Vesikel sind Teile von Zellen, die eine Vielzahl von verschiedenen Funktionen erfüllen. Die Funktion von Vesikeln sind Organellen, und die kleinen eingeschlossenen Säcke, aus denen sie bestehen, können Substanzen innerhalb einer Zelle von einer Zelle zur anderen transportieren und speichern. Sie besitzen eine Lipiddoppelschicht, die den Inhalt des Vesikels vom Rest der Zelle, vom Zytoplasma und seinem Inhalt trennt.
Vesikel können viele verschiedene Verbindungen in flüssiger oder gasförmiger Form enthalten. Zu den Funktionen von Vesikeln gehören die Absonderung von Hormonen, der Abbau abgenutzter Zellteile und die Regulierung des Auftriebs.
Vesikel finden sich in verschiedenen Arten von Zellen, wie Archaeen, Bakterien, Pflanzen- und Tierzellen. Die Vesikel, die in diesen verschiedenen Zellen gefunden werden, haben unterschiedliche Funktionen, und eine Zelle kann verschiedene Arten von Vesikeln haben, die unterschiedliche Aufgaben haben.
Zu den verschiedenen Formen von Vesikeln, die Tier- und Pflanzenzellen haben können, gehören Vakuolen, Transportvesikel, Lysosomen und sekretorische Vesikel.
Vakuolen
Nahezu jede Zelle in einer Pflanze hat Vakuolen, und Vakuolen finden sich auch in Pilzen und Protisten. Vakuolen können Proteine, Enzyme, Aminosäuren, Ionen und Zucker enthalten. Vakuolen sind auch für die Entsorgung von Abfallprodukten wichtig. Die Abfallprodukte werden von der Vakuole eingeschlossen und verdaut, d. h. in ihre Bestandteile zerlegt, damit sie wiederverwertet werden können. Die Membran, die die äußere Schicht der Vakuole bildet, wird als Tonoplast bezeichnet und ist wichtig für die Aufrechterhaltung des Turgordrucks in der Pflanze. Der Turgordruck ist für Pflanzen von entscheidender Bedeutung, denn ohne ihn kann die Pflanze ihre Haltung nicht aufrechterhalten.
Der Tonoplast hilft auch bei der Regulierung der Ionenkonzentration im Zytoplasma und trägt somit zur Veränderung des pH-Werts der Zelle bei. Die Vakuole braucht einen niedrigen pH-Wert, um die Enzyme zu aktivieren, die die Abfallprodukte abbauen. Solange die Abfallprodukte nicht abgebaut sind, können sie den Rest der Zelle schädigen, weshalb die Vakuole andere Teile der Zelle vor Schäden schützt. Die Anzahl der Vakuolen in der Zelle sowie die Größe der Vakuolen hängen von den Bedürfnissen der Zelle ab. Tierische Vakuolen sind häufig zahlreicher, da sie bei der Endozytose und Exozytose, den größeren Bewegungen der Zelle, eine Rolle spielen.
Kontraktile Vakuolen sind eine Unterart der Vakuolen, die dazu beitragen, die Menge an Wasser und Ionen innerhalb einer Zelle zu regulieren. Das gilt besonders für Zellen, die keine Zellwand haben.
Transportvesikel
Vesikel sind ein wesentlicher Bestandteil des Materialtransports. Vesikel transportieren oft Dinge von einem Teil der Zelle zu einem anderen, dies wird als intrazellulärer Transport bezeichnet. Ein Beispiel: Proteine werden im endoplasmatischen Retikulum gebildet, von Vesikeln aufgenommen und zum Golgi-Körper oder Golgi-Apparat transportiert. Wenn die Transportvesikel das Innere des Golgi-Netzwerks erreicht haben, werden die Proteine, die die Vesikel transportieren, modifiziert und an die Bereiche der Zelle geschickt, in denen sie benötigt werden. Ihr Bestimmungsort wird anhand von Aminosäuresequenzen bestimmt.
Einige Enzyme werden zum Lysosom gebracht, während die anderen Vesikel mit der Plasmamembran verschmelzen und Proteine an die Membran abgeben. Transportvesikel sind auch am Transport von hydrophoben Lipidteilen durch das Zytoplasma beteiligt.
Sekretorische Vesikel
Sekretorische Vesikel werden im Golgi-Apparat gebildet. Diese sekretorischen Vesikel transportieren Verbindungen, die sezerniert werden müssen, wie zum Beispiel die Kohlenhydrate und Proteine, aus denen die extrazelluläre Matrix aufgebaut ist. Dies gilt auch für Hormone, Enzyme, Kofaktoren und Peptide, die in der Umgebung außerhalb der Zelle wirken. Beispielsweise setzen Fibroblastenzellen Kollagene und Glykoproteine frei, die von den Zellen zum Aufbau der extrazellulären Matrix verwendet werden. Knorpelzellen scheiden Proteoglykane und Glykosaminoglykane aus, während Knochenzellen Matrixproteine und Mineralien absondern.
Lysosomen
Lysosomen sind winzige Organellen, die sich in den Zellen von Tieren befinden. Lysosomen enthalten Verdauungsenzyme, die mit anderen Strukturen und mit der Membran verschmelzen können. Die Vesikel fungieren als Verdauungsorganellen. In Einzellern sind Lysosomen in der Lage, mit Nahrungsvakuolen zu fusionieren. Endozytische Vesikel, die vom Immunsystem isolierte Krankheitserreger enthalten, können ebenfalls mit Lysosomen fusionieren.
Lysosomen enthalten eine Vielzahl von Enzymen, die viele verschiedene Makromoleküle abbauen können. Sie funktionieren, wenn der pH-Wert des Lysosoms niedriger ist als der des Zytoplasmas und können Lipide, Kohlenhydrate, Proteine und Nukleinsäuren hydrolysieren. Das Lysosom verfügt auch über einen Mechanismus, der es vor seinen eigenen abbauenden Enzymen schützt. Die Proteine des Lysosoms sind glykosyliert – sie enthalten mehrere Zuckermoleküle, die die Wirkung der starken Verdauungsenzyme abwehren. Wenn ein Lysosom versehentlich aufbricht, wirkt der neutrale pH-Wert des Zytoplasmas den Enzymen entgegen und verhindert, dass andere Organellen beschädigt werden.
Lysosomen sind auch an einem zellulären Abwehrmechanismus beteiligt, der Phagozytose genannt wird. Bei der Phagozytose wird ein Krankheitserreger bemerkt und von einem Gerät, dem Phagosom, in Quarantäne genommen (verschlungen). Das Phagosom verschmilzt dann mit den Lysosomen und die Enzyme der Lysosomen zerstören die potenziell schädliche Mikrobe. Phagozyten, auch Makrophagen genannt, sind Teil des körpereigenen Immunsystems und können verschiedene schädliche Stoffe wie Krankheitserreger, Krebszellen und Trümmer von abgestorbenen Zellen aufnehmen und verdauen. Phagozyten sind eine Form von weißen Blutkörperchen.
Extrazelluläre Vesikel
Die extrazellulären Vesikel sind Vesikel, die außerhalb der regulären zellulären Systeme in Eukaryoten zu finden sind und in der extrazellulären Flüssigkeit herumschwimmen. Extrazelluläre Vesikel befinden sich in der Flüssigkeit, weil sie zur Signalübertragung zwischen Zellen dienen. Sie enthalten auch große Biopolymere und manchmal genetisches Material. Sie werden auch bei einigen Aspekten der Zellentwicklung, der Regulierung des Zellwachstums und des Zelltods und -abbaus (Apoptose) verwendet.
Zusammenfassend
Lysosomen bauen Substanzen innerhalb der Zellen ab und helfen bei der Beseitigung schädlicher Substanzen oder Krankheitserreger. Vakuolen sind für die Aufrechterhaltung des Turgordrucks in Pflanzenzellen verantwortlich und isolieren schädliche Stoffe vom Rest der Zelle. Transportvesikel sind Vesikel, die benötigte Materialien und Verbindungen von einem Teil der Zelle zu einem anderen Teil der Zelle transportieren. Sekretionsvesikel sind Vesikel, die Material enthalten, das aus der Zelle ausgeschieden werden muss, seien es Hormone oder Enzyme zur Verwendung in anderen Teilen des Körpers oder Abfallprodukte.