1. Что представляют собой вакуоли? Как они образуются?

Вакуоли – крупные пузырьки или полости, ограниченные мембраной от гиалоплазмы и заполненные преимущественно водным содержимым. Вакуоли характерны для клеток растений, грибов и многих протистов, они образуются из пузыревидных расширений ЭПС или из пузырьков комплекса Гольджи.

2. Какие вещества содержатся в клеточном соке вакуолей растительных клеток?

Клеточный сок представляет собой водный раствор различных неорганических и органических веществ. Химический состав и концентрация клеточного сока очень изменчивы и зависят от вида растения, органа, ткани и возраста клетки.

В клеточном соке вакуолей растительных клеток могут содержаться:

● Запасные вещества, которые временно выведены из обмена веществ и могут использоваться клеткой снова. Например, соли, углеводы (сахароза, глюкоза, фруктоза), карбоновые кислоты (яблочная, лимонная, щавелевая, уксусная), аминокислоты, белки.

● Конечные продукты обмена, которые выводятся в вакуоль и таким путём изолируются. Например, танины (дубильные вещества), алкалоиды, некоторые пигменты, оксалат кальция.

● Пигменты, самыми распространёнными из которых являются антоцианы, придающие клеточному соку пурпурный, красный, синий или фиолетовый цвета. Близкие к антоцианам флавоноиды окрашивают клеточный сок в жёлтые и кремовые оттенки.

● Биологически активные вещества, например, фитогормоны (регуляторы роста растений), фитонциды (вещества, убивающие или подавляющие рост микроорганизмов), ферменты…

3. Какие функции выполняют вакуоли в растительных клетках?

Основные функции вакуолей в клетках растений:

● Хранение и изоляция различных веществ (запасных, биологически активных, конечных продуктов обмена и др.).

● Обеспечение окраски лепестков, плодов, почек, листьев, корнеплодов.

● Регуляция водного баланса клетки, поддержание тургорного давления.

4. У каких организмов имеются сократительные вакуоли? Какова их функция?

Сократительные (пульсирующие) вакуоли характерны для одноклеточных пресноводных протистов. В их клетки путём осмоса непрерывно поступает вода, избыток которой накапливается в сократительных вакуолях. Пульсирующие вакуоли периодически сокращаются благодаря взаимодействию расположенных вокруг них микротрубочек и микрофиламентов. Вода выводится наружу через специальную выделительную пору и клетка сохраняет более или менее постоянный объём.

Таким образом, сократительные вакуоли выполняют в клетках функцию осморегуляции – поддерживают на определённом уровне содержание воды и концентрацию солей.

5. Чем пищеварительные вакуоли отличаются от других вакуолей клетки?

Пищеварительными вакуолями называют вторичные лизосомы в клетках гетеротрофных протистов. Они образуются путём слияния лизосом с фагоцитарными пузырьками, содержащими пищевые частицы. После переваривания пищи и поступления питательных веществ в гиалоплазму, непереваренные остатки выводятся из клетки путём экзоцитоза, а мембрана пищеварительной вакуоли сливается с плазмалеммой.

Таким образом, в отличие от других вакуолей, пищеварительные вакуоли являются не постоянными, а временными органоидами, служат для переваривания пищевых частиц и образуются путём слияния лизосом с фагоцитарными пузырьками.

6. Амёбу и эритроцит поместили в дистиллированную воду. Что произойдёт с каждой клеткой? Почему?

В отличие от дистиллированной воды цитоплазма амёбы и эритроцита содержит определённое количество солей и других растворённых веществ. Поэтому вода будет путём осмоса поступать в клетку амёбы и в эритроцит. Объём эритроцита увеличится, а затем он лопнет. Клетка амёбы будет сохранять более или менее постоянный объём благодаря интенсивной работе сократительной вакуоли.

7. Докажите справедливость утверждения: «Одномембранные органоиды клетки взаимосвязаны и образуют единую мембранную систему, каждый компонент которой специализирован на выполнении определенных функций».

Одномембранными органоидами являются эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и вакуоли. Каждый из этих органоидов представляет собой отсек (компартмент) или систему отсеков, обособленных от других компартментов и гиалоплазмы. В каждом органоиде содержатся или синтезируются определённые вещества, протекают специфические биохимические процессы.

Вместе с тем одномембранные органоиды взаимосвязаны транспортом веществ и способностью перехода мембран одних органоидов в мембраны других. Например, пузырьки, которые отделяются от ЭПС, сливаются с мембранами комплекса Гольджи. При этом вещества, синтезированные на мембранах ЭПС, поступают в комплекс Гольджи для накопления, модификации и последующего выведения из клетки. Лизосомы, содержащие пищеварительные ферменты, отшнуровываются от цистерн комплекса Гольджи. Вакуоли формируются из пузырьков комплекса Гольджи или пузыревидных расширений ЭПС. Всё это свидетельствует о специализации одномембранных органоидов по выполняемым функциям, а также об их тесной взаимосвязи.

8. У морских протистов сократительные вакуоли пульсируют очень редко или вообще отсутствуют. С чем это связано?

Основная функция сократительных вакуолей – выведение из клеток избытка воды. В морской воде содержание солей такое же, как в клетках протистов, либо выше. Поэтому вода не поступает в клетки морских протистов, а наоборот, может выходить из них путём осмоса (если содержание солей в клетке протиста ниже, чем в морской воде).

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

Источник: dashkov.by

Выполнила учитель биологии

Тушева Вера Ивановна

Содержание стр

1. Цель работы……………………………………………………………………..3

2. Образование вакуолей………………………………………………………….4

3. Строение вакуолей и химический состав клеточного сока……………………..5

4. Функции вакуолей………………………………………………………………7

Вывод………………………….……………………………………………………8

Список используемой литературы…….………………………………………….9

Вакуоль – это пространство клетки, заполненное клеточным соком.

1. 1. Целями работы является:

   
   

1. знакомство с процессом образования вакуоли и с основными ее функциями;

2. изучение строения вакуоли и химическим составом ее клеточного сока;

3. определение важности вакуоли в растительной и животной клетке;

4. создание теоретической базы для дальнейшего изучения предмета «Ботаника», необходимой на семинарских и лабораторных занятиях.

1. 2. Образование вакуолей

   
   

Центральная вакуоль, характерна для большинства зрелых растительных клеток (рис 1), возникает в процессе роста и дифференциации клеток путем слияния многочисленных мелких вакуолей, которые обычно имеются в меристематических (эмбриональных) клетках. Происхождение этих цитоплазматических вакуолей до конца не выяснено. Одним из наиболее вероятных способов заложения вакуолей является образование цистернами гранулярного эндоплазматического ретикулума локальных расширений, мембраны которых теряют рибосомы. Эти расширения затем изолируются, округляются и превращаются в вакуоли, а ретикулярная мембрана становиться их тонопластом. Другой важный путь – отчленения ретикулярными цистернами агранулярных пузырьков., которые, сливаясь друг с другом, дают начало мелким вакуолям. Образование вакуолей может происходить и при участии элементов аппарата Гольджи (пузырьков и диктиосомных цистерн).

Рис. 1. Строение клетки:

1 – ядро с ядрышком; 2 – вакуоль; 3 – хлоропласт; 4 – эндоплазматическая сеть с рибосомами; 5 – аппарат Гольджи; 6 – лизосома; 7 — митохондрия

1. 3. Строение вакуолей и химический состав клеточного сока.

   
   

Вакуоли содержаться почти во всех растительных клетках. Они представляют собой полости в клетке, заполненные обычно водянистым содержанием – клеточным соком. От цитоплазмы клеточный сок изолирован избирательно проницаемой вакуолярной мембраной – тонопластом (лат. tonus – напряжение; пластос — оформленный). Для большинства зрелых клеток высших растений характерна центральная вакуоль (рис. 2). Она настолько крупна (занимает до 70-90% объема клетки), что протопласт со всеми органеллами располагается в виде очень тонкого постенного слоя, выстилающего клеточную оболочку.

Рис. 2. Клетка палисадного мезофилла листа тополя под световым микроскопом (схемат.):

Г – гиалоплазма; Гр – граны хлоропласта; КЗ – крахмальное зерно; КО – клеточная оболочка; ЛК – липидная капля; Хл – хлоропласт; ЦВ – центральная вакуоль; Я – ядро; Яд – ядрышко.

В этом слое тонопласт выступает как внутренняя пограничная мембрана протопласта. В местах протопласта часто располагается очень близко к плазмалемме, а на участках, где они есть, тонопласт отдаляется от плазмалеммы, но при этом общая толщина слоя гиалоплазмы, одевающего органеллы, не увеличиваются. В постенном протопласте обычно встречаются мелкие цитоплазматические вакуоли (рис. 3).

Иногда в центре клетки, в ядерном кармашке, располагается ядро. А кармашек связан с постенным слоем цитоплазмы тончайшими цитоплазматическими тяжами, пересекающими центральную вакуоль.

Вакуолярное содержимое – клеточный сок – представляет собой водный раствор различных веществ, являющихся продуктами жизнедеятельности протопласта (в основном запасными веществами и отбросами). Таким образом, основной компонент клеточного сока – вода. В ней накапливаются многочисленные соединения – минеральные и органические. – которые находятся в состоянии истинного или коллоидного раствора и реже в виде оформленных включений.

Рис. 3. клетка мезофилла листа липы при небольшом (5000) увеличении электронного микроскопа (схемат.):

В – цитоплазматическая вакуоль; Г – гиалоплазма; Гр – грана; ГЭР – цистерна гранулярного эндоплазматического ретикулума; Д – диктиосома; КЗ – крахмальное зерно; КО – клеточная оболочка; ЛК – липидная капля; М – митохондрия; Мж – межклетник; Мк – микротельце; Пд – плазмодесма; Пг – пластоглобула; Пл – плазмолемма; По – полисома; ПЯ – пора в ядерной оболочке; СП – срединная пластинка; Т – тонопласт; Ти – межгранный тилакоид; Хл – хлоропласт; Хм – хроматин; ЦВ – центральная вакуоль; Я – ядро; Яд – ядрышко; ЯО – ядерная оболочка.

Реакция клеточного сока обычно слабокислая или нейтральная, реже щелочная. По химическому составу и консистенции веществ клеточный сок отличается от протопласта. Это различие обусловлено активностью вакуолярной мембраной, обладающей свойствами избирательной проницаемости и, следовательно, не пропускающей одни вещества и транспортирующие другие вещества в вакуоль против градиента концентрации. Поэтому основные функции тонопласта, как и плазмалеммы, не синтетические, а барьерные и транспортные.

В живой клетке клеточный сок обычно не имеет никакой внутренней структуры, т.е. является оптически пустым, чем и обусловлено название вакуоли. Однако ряд веществ клеточного сока реагирует с фиксаторами и красителями, поэтому на фиксированных препаратах в нем может выявляться определенная структура.

Вещества, входящие в состав клеточного сока, чрезвычайно разнообразные – это углеводы (сахара и полисахариды), белки, органические кислоты и их соли, аминокислоты, минеральные ионы, алкалоиды, гликозиды, пигменты, танины и другие растворимые и воде соединения. Большинство из них относятся к группе эргастических веществ – продуктов метаболизма протопласта, которые могут появляться и исчезать в различные периоды жизни клетки. Многие вещества клеточного сока образуются только в растительных клетках.

Химический состав и концентрация клеточного ока изменчивы и зависят от вида растения, органа, типа и состояния клетки. Некоторые из перечисленных выше классов соединений могут в определенных клетках вообще отсутствовать. Другие накапливаются в больших количествах.

Наиболее обычными веществами клеточного сока являются сахара, прежде всего сахароза, также глюкоза и фруктоза. Они играют роль запасных энергетических веществ и служат важнейшим питательным материалом клетки. Сахароза, накапливающаяся в большом количестве в клеточном соке корнеплодов сахарной свеклы и сердцевины стеблей сахарного тростника. Имеет большое народнохозяйственное значение. Так как служит источником получения сахара. Глюкоза (или виноградный сахар) и фруктоза. Как показывают их названия. Накапливаются в больших количествах главным образом в сочных плодах и также широко используются человеком. Для ряда групп растений (кактусовые, толстянковые, орхидные) характерно накопление в клеточном соке полисахаридов в виде слизей.

Клетки созревающих семян накапливают в вакуолях в виде коллоидного раствора большое количество белков, поэтому их называют белковыми вакуолями. Синтез этих белков происходит на прикрепленных рибосомах гранулярного эндоплазматического ретикулума, с которым тесно связано развитие белковых вакуолей. При обезвоживании семян на поздних этапах их развития из вакуолей удаляется вода. Концентрация белка в клеточном соке повышается и он переходит в состояние твердого геля. Дегидратированные вакуоли зрелых семян называют белковыми тельцами или алейроновыми зернами. Белковые вакуоли встречаются не только в клетках семян, но и в ряде других клеток растений.

Из органических кислот в клеточном соке наиболее часто встречаются лимонная, яблочная, янтарная и щавелевая. Эти кислоты находятся в большом количестве, например, в клеточном соке незрелых плодов, придавая им кислый вкус. При созревании плодов органические кислоты могут использоваться как субстраты дыхания, поэтому кислый вкус плодов обычно исчезает. Соли органических кислот вместе с минеральными ионами играют наибольшую роль в осмотических процессах в клетке.

В состав клеточного сока часто входят дубильные вещества-танины. Это безазотистые циклические соединение (производный фенолов) вяжущего вкуса. Для некоторых клеток высших растений накопление танинов становиться одной из основных функций. Содержимое центральной вакуоли таких клеток в прижизненном состоянии имеет зеленовато-желтый цвет, а после фиксации с применением осмия или окраски хлоридом железа оно выглядит темным. Таниноносные клетки могут быть рассеяны в беспорядке поодиночке среди других клеток данной ткани или собраны в группы. Особенно богаты танинами клетки коры стеблей и корней (дуб, ива, ель, бадан), незрелых плодов (грецкий орех), листьев (чай), и некоторых патологических выростов (например, клетки так называемых чернильных орешков на листьях дуба). При отмирании клетки танины окисляются, пропитывают клеточную оболочку и придают ей темно-коричневый цвет. Эти вещества обладают антисептическими свойствами и поэтому защищают растение от инфекции. Техническое значение танинов состоит в том, что с их помощью дубят кожу. При этом составляющие кожу белки переводятся в нерастворимое состояние и перестают набухать; кожа становится мягкой, не ослизняющейся в воде.

Алкалоиды – разнообразные в химическом отношении азотсодержащие вещества гетероциклической природы, имеющие горький вкус. Они обладают щелочными свойствами и содержатся в клеточном соке, как правило. В виде солей. Они обычно бесцветны, редко окрашены (оранжевый цвет млечного сока чистотела). Алкалоиды характерны для клеток высших растений и у других организмов встречаются редко. В настоящее время описано свыше 2000 алкалоидов. Состав их часто характерен для определенных групп растений (вида, рода). К алкалоидам принадлежат многие растительные яды. Некоторые из них, такие, как кофеин (в семенах кофе), атропин (во всех органах белладонны), хинин (в коре хинного дерева), морфин, кодеин (в плодах мака) и др., широко используются в медицине как лекарственные средства. Млечный сок, вытекающий при ранении ряда растений, представляет собой содержимое вакуолей, часто богатое алкалоидами (мак, чистотел) или каучуком (гевея, одуванчик).

Гликозиды – обширная группа природных веществ, соединения сахаров со спиртами, альдегидами, фенолами и другими веществами. Ряд гликозидов растений используется в медицине (например, сердечные гликозиды, добываемые из наперстки и ландыша). К гликозидам принадлежат также пигменты клеточного сока – флавоноиды. Одни из них – антоцианы (греч. антос – цветок; кианос — синий) – придают клеточному соку красный, синий или фиолетовый цвет; другие – флавоны – желтый. Цветовая гамма (от фиолетового до красного) окрашенных частей цветков многих растений обусловлена присутствием в их клеточном соке антоцианов. Различие в оттенках цвета связано с различной реакцией клеточного сока: если она кислая, то господствуют красные тона, нейтральная – фиолетовые, а при слабощелочной реакции – синие. На возникновение оттенков оказывает влияние также образование антоцианами комплексов с различными металлами. Флавоны обусловливают желтый цвет лепестков ряда растений (льнянка, коровяка, примулы, многих бобовых и сложноцветных). Яркая окраска цветков, вызываемая флавоноидами клеточного сока или каротиноидами пластоглобул хромопластов, выполняет функцию привлечения насекомых-опылителей.

Значение органических кислот, танинов, алкалоидов и гликозидов клеточного сока в обмене веществ клетки выяснено еще недостаточно. Раньше их обычно рассматривали как конечные продукты обмена. В настоящее время показано, что многие из них могут вновь вовлекаться в процессы метаболизма и поэтому их можно рассматривать и как запасающие вещества.

1. 4. Функции вакуолей.

Вакуоли в растительных клетках выполняют две основные функции – накопление запасных веществ и отбросов и поддержание тургора. Первая функция ясна из приведенного выше описания химического состава клеточного сока. Вторая функция вакуолей требует пояснения. Концентрация ионов и сахаров в клеточном соке центральной вакуоли. Как правило. Выше, чем в оболочке клетки; тонопласт значительно замедляет диффузию из вакуоли этих веществ и в то же время легко проницаем для воды. Поэтому при достаточном насыщении оболочки водой последняя будет поступать в вакуоль путем диффузии. Такой однонаправленный процесс диффузии воды через избирательно проницаемую для растворенных веществ мембрану носит название осмоса. Поступающая в клеточный сок вода оказывает давление на постенный протопласт, а через него и на оболочку, вызывая напряженное, упругое ее состояние или тургор (от латинского — набухать) клетки.

Тургор обеспечивает сохранение сочными органами (например, листьями, неодревесневшими стеблями) формы и положения в пространстве, а также сопротивление их к действию механических факторов. Если клетку погрузить в гипертонический раствор какой-нибудь соли или сахара (т.е. в раствор большей концентрации, чем концентрация клеточного сока). То начинается осмотический выход воды из вакуоли. В результате этого объем ее сокращается, эластичный постенный протопласт отходит от оболочки по направлению к центру клетки. Тургор исчезает, наступает плазмолиз клетки.

Плазмолиз обычно обратим, и при доступе воды или переносе клеток в гипотонический раствор вода снова энергично поглощается центральной вакуолью, протопласт опять прижимается к оболочке. Тургор восстанавливается.

Плазмолиз может служить показателем живого состояния вакуолизированной клетки, ибо отмершая клетка не плазмолизируется, так как не содержит избирательно проницаемых мембран, а в живой, как уже говорилось, слой постенной цитоплазмы может быть так тонок, что его невозможно увидеть в световой микроскоп; при отхождении от оболочки он становиться различимым.

Потеря тургора при плазмолизе вызывает завядание растения. При завядании на воздухе в условиях недостаточного водоснабжения тонкие оболочки клеток сморщиваются одновременно с протопластом и делаются складчатыми.

Тургорное давление не только поддерживает форму неодревесневших частей растений, оно является также одним из факторов роста клетки, обеспечивая рост клеток растяжением. У животных клеток центральная вакуоль отсутствует, из-за чего они растяжением не растут, увеличение их размера происходит главным образом за счет увеличения количества цитоплазмы, поэтому размер животных клеток обычно меньше, чем растительных.

Выводы

1. Вакуоль характерна для большинства растительных клеток.

2. Центральная вакуоль возникает в процессе роста и дифференциации клеток путем слияния многочисленных мелких вакуолей.

3. Образование вакуолей может происходить при участии аппарата Гольджи.

4. Клеточный сок — водный раствор различных веществ, являющихся продуктами жизнедеятельности протопласта (в основном запасными веществами и отбросами).

5. Тургорное давление не только поддерживает форму неодревесневших частей растений, оно является также одним из факторов роста клетки, обеспечивая рост клеток растяжением.

Список используемой литературы.

1. : Васильев А.Е, Воронин Н.С, Еленевский и др. Ботаника: морфология и анатомия растений – М.: Просвещение, 1988. 480 с.

2. Биология. Живой организм (учебник для общеобразовательных школ) – Алматы: Кiтап, 2006. – 208 с.

Источник: infourok.ru

Состав вакуоли

Часто основной состав органоида — это раствор необходимых веществ, то есть клеточный сок.

Несмотря на различия животных и растительных организмов, их клеточный сок представлен схожими веществами.

1. Вода (например, в клетках кактуса).
2. Минеральные соли: хлориды, нитраты, фосфаты (полифосфаты у фотосинтезирующих бактерий), нитраты.
3. Углеводы: моносахариды, дисахариды, крахмал (в клетках клубней картофеля), гликоген (у животных).
4. Жиры (например, белый жир подкожной жировой клетчатки у человека), поли-β-оксимасляная кислота (у некоторых бактерий).
5. Красители: меланин (в коже человека), танин и антоцианы (у растений).
6. Заживляющие вещества, заделывающие рану в случае повреждения (например, латекс в клеточной паренхиме коры гевеи).
7. Газы, накапливаемые для повышения плавучести и полезного использования. У эвглены зелёной, биология которой двойственна (животное в темноте и растение на свету), накапливается и расходуется переменно углекислый газ или кислород.

Это интересно: энергетический и пластический обмен — процессы в клетке.

Строение и функции

В некоторых органах многоклеточных организмов этот органоид бурно разрастается, вытесняя прочее содержимое клетки на самый её край. Например, в горбе верблюда после прихода в оазис постепенно накапливается смесь воды и жира — вакуоли увеличиваются, горб растёт, набухает, поднимается.

Заметны различия между растительными и животными органоидами. Вакуоль у растений часто единственная в клетке, но крупная и содержащая какие-либо запасы. В животной клетке их много, они мелкие и выполняют в основном выделительные и пищеварительные функции. Рассмотрим основные типы (таблица).

Дополнительные сведения:

• Сократительная (пульсирующая, выделительная) — её биология у одноклеточных сходна с почками и мочевым пузырём у млекопитающих.
• Пищеварительная — этот органоид быстро эволюционирует, меняя размер и содержимое. Сначала он формируется вокруг захваченного пищевого комка, обычно имеющего кислый состав. Под воздействием впрыскиваемых ферментов он увеличивается, показатель кислотности меняется на щелочной. Во время переваривания часть веществ усваивается, всасываясь в клетку, размер уменьшается. Оставшиеся отходы удаляются через сократительную вакуоль или порошицу.
• Выделяют и более узкоспециализированные органоиды, например, лизосомы — характерны для многоклеточных животных, содержат гидролитические ферменты, путём фагоцитоза, пиноцитоза утилизируют чужие бактерии, собственные отмершие органы и ткани.

Симбиоз двух организмов

Симбиоз одного живого существа с другими организмами, находящимися в его пищеварительной вакуоли, рассматривается как один из важных элементов эволюции. Особенность одноклеточных и мелких эукариот: для них обычны специализированные органоиды, по нескольку одновременно, с частой сменой, сочетанием, изменением функций.

Например, многие крупные бактерии, актинии, грибы, морские слизни практикуют пищеварительный захват микроводорослей. При этом переваривание водорослей может притормозиться со вступлением организма в симбиотическую связь с ними.

Устойчивый симбиоз гриба с водорослями внутри его органоидов привёл к появлению лишайников. Эвглена зелёная, как принято считать, имеет в качестве хлоропластов хламидомонад, эволюционировавших внутри её организма. Плавучий папоротник азолла образует заполненные слизью полости, и когда в них попадает сине-зелёная водоросль анабена (Anabaena azollae), полость закрывается, образуя вакуоль для проживания в ней этой водоросли.

Источник: obrazovanie.guru

Полезные статьи по теме:

Области биологии Мутуализм это в биологии Биосфера это в биологии Что такое медуза в биологии Что такое рибосомы в биологии определение Что такое фагоцитоз в биологии определение