液胞

液胞（/ ˈvækjuːoʊl /）は、植物細胞や真菌細胞、一部の原生生物、動物、細菌細胞に存在する膜で囲まれた細胞小器官です。 ^{[ 1 ] [ 2 ]液胞は基本的に}、無機分子や有機分子、酵素などの溶液を含む水で満たされた密閉された区画ですが、場合によっては、取り込まれた固体が含まれていることもあります。液胞は複数の膜小胞の融合によって形成され、実質的にはこれらのより大きな形態です。^{[ 3 ]}この細胞小器官には基本的な形状やサイズはなく、その構造は細胞の要求に応じて変化します。

アントニ・ファン・レーウェンフックは1676年に植物の液胞を記述した。^{[ 4 ]}収縮胞（「星」）は、スパランツァーニ（1776）によって原生動物で初めて観察されたが、呼吸器官と間違えられた。^{[ 5 ]}デュジャルダン（1841）はこれらの「星」を液胞と名付けた。^{[ 6 ]} 1842年、シュライデンは植物細胞にこの用語を適用し、細胞液を含む構造を原形質の残りの部分と区別した。^{[ 7 ] [ 8 ]} 1885年、ド・フリースは液胞膜をトノプラストと名付けた。^{[ 9 ]} クリスチャン・ド・デューブは1970年代半ばに生化学的方法を用いて哺乳類のリソソームを発見した。ド・デューブは生化学的性質に基づいてリソソームと名付けた（ギリシャ語のlysis - 消化、soma - 体から）。その物理的形態はその後すぐに電子顕微鏡によって確認された。リソソームは分類学的界を超えて液胞と多くの特性を共有しているため、液胞とリソソームが明確に異なる細胞小器官であるという考えは、機能的というよりは歴史的なものです。^{[ 10 ]}

液胞の機能と重要性は、存在する細胞の種類によって大きく異なり、動物や細菌の細胞よりも植物、菌類、および一部の原生生物の細胞においてより顕著に現れる。一般的に、液胞の機能には以下が含まれる。

• 細胞に有害または脅威となる可能性のある物質を隔離する
• 廃棄物を含む
• 植物細胞に水が含まれている
• 細胞内の静水圧または膨圧を維持する
• 酸性の内部pHを維持する
• 小分子を含む
• 細胞から不要な物質を排出する
• 中心液胞の圧力によって、植物が葉や花などの構造を支えることができる。
• サイズを大きくすることで、発芽した植物やその器官（葉など）が非常に速く成長できるようになり、主に水だけを消費します。^{[ 11 ]}
• 種子では、発芽に必要なタンパク質が貯蔵されている（これらは「タンパク質体」と呼ばれる修飾された液胞に蓄えられている）。^{[ 12 ]}

液胞はオートファジーにおいても重要な役割を果たし、特定の生物では多くの物質や細胞構造の生合成（生成）と分解（またはターンオーバー）のバランスを維持している。また、細胞内に蓄積し始めたミスフォールドタンパク質の溶解とリサイクルにも役立つ。トーマス・ボラー^{[ 13 ]}らは、液胞が侵入細菌の破壊に関与していると提唱し、ロバート・B・メラーは、器官特異的な形態が共生細菌を「収容」する役割を担っていると提唱した。原生生物では、^{[ a ]}液胞は生物が吸収した食物を貯蔵し、細胞の消化と老廃物処理プロセスを支援するという追加機能も持っている。^{[ 14 ]}

動物細胞において、液胞は主に補助的な役割を果たし、エキソサイトーシスやエンドサイトーシスといったより大きなプロセスを補助する。

動物の液胞は植物の液胞よりも小さいが、通常は数も多い。^{[ 15 ]}また、液胞を持たない動物細胞もある。^{[ 16 ]}

エキソサイトーシスとは、タンパク質や脂質が細胞外へ排出される過程のことである。これらの物質は、ゴルジ体内の分泌顆粒に取り込まれた後、細胞膜へと輸送され、細胞外環境へと分泌される。液胞は、この過程において、特定のタンパク質や脂質を細胞外環境へ貯蔵、輸送、排出するための単なる貯蔵小胞として機能する。

エンドサイトーシスはエキソサイトーシスの逆であり、さまざまな形態で起こり得る。ファゴサイトーシス（「細胞食」）は、細菌、死んだ組織、または顕微鏡で見えるその他の物質片が細胞に取り込まれるプロセスである。物質が細胞膜に接触すると、細胞膜が陥入する。陥入部は切り離され、取り込まれた物質は膜で囲まれた液胞内に残り、細胞膜は無傷のままとなる。ピノサイトーシス（「細胞飲」）は基本的に同じプロセスであるが、違いは、取り込まれた物質が溶液中で顕微鏡では見えないことである。^{[ 17 ]}ファゴサイトーシスとピノサイトーシスはどちらも、取り込まれた物質の分解を完了するリソソームと関連して行われる。 ^{[ 18 ]}

サルモネラ菌は、いくつかの哺乳類種に取り込まれた後、液胞内で生存および増殖することができる。 ^{[ 19 ]}

液胞は、緑色植物の中でもおそらく複数回独立して進化してきたと考えられる。^{[ 15 ]}

組織病理学において、空胞形成とは、細胞内または細胞近傍に空胞または空胞様構造が形成される現象である。これは疾患の非特異的な兆候である。