Vakuole

Vakuolen

Vakuolen sind, je nach dem Lebewesen, in dem sie vorkommen, sehr unterschiedlich. Besonders auffällig sind die großen Vakuolen in Pflanzenzellen, die man Zellsaftvakuolen nennt. Sie sind wichtig für die Stabilität der Zellen und haben viele weitere Aufgaben. Was Vakuolen allgemein ausmacht und welche Unterschiede es gibt, erfährst du in diesem Lerntext.

Was sind Vakuolen?

Vakuolen sind von einer Membran umgebene Hohlräume in eukaryotischen Zellen. Sie zählen zu den Zellorganellen. In ihnen befindet sich der Zellsaft – eine Flüssigkeit, die aus Wasser, Mineralstoffen, Nährstoffen und manchmal auch Abfallstoffen besteht. Sie kommen vor allem in Pflanzenzellen vor, können aber auch in anderen eukaryotischen Zellen, wie denen von Einzellern oder Pilzen, vorkommen. Dabei unterscheiden sich Größe, Anzahl und Funktion der Vakuolen deutlich.

Vakuole – Aufbau

Die grundlegende Struktur einer Vakuole ist überschaubar:

• Membran: In Pflanzenzellen wird die Membran der Vakuole als Tonoplast bezeichnet. Diese spezielle Membran schützt den Inhalt und steuert, welche Stoffe hinein- oder herausgelangen. In anderen Zellen (z. B. in Einzellern oder Pilzen) besitzen Vakuolen ebenfalls Membranen, diese werden jedoch nicht als Tonoplast bezeichnet.
• Zellsaft: Der Inhalt der Vakuole, der Zellsaft, besteht hauptsächlich aus Wasser, Mineralstoffen, Nährstoffen und manchmal auch Abfallstoffen.

Hier siehst du eine vereinfachte Darstellung inklusive Beschriftung einer Zellsaftvakuole:

Bildung der Zellsaftvakuole

Die Bildung der Zellsaftvakuole in Pflanzenzellen erfolgt meist durch das Zusammenwachsen kleiner, membranumhüllter Vesikel innerhalb der Zelle. Diese Vesikel stammen häufig aus dem Endoplasmatischen Retikulum (ER) oder dem Golgi-Apparat – Organellen, die für die Produktion und den Transport von Stoffen in der Zelle verantwortlich sind. In Pflanzenzellen verschmelzen diese Vesikel zu einer großen, zentralen Vakuole, der Zellsaftvakuole.

Vakuole – Funktion

Vakuolen in Pflanzenzellen und anderen eukaryotischen Zellen, wie denen von Einzellern oder Pilzen, unterscheiden sich stark in Größe, Anzahl und Funktion. Daher schauen wir uns zunächst die Vakuolen in Pflanzenzellen genauer an, bevor wir auf die Besonderheiten in den anderen Organismen eingehen.

Vakuole – Pflanzenzelle

In Pflanzenzellen ist die Vakuole meist groß und befindet sich zentral im Zellinneren. Fast alle reifen Pflanzenzellen enthalten eine solche Vakuole, die als Zellsaftvakuole bezeichnet wird. Sie kommt in den meisten Pflanzenteilen vor, darunter Blätter, Stängel und Wurzeln und ist ein charakteristisches Merkmal der Pflanzenzelle. Diese Vakuole erfüllt mehrere wichtige Funktionen:

• Stabilität und Form: Wenn die Vakuole Wasser aufnimmt, dehnt sie sich aus und drückt gegen die feste Zellwand. Dieser Druck, der Turgordruck genannt wird, hält die Zelle aufrecht und verleiht der Pflanze Festigkeit.
• Speicherung: Die Vakuole lagert Wasser, Nährstoffe (z. B. Vitamine und Mineralstoffe), Abfallprodukte und oft auch Farbstoffe, die Blüten oder Früchten ihre leuchtenden Farben verleihen.
• Recycling und Verdauung: Einige Pflanzenzellen nutzen ihre Vakuole, um alte oder beschädigte Zellbestandteile abzubauen – ähnlich wie die Funktion von Lysosomen in Tierzellen.
• Abwehr: Manchmal werden in der Vakuole auch giftige Stoffe gespeichert, die Fressfeinde abschrecken können.

Vakuolen in anderen Zellen

In anderen eukaryotischen Zellen kommen Vakuolen ebenfalls vor, aber sie sind oft anders aufgebaut und erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Permanente Vakuolen sind in Zellen, die keine Pflanzenzellen sind, eher selten. Sie treten dort meist als spezialisierte, temporäre Strukturen auf. Dabei unterscheidet man vor allem folgende Typen:

• Kontraktile Vakuolen: Sie kommen vor allem in Einzellern wie Pantoffeltierchen vor. Sie helfen, den Wasserhaushalt zu regulieren, indem sie überschüssiges Wasser aktiv aus der Zelle pumpen.
• Nahrungsvakuolen: Diese kommen vor allem in Einzellern oder auch in tierischen Zellen vor. Sie bilden sich bei der Aufnahme von Nahrung (Phagozytose), schließen Nahrungspartikel ein und verdauen sie.
• Speichervakuolen: Diese Vakuolen speichern in einigen Zellen vorübergehend Nährstoffe oder Abfallstoffe. Sie kommen sowohl in Einzellern als auch in Pilzen vor.

Vakuolen – Unterschiede zwischen Zelltypen

Ausblick – das lernst du nach der Vakuole

Möchtest du noch mehr über andere Zellstrukturen erfahren? Dann schau dir zum Beispiel die Zellwand an, die in Pflanzenzellen eine wichtige Rolle spielt, oder informiere dich über die Chloroplasten, die für die Fotosynthese zuständig sind.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Vakuole