В клетках растений, грибов и многих протистов содержатся вакуоли — крупные мембранные пузырьки или полости, заполненные преимущественно водным содержимым. Вакуоли образуются из пузыревидных расширений эндоплазматической сети или из пузырьков комплекса Гольджи.

Вакуоли растительных клеток. В молодых клетках растений возникает много небольших вакуолей. Увеличиваясь, они сливаются в одну центральную вакуоль, которая может занимать до 90 % объема клетки (рис. 40).

Содержимое вакуолей — клеточный сок. Он 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 могут содержаться соли, углеводы (прежде всего сахароза, глюкоза, фруктоза), карбоновые кислоты (яблочная, лимонная, щавелевая, уксусная), аминокислоты, белки. Это запасные вещества, которые временно выведены из обмена веществ и могут использоваться клеткой снова.

Помимо запасных веществ, клеточный сок содержит конечные продукты обмена, которые выводятся в вакуоль и таким образом изолируются. Это, например, танины (дубильные вещества), алкалоиды, некоторые пигменты. Считается, что танины с их вяжущим вкусом и алкалоиды выполняют защитную функцию: их неприятный (чаще горький) вкус и специфический запах отталкивают травоядных животных, что предотвращает поедание этих растений.

В вакуолях часто обнаруживаются разнообразные по форме кристаллы оксалата кальция, который также является конечным продуктом обмена веществ (рис. 41).

В клеточном соке многих растений содержатся пигменты. Самыми распространенными из них являются антоцианы, придающие клеточному соку пурпурный, красный, синий или фиолетовый цвет. Близкие к антоцианам флаво-ноиды окрашивают клеточный сок в желтые и кремовые оттенки. Именно эти пигменты определяют окраску лепестков, плодов, почек, листьев и корнеплодов многих растений. Например, цвет корнеплодов свеклы обусловлен антоцианами.

Цвет антоцианов может меняться в зависимости от кислотности среды: в кислой среде он красный, в нейтральной — фиолетовый, в щелочной — синий. Кроме того, могут наблюдаться все переходные оттенки. Реакция клеточного сока в процессе жизнедеятельности растений может меняться от сильнокислой до слабокислой или даже слабощелочной, что вызывает соответствующие изменения цвета пигментов. Поэтому цветки некоторых растений (например, медуницы неясной) во время цветения могут изменять свою окраску от розовой до синей.

Клеточный сок некоторых растений содержит биологически активные вещества, например фи то гормоны (регуляторы и координаторы роста растений), фитонциды (вещества, убивающие или подавляющие рост микроорганизмов), ферменты. В последнем случае вакуоли действуют подобно лизосомам. После гибели клетки мембрана, ограничивающая вакуоль, теряет свою избирательную проницаемость, и ферменты, высвобождаясь из вакуолей, вызывают самопереваривание клетки (автолиз).

Вакуоли играют главную роль в поглощении воды растительными клетками. Вода поступает в вакуоль путем осмоса (так как клеточный сок является более концентрированным раствором, чем гиалоплазма) и оказывает давление на цитоплазму, а тем самым и на оболочку клетки. В результате в клетке развивается тургорное давление, которое обусловливает напряженное состояние клеточной оболочки, а также ее растяжение во время роста клетки.

В запасающих тканях растений вместо одной центральной вакуоли часто бывает несколько. В них накапливаются запасные питательные вещества. Углеводы могут находиться в вакуолях в растворенном виде (моно- и олигосахариды) или в виде гранул (полисахариды). Белки откладываются в виде твердых зернистых образований. Их особенно много в клетках семян злаков и бобовых.

Сократительные (пульсирующие) вакуоли характерны для одноклеточных пресноводных протистов, например инфузории туфельки (рис. 42). Концентрация солей в речной или озерной воде значительно ниже, чем в клетках протистов, поэтому вода непрерывно поступает в их клетки путем осмоса. Избыток воды накапливается в сократительных вакуолях, которые периодически сокращаются благодаря взаимодействию расположенных вокруг них микротрубочек и микрофиламентов. Вода выводится наружу через специальную выделительную пору, и клетка сохраняет более или менее постоянный объем. Следовательно, сократительные вакуоли выполняют в клетках функцию осморегуляции — поддерживают на определенном уровне содержание воды и концентрацию солей.

Таким образом, вакуоли выполняют в клетках важные функции, связанные с регуляцией водного режима и поддержанием тургора клетки, а также с хранением запасных питательных веществ, биологически активных веществ и конечных продуктов жизнедеятельности клетки.

Источник: botana.biz

Центральная вакуоль

Центральная вакуоль занимает более половины объема зрелых клеток, особенно в паренхиме и колленхиме. Основные функции – запас воды, накопление ионов, поддержание тургора.

Мембрана вакуоли называется тонопластом, а внутреннее содержимое — клеточным соком. Он представляет собой концентрированный раствор. Состав клеточного сока: вода, минеральные соли, сахара, танины, органические кислоты, кислород, диоксид углерода, пигменты антоцианы, продукты клеточного метаболизма и др.

Тонопласт избирательно проницаем. Через него в вакуоль поступает вода. Возникает тургорное давление, и цитоплазма прижимается к клеточной стенке. За счет такого осмотического поглощения воды клетка растягивается во время роста.

Ряд содержащихся в клеточном соке антоцианов придают разноцветную окраску цветкам и плодам. Так вакуоль выполняет функцию привлечения насекомых-опылителей и животных-распространителей плодов и семян. Совместно с каратиноидами антоцианы придают окраску осенней листве, когда разрушается хлорофилл.

Центральная вакуоль может содержать гидролитические ферменты, что позволяет ей выполнять функцию лизосом. После гибели клетки ферменты попадают в цитоплазму, и происходит автолиз.

В вакуолях накапливаются такие отходы жизнедеятельности как кристаллы оксалата кальция. Среди вторичных продуктов метаболизма — алкалоиды, которые предположительно выполняют защитную функцию наряду с танинами, препятствуя поеданию животными.

У некоторых растений в клеточном соке накапливается млечный сок, представляющий собой беловатую эмульсию. У ряда растений есть клетки, которые его экскретируют.

В центральных вакуолях также запасаются питательные вещества (сахароза, инулин), которые используются при необходимости, как и содержащиеся здесь минеральные соли.

Источник: biology.su

Суть понятия

Изучение, что такое вакуоль, следует начать с понятия эукариотов — это одна из разновидностей клеток, в которых присутствует ядро, отделенное от цитоплазмы двойной перегородкой — мембраной или тонопластом.

Обратите внимание! Для ядра характерен существенный числовой параметр. Это связано с содержанием в нем молекулы ДНК.

В клетке присутствует емкость, которая относится к категории органоидов (или органелл) и необходима живому организму для конкретных нужд. По внешнему виду органелла напоминает мешочек. В целом считается закрытой структурой. Вакуоль отделяется от прочих клеточных составляющих одной мембраной.

Что такое вакуоль, каково ее происхождение. Органелла образуется из провакуолей — это такие новообразования в виде тонопластовых пузырьков. Категория провакуолей относится к комплексу Гольджи и эндоплазматическому ретикулуму. Их слияние обуславливает появление органелл.

Перечислим основные характеристики вакуолей:

• органелла растительной клетки превалирует в количественном выражении над органоидом животной клетки;
• для животной органеллы присущ временный характер существования, для растительной клетки – постоянный;
• в составе растений присутствует единственная органелла с крупным размером и значительными запасами;
• животная клетка характеризуется множеством мелких органоидов для выполнения пищеварительной и выделительной функций.

Существует разделение вакуолей на следующие категории:

1. Пищеварительная вакуоль: встречается у губок, простейших и животных, представлена в виде мембранных пузырьков в составе клеточной цитоплазмы; Образуется как результат заглатывания капелек жидкости (или пиноцитоза), оформленных клеток или частиц (или фагоцитоза). Отмечается моментальным изменением формы и объема. Получила свое название за счет процесса пищеварения в ее составе. Пищеварительный процесс внутри органоида по отношению к пищевым частицам именуется циклозом, в ходе которого в состав органеллы попадают ферменты, отвечающие за процесс переваривания. В итоге происходит изменение среды с кислой на щелочную. Остатки, не прошедшие этап переваривания, выводятся через порошицу.
2. Пульсирующая: встречается под названием сократительной или выделительной, присутствует в составе одноклеточных организмов и животных клеток, имеет форму звезды, способствует аккумулированию и выводу результатов распада, отвечает за поддержание стабильного уровня осмотического давления, необходима для регуляции осмотического давления.
3. Запасающая: присутствует в семенах, плодах, растительных корневищах, животных тканях, для нее характерно разрастание с поглощением клеточного пространства, гарантирует водный запас, накопление витаминов, минералов и питательных веществ.
4. Газовая: встречается в клетках ряски, спирулины (плавучих микроводорослях), водных животных, способствует водородному и иному газовому обогащению, повышает степень плавучести / непотопляемости организма.
5. Токсическая: отмечается в клеточной структуре рыб, насекомых, растений, ядовитых животных, включает в состав полифенолы, алкалоиды, способствует аккумуляции ядов, которые применяются растениями для защиты от насекомых и животных.

Строение

Такие понятия, как строение и функции вакуоли, считаются взаимозависимыми.

Структура органеллы:

• внешний слой представлен мембраной, одно из названий – тонопласт (от латин. – напряжение и греч. – оформленный). Функции – транспортная и барьерная;
• внутренняя часть является клеточным соком, представлена раствором жизненно важных веществ, которые являются результатом деятельности протопласта, включает воду, углеводы (дисахариды, моносахариды, гликоген, крахмал), красящие пигменты (танин, меланин, антоцианы), минеральные соли (фосфаты, нитраты, хлориды, полифосфаты), жиры, поли- оксимасляную кислоту, заживляющие вещества, газы для улучшения плавучести, алкалоиды, органические кислоты и прочие вещества.

Это интересно! Биология: какие органические вещества и соединения входят в состав клетки

Данная клеточная органелла встречается в составе многих клеток, преимущественно грибов и растений. Ученые диагностируют ее присутствие также в составе бактерий и животных. Это обусловлено многоплановостью функций органеллы и ее важностью для живого организма.

Функции

Органоид занимает от 0,05 до 0,9 клеточного пространства. Это обусловлено значением и расположением вакуоли в составе определенного организма.

Оптимальным вариантом для изучения вакуоли, ее строения и функций является таблица.

Данная таблица наглядно и кратко представляет информацию о функциях вакуоли.

Это интересно! Из чего состоит нуклеотид и что это такое

Вывод

Вакуоль встречается как у животных и растений. Ее присутствие отмечается в составе бактерий, грибов. В зависимости от места расположения видоизменяется состав органеллы и перечень ее функций.

Источник: znaniya.guru