Las vacuolas son un punto de llegada del tráfico vesicular y, dependiendo del tipo celular, son centros de almacenamiento de azúcares y proteínas. Esto es particularmente claro en las semillas donde las vacuolas son centros de almacenamiento proteico, reservas que serán movilizadas durante la germinación. Después, en las células diferenciadas, estas vacuolas se convierten en líticas. Por otra parte, las plantas no tienen un sistema de excreción como los animales, ni se pueden mover para evitar sustancias tóxicas, de manera que la estrategia es almacenarlas. Así, en las vacuolas se almacenan algunos productos de desecho del metabolismo y sustancias potencialmente tóxicas para la célula como metales pesados tales como el cadmio, zinc o níquel. Pero también almacenan otras sustancias como algunos pigmentos, por ejemplo las antocianinas en los pétalos (acumuladas en las células epidérmicas), sustancias tóxicas para evitar a los herbívoros, resinas, alcaloides como el opio, etcétera. Gran parte del sabor de las frutas y verduras se debe a las moléculas que se acumulan en las vacuolas.

Las vacuolas líticas se dan en tejidos vegetativos de la planta, por eso también se llaman vacuolas vegetativas. En estas vacuolas se acumulan enzimas como proteasas y nucleasas, además de un conjunto de proteínas relacionadas con la defensa frente a patógenos. Las vacuolas tienen un pH ácido que consiguen con bombas de protones localizadas en sus membranas. De este modo actúan como lugares para la degradación de moléculas. Tendrían una misión similar a los lisosomas de las células animales. Al igual que los lisosomas, también participan en los procesos degradativos durante la autofagia. En las vacuolas se encuentran las denominadas enzimas vacuolares procesadoras las cuales participan en la conversión de los precursores moleculares que llegan a la vacuola en productos activos y también en el mecanismo de apoptosis.

Las vacuolas participan en la apoptosis de plantas por un proceso denominado autolisis. Hay un tipo de muerte celular de las células vegetales que se llama muerte celular hipersensitiva, que se produce cuando se rompe la membrana de la vacuola.

Algunas plantas, como las brasicales, tienen vacuolas en sus partes vegetativas que funcionan como repelestes de hervíboros puesto que acumulan proteínas, como las mirosinasas, que al ser liberadas por el hervíboro degradan otros compuestos de la hoja y dan productos tóxicos para el animal. Las células que acumulan mirosinasas en sus vacuolas se llaman células de mirosina y se localizan cerca de los haces conductores de las hojas.

Las plantas carecen de sistema inmune por lo que cada célula tiene que protegerse a sí misma. En la vacuola se hayan proteínas de defensa y enzimáticas. Hay dos mecanismos de defensa que llevan a cabo las vacuolas (Figura 3): el colapso de su membrana y la fusión de esta con la membrana plasmática. Las infecciones víricas llevan a la rotura de la membrana de la vacuola y a la liberación de sus enzimas al citosol, donde degrada los virus que se encuentren proliferando en el citosol. La fusión de la membrana de la vacuola con la membrana permite liberar las enzimas y proteínas de defensa al exterior celular y atacar a las bacterias que proliferan extracelularmente.

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