液胞 真核生物と原核生物の両方の細胞に見られる膜結合オルガネラです。液胞は多くの役割を果たしますが、主に潜在的な害から細胞を保護するために機能します。細胞の掃除機のように、液胞は細胞質をパトロールし、潜在的な脅威を脂質膜に取り込み、細胞から追い出すのを待ちます.液胞は、細胞送達サービスのように、細胞が機能するために必要な物質を収容および輸送する役割も果たします。
液胞は、1676 年にオランダの生物学者 Antonie von Leeuwenhoek によって植物で初めて観察されました。最初の微生物を発見したことでも知られるレーウェンフックは、植物の液胞はほとんどが空であると考えていました。 1776 年、ラザロ スパランツァーニは、原生動物の特殊化した液胞を初めて特定しましたが、彼はそれらを呼吸器として誤って特定しました。 19 世紀になるまで、科学者は、細胞の老廃物の除去および貯蔵容器としての液胞の機能を実際に解明することはありませんでした.
液胞の構造
液胞は、より大きな細胞の外膜と同じように、酵素と他の有機成分の溶液で構成されており、ビリピッド膜に囲まれています。機能的には、空胞は単純に大きな小胞であり、多くの科学者は、最初の空胞は小さな小胞の組み合わせから発生したと考えています.脂質二重層は、2 つの主な機能を果たします。(1) 酵素溶液と液胞が飲み込む可能性のある固形廃棄物を保持し、細胞の残りの部分から分離します。(2) 脂質二重層は選択的に透過性があり、どの物質が移動するかを制御します。液胞の内外。液胞の内部領域は細胞内の残りの細胞質から分離されているため、液胞の内部を使用して、細胞の機能を損なう可能性のある危険な物質または実体を分離および除去できます。
観察によると、植物や菌類の液胞機能は、動物や細菌よりも顕著です。ほとんどの植物細胞には、個々の細胞の体積の最大 30% を占める単一の中心液胞があり、多くの種の植物にはさまざまな種類の液胞があり、それぞれが異なる機能的役割を果たすように特化しています。植物のいくつかの種は、それぞれが異なる機能を実行するように特化された、最大 4 種類の液胞を持つことができます。
対照的に、動物の液胞はより従属的な役割を果たす傾向があり、主にエキソサイトーシスとエンドサイトーシスのプロセスを仲介しています。動物細胞は、植物細胞よりも個々の液胞の数が多い傾向がありますが、筋肉や脳細胞など、一部の動物細胞には液胞がまったくない傾向があります.
液胞の機能
液胞は植物細胞と動物細胞で異なる性質を持っているため、植物細胞と動物細胞で異なる役割を果たす傾向があります.
植物には、それぞれが特定の機能に特化したさまざまな種類の液胞が存在する可能性があります。たとえば、植物細胞の大きな中心液胞は、2 つの主要な役割を果たします。廃棄物を保管し、植物が直立した状態を維持するのに役立ちます。中央の液胞が水で満たされると、周囲の細胞質と細胞壁にかかる圧力により、十分な水がある限り、植物は直立し、剛性を保ちます。その結果、液胞が空になり「しぼむ」と、植物はその剛性を失い、しおれ始めます。小さな液胞のその他の機能には、細胞のさまざまな領域へのタンパク質の輸送、および細胞の内外への H+ イオンの流れを制御することによる細胞の細胞質の pH の維持が含まれます。多くの種類の菌類で、液胞は植物の液胞と非常によく似た役割を果たします。
動物の液胞は、より従属的な役割を果たします。動物細胞は植物細胞よりも多くの液胞を持っていますが、はるかに小さいです。動物細胞には、植物細胞にある厚い細胞壁がないため、中心の液胞が周囲の細胞に圧力をかける必要はありません。動物細胞の液胞は、主にエキソサイトーシスとエンドサイトーシスを促進します。エキソサイトーシス (「細胞の外側」を意味する) の間、液胞は細胞内にあってはならないあらゆる物質を飲み込み、それらを細胞膜にシャトルして拡散させます。エンドサイトーシス（「細胞内」を意味する）の間、液胞は外膜を横切って拡散する物質を捕捉し、細胞内で必要な場所にそれらを往復させます。さらに、動物の液胞は、老廃物を分解するために、より高い濃度のリソソームを有する傾向があります
細菌には液胞も含まれていますが、それらは非常に単純で特殊化されていないオルガネラである傾向があります。多くの細菌細胞には、細胞の体積の最大 90% を占める単一の中心液胞があります。バクテリアの液胞は、主に貯蔵または栄養のために使用されますが、いくつかのバクテリアは、液胞のかなり創造的な用途を開発しました.たとえば、シアノ バクテリアは液胞をその場しのぎのバラストとして使用します。より多くのガスを液胞に入れることで、シアノ バクテリアは液体中の浮力を変えることができます。
しかし、あらゆる種類の生物で、液胞はアポトーシスを助けます。 つまり、プログラムされた細胞死です。細胞死の間、液胞からの酵素が細胞質に放出され、本質的に内側から細胞を食べます.プログラムされた細胞死は、欠陥のある細胞や不要な細胞を体から取り除き、健康な細胞のための場所を作るのに役立ちます.
植物と動物 (および菌類、一部の細菌、一部の原生生物) の両方に空胞がありますが、それらの幅広いさまざまな特徴と機能的役割は、進化の歴史を通じて異なる種が独立して空胞を発達させてきたことを示しています。液胞が生体内で普遍的に必要とされる機能、つまり細胞内物質の除去/輸送に役立つことを考えると、異なる種がそれぞれのニーズを満たすために液胞を別々に開発したことは驚くことではありません.
要約すると、液胞は、主に細胞から物質を輸送および除去するために使用されるオルガネラです。液胞の機能的役割は種によって異なる場合がありますが、ほとんどすべての生物は液胞を持っています。廃棄物を処分したり、新しい物質を受け取ったりする方法がなければ、細胞は機能できません。そのため、液胞は細胞の機能に不可欠な役割を果たします。
