und Bitterstoffe vom Rest der Zelle abzugrenzen. Durch diese Abgrenzung der Stoffe kann sich die Zelle vor Fressfeinden und Pilzbefall schützen, ohne sich selbst zu schaden.
  • Verdauung: Vakuolen können Makromolekülen und eigene Abfallprodukte verdauen. Ähnlich wie die Lysosomen , die vor allem in der Tierzelle  vorkommen, kann die Vakuole verschiedenste Stoffe aufnehmen und diese intrazellulär verdauen.

Vakuolenarten

Neben der klassischen Vakuole innerhalb der Pflanzenzelle existieren auch noch weitere Arten.

Kontraktile Vakuole

Die sogenannte kontraktile Vakuole findest du vor allem bei Einzellern wie den Pantoffeltierchen oder Euglena . Diese Vakuolenart hat die Form eines kleinen Bläschens und kann sich rhythmisch verkleinern und vergrößern. Dadurch ist sie in der Lage, Wasser aus dem Cytoplasma aufzunehmen und nach außen abzugeben.

Dieser Vorgang ist für Einzeller überlebensnotwendig, denn er schützt sie vor dem Platzen. Da die osmotische Konzentration innerhalb der Einzeller nämlich größer ist als außen, entsteht ein Wasserstrom in die Zelle. Damit der Einstrom die Einzeller nicht zum Platzen bringt, gibt die kontraktile Vakuole regelmäßig Wasser nach außen ab und verringert so den Zelldruck.

Nahrungsvakuole

Die Nahrungsvakuole wird auch Gastriole genannt. Sie befindet sich in einigen mikroskopischen Lebewesen (Protisten), wie zum Beispiel einzelligen Eukaryoten, Algen oder auch manchen Pilzen .

Eine Nahrungsvakuole entsteht, wenn ein mikroskopisches Lebewesen Nahrungsteilchen aus der umgebenden Flüssigkeit aufnimmt. Diese Teilchen kann das Lebewesen verdauen und sich dadurch ernähren.

Den Prozess bezeichnest du als Zellfressen oder auch Phagozytose.

Phagozytose

Sieh dir als Nächstes unser Video zur Phagozytose an und finde heraus, wie genau sie bei Einzellern stattfindet und welche Funktion sie bei Säugetieren und somit auch uns Menschen hat!

Zum Video: Phagozytose
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