واکوئل: انبار درون یاخته‌ای
واکوئل چیست و چه شکلی دارد؟
اگر یک یاختهٔ گیاهی را مانند یک شهر کوچک تصور کنیم، واکوئل مانند یک انبار مرکزی بزرگ در این شهر است. این فضا، کیسه‌ای است که توسط یک غشا به نام تونوپلاست۲ احاطه شده و داخل آن با مایعی به نام شیرهٔ سلولی۳ پر شده است. این مایع، مخلوطی از آب، مواد غذایی، مواد زائد و سایر مواد شیمیایی است.
یکی از جالب‌ترین ویژگی‌های واکوئل در یاخته‌های گیاهی، اندازهٔ بسیار بزرگ آن است. در بسیاری از گیاهان، واکوئل می‌تواند بیش از 90% از حجم کل یاخته را به خود اختصاص دهد و سایر اندامک‌ها را به کناره‌های یاخته براند. برای درک بهتر این موضوع، یک بادکنک پر از آب را در نظر بگیرید که داخل یک جعبه قرار دارد. بادکنک، نقش واکوئل و جعبه، نقش دیوارهٔ یاخته را بازی می‌کند.
وظایف اصلی واکوئل در یاخته
واکوئل یک کارگر چند وظیفه‌ای در یاخته است. وظایف آن را می‌توان در چند دستهٔ اصلی قرار داد:
| وظیفه | توضیح | مثال ملموس |
|---|---|---|
| ذخیره‌سازی آب | واکوئل مانند یک مخزن آب عمل می‌کند و آب مورد نیاز برای انجام فرآیندهای حیاتی یاخته را تأمین می‌نماید. | گیاه کاکتوس که در بیابان زندگی می‌کند، واکوئل‌های بسیار بزرگی دارد که مقدار زیادی آب را برای روزهای خشک ذخیره می‌کند. |
| ذخیره‌سازی مواد غذایی | مواد غذایی مانند قندها (گلوکز) و نمک‌های معدنی در واکوئل نگهداری می‌شوند تا در زمان نیاز مورد استفاده قرار گیرند. | شیرهٔ شیرین درون میوه‌هایی مانند انگور و هلو، در واقع در واکوئل‌های یاخته‌های میوه ذخیره شده است. |
| ایجاد استحکام (تورگور) | وقتی واکوئل پر از آب می‌شود، به دیوارهٔ یاخته فشار می‌آورد و باعث سفت و محکم شدن گیاه می‌شود. به این حالت تورگور۴ می‌گویند. | سبزیجات برگ‌دار مانند اسفناج وقتی تازه هستند، سفت و شاداب به نظر می‌رسند زیرا واکوئل‌های آنها پر از آب است. وقتی پژمرده می‌شوند، به دلیل از دست دادن آب واکوئل، این استحکام را از دست می‌دهند. |
| دفع مواد زائد | برخی از مواد زائد و حتی مواد سمی که برای یاخته مضر هستند، در واکوئل جدا و ذخیره می‌شوند تا به سایر بخش‌های یاخته آسیب نرسانند. | برگ‌های گیاهان در پاییز تغییر رنگ می‌دهند. بخشی از این رنگ‌دانه‌ها، مواد زائدی هستند که در واکوئل‌های برگ جمع شده‌اند. |
واکوئل در عمل: از مزرعه تا خانه
شما هر روز شاهد نتایج کار واکوئل در زندگی خود هستید، بدون آن که بدانید! وقتی یک لیوان آب پرتقال می‌نوشید، طعم شیرین و ترش آن به دلیل قندها و اسیدهایی است که در واکوئل‌های یاخته‌های پرتقال ذخیره شده‌اند. وقتی به یک باغ گل سرخ نگاه می‌کنید، رنگ‌دانه‌های قرمز، زرد و صورتی زیبا در واکوئل‌های گلبرگ‌ها قرار دارند.
یکی از بهترین آزمایش‌ها برای مشاهدهٔ تأثیر واکوئل، آزمایش با سیب زمینی است. اگر چند برش سیب زمینی تازه را در آب خالص و چند برش دیگر را در آب شور قرار دهید، پس از چند ساعت متوجه تغییر می‌شوید. برش‌های درون آب خالص، سفت و ترد باقی می‌مانند (چون آب وارد واکوئل‌های آنها شده است)، اما برش‌های درون آب شور، نرم و شل می‌شوند (چون آب از واکوئل‌های آنها خارج شده است). این پدیده که به اسمز۵ معروف است، به طور مستقیم با عملکرد واکوئل در کنترل آب مرتبط است.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر. همانطور که اشاره شد، یاخته‌های جانوری نیز واکوئل دارند، اما این واکوئل‌ها بسیار کوچک‌تر و با وظایف محدودتری (مانند ذخیره‌سازی موقت مواد یا انتقال آنها) هستند. بزرگ‌ترین و مهم‌ترین واکوئل‌ها متعلق به یاخته‌های گیاهی هستند.
یاختهٔ گیاه نمی‌تواند آب و مواد غذایی را به خوبی ذخیره کند. در نتیجه، گیاه به سرعت پژمرده می‌شود، استحکام خود را از دست می‌دهد و در نهایت نمی‌تواند به زندگی خود ادامه دهد. واکوئل برای بقای گیاهان ضروری است.
این تفاوت رنگ به دلیل وجود رنگ‌دانه‌های مختلفی است که در واکوئل یاخته‌های گلبرگ ذخیره شده‌اند. نوع و ترکیب این رنگ‌دانه‌ها است که رنگ قرمز، آبی، بنفش و غیره را ایجاد می‌کند.
واکوئل را می‌توان قلب تپندهٔ یاختهٔ گیاهی دانست. این اندامک، فراتر از یک انبار ساده، نقش‌های متعددی از جمله ذخیره‌سازی آب و مواد غذایی، ایجاد استحکام برای گیاه و دفع مواد زائد را بر عهده دارد. از سفت شدن ساقهٔ یک گل گرفته تا شیرینی یک میوه، همه و همه به لطف عملکرد این ساختار حیاتی است. با درک واکوئل، درک بهتری از دنیای شگفت‌انگیز گیاهان پیدا خواهیم کرد.
پاورقی
۱واکوئل (Vacuole): از کلمهٔ لاتین "Vacuus" به معنای "خالی" گرفته شده است. البته این نام گذاری قدیمی است و امروزه می‌دانیم که این فضا اصلاً خالی نیست!
۲تونوپلاست (Tonoplast): غشایی که دور واکوئل را فراگرفته و محتویات آن را از سیتوپلاسم جدا می‌کند.
۳شیرهٔ سلولی (Cell Sap): مایع موجود در داخل واکوئل.
۴تورگور (Turgor): فشاری که در اثر ورود آب به واکوئل و یاخته به دیوارهٔ یاخته وارد می‌شود و باعث استحکام گیاه می‌گردد.
۵اسمز (Osmosis): حرکت مولکول‌های آب از طریق یک غشای نیمه‌تراوا از منطقه‌ای با غلظت کم به منطقه‌ای با غلظت زیاد.
