Вакуоль — это клеточная органелла, встречающаяся в ряде различных типов клеток. Она представляют собой заполненные жидкостью закрытые структуры, отделенную от цитоплазмы одной мембраной. Вакуоли встречаются в основном в растительных клетках и грибах. Однако некоторые протисты, клетки животных и бактерии также содержат эти органеллы. Вакуоль отвечают за широкий спектр важных функций в клетке, включая хранение питательных веществ, детоксикацию и экспорт отходов.

Вакуоль в клетках растений

Вакуоль в растительной клетке окружена одной мембраной, называемой тонопластом. Она образуется, когда везикулы, высвобождаемые эндоплазматическим ретикулумом и комплексом Гольджи, сливаются вместе. Недавно развившиеся растительные клетки обычно содержат несколько небольших вакуолей. По мере созревания клетки крупная центральная вакуоль образуется из слияния меньших вакуолей. Центральная вакуоль может занимать до 90% объема клетки.

Функция вакуоли

Вакуоли в клетках растений выполняют ряд важных функций, включая:

• Тургорное давление — сила, воздействующая на клеточную стенку, так как содержимое клетки подталкивает плазматическую мембрану к стенке клетки. Вода, заполняющая центральную вакуолью, оказывает давление на клеточную стенку, чтобы помочь растительным структурам оставаться жесткими и прямыми.
• Рост — центральные вакуоли помогают в удлинении клеток, поглощая воду и оказывают давление тургора на клеточную стенку. Росту способствует высвобождение определенных белков, которые снижают жесткость клеточной стенки.
• Хранение — вакуоли хранят важные минералы, воду, питательные вещества, ионы, отходы, небольшие молекулы, ферменты и растительные пигменты.
• Деградация молекул — внутренняя кислая среда вакуолей способствует деградации более крупных молекул, направляемых в вакуоль для разрушения. Тонопласт помогает создать эту кислую среду путем переноса ионов водорода из цитоплазмы в вакуоль. Среда с низким рН активирует ферменты, которые разрушают биологические полимеры.
• Детоксикация — вакуоли удаляют потенциально токсичные вещества из цитозоля, такие как избыточные тяжелые металлы и гербициды.
• Защита — некоторые вакуоли хранят и выделяют химические вещества, которые являются ядовитыми или неприятными для защиты растений от животных.
• Прорастание семян — вакуоли являются источником питательных веществ для семян во время прорастания. Они хранят важные углеводы, белки и жиры, необходимые для роста.

Вакуоли клеток растений функционируют аналогично лизосомам в клетках животных. Лизосомы являются мембранными мешочками ферментов, которые переваривают клеточные макромолекулы. Вакуоли и лизосомы также участвуют в запрограммированной гибели клеток, которая в растениях происходит посредством процесса, называемого автолизом. Автолиз растений — это естественный процесс, при котором растительная клетка разрушается своими ферментами. В упорядоченной серии событий вакуумирующий тонопласт разрывается, высвобождая свое содержимого в цитоплазму клетки. Пищеварительные ферменты из вакуоли затем разрушают всю клетку.

Источник: natworld.info

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).

Тип вакуоли	Строение, расположение	Функции
Запасающая	В клетках плодов, семян, корневищ многих растений, и некоторых тканей животных, разрастаясь, занимает почти весь объём	Запас воды, питательных веществ, минералов и витаминов
Пищеварительная	Расположена в клетках животных, губок, микроорганизмов. Быстро меняет объём и форму	Обволакивание и переваривание органики с помощью ферментов
Сократительная (пульсирующая, выделительная)	В клетках животных и одноклеточных организмов. Отличается формой (у инфузорий — напоминает звёздочку)	Сбор и удаление отходов жизнедеятельности клетки, поддержание в клетке необходимого уровня осмотического давления
Аэросома (газовая)	Обычна для клеток растений с плавающими на воде листьями, ряски, плавучих микроводорослей наподобие спирулины, некоторых водных животных	Накачка водородом и другими газами, с целью повышения плавучести (непотопляемости)
Токсическая	В клетках многих растений, насекомых, рыб (фугу), ядовитых животных. Содержит алкалоиды, полифенолы и прочее (пример: соланин зелёных картофельных клубней).	Накопление ядов, используемых растениями для защиты от поедания животными и насекомыми, а животными — для «внешнего пищеварения».

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

Постоянные структуры клетки

Вакуолями называют одномембранные органеллы растительных и животных клеток. Одни из них являются постоянными структурами, другие возникают по мере их функциональной необходимости. В зависимости от особенностей строения эти органеллы способны запасать питательные вещества, расщеплять их и выполнять регуляторную функцию.

Виды структур

Существует три вида вакуолей. В клетках растений находятся сократительные и пищеварительные. Они регулируют осмотическое давление, выводят наружу непереваренные остатки и выполняют секреторную функцию. А вот у растений это крупные резервуары, содержащие воду, в которой растворены все необходимые клетке вещества.

Вакуоли в клетке растений

В молодых растительных клетках эти структуры могут занимать практически все внутреннее содержимое. И это легко объяснить. Ведь растущему организму нужно много резервных веществ для развития. Что такое вакуоли растительных клеток? Это крупные одномембранные резервуары с клеточным соком. Последний представляет собой воду с растворенными углеводами и остатками неорганичских веществ. В состав клеточного сока также входят разнообразные продукты обмена. Это могут быть алкалоиды, танины. Здесь также находятся пигменты, которые придают цвет различным частям растений. Таким образом, вакуоль в растительной клетке играет роль своеобразной «кладовой».

Сократительные вакуоли

Строение вакуоля, который выполняет регуляторную функцию, совсем иное. Больше всего таких структур встречается в клетках пресноводных и морских простейших животных. Что такое вакуоли, которые регулируют тургор клеток? Они представляют собой пульсирующие пузырьки, вокруг которых располагается сеть канальцев. Это транспортные пути для жидкости. По канальцам лишняя жидкость сначала поступает из цитоплазмы в вакуоль, а из нее уже выводится наружу.

Откуда вообще появляется лишняя жидкость в клетке и зачем ее нужно удалять? Все дело в законах физики. Согласно им, движение происходит из области с большей концентрацией в меньшую. Поскольку солей в окружающей среде больше, вода начинает направляться в клетку. Ее поверхностный аппарат может просто не выдержать такого давления. А благодаря сократительным вакуолям поддерживается одинаковый уровень осмотического давления и равновесие с окружающей средой.

Пищеварительные вакуоли

Пищеварительные вакуоли расщепляют сложные вещества до простых, которые способны усваивать организмы. Эти структуры являются непостоянными образованиями. Они возникают в той части цитоплазмы, где находятся частицы пищи. Это могут быть как твердые частицы, так и жидкости. Вокруг них образуется одномембранный пузырек, содержащий гидролитические ферменты. В зависимости от характера содержимого среда в нем изменяется от кислотной до щелочной. Эти биологически активные вещества ускоряют химические реакции, но не входят в состав ее продуктов. Далее через стенку вакуоли пища поступает в цитоплазму и усваивается организмом. Ее непереваренные остатки выделяются через оболочку клеток или специализированные образования.

Итак, в нашей статье мы рассмотрели, что такое вакуоли, познакомились с их разнообразием. В зависимости от особенностей строения они способны запасать вещества, расщеплять их или выводить из клетки и ее структур.

Источник: fb.ru

Источник: monateka.com

ВАКУОЛЬ (лат. vacuus пустой, полый) — клеточное включение, представляющее собой пузырек с жидким содержимым. Присутствует в клетках человека и животных, растений, а также простейших (см.). Среди В. различают простые и сложные. Первые — в виде одиночного пузырька — наблюдаются в цитоплазме (напр., секреторные включения), ядре и ядрышке. Они образуются путем дегидратации коацерватов протоплазмы или из различных мембран клетки. В полости сложных В. содержатся несколько пузырьков (мультивезикулярные тельца) или другие компоненты клетки, подвергающиеся аутолизу (аутофагические В., цитолисомы), либо фагоцитированный материал (переваривающие В.). Эти В. относят к системе вторичных лизосом (см.).

В. растительной клетки образуются из провакуолей, которые, увеличиваясь и сливаясь друг с другом, формируют центральную В. Содержимое В.— клеточный, или вакуолярный, сок — включает различные неорганические и органические соединения. Высокая концентрация вакуолярного сока и полупроницаемость оболочки В. (тонопласта) позволяют В. функционировать как осмометру, обеспечивающему тургор клетки. В. растительной клетки участвует также в процессах выведения вторичных продуктов обмена (фенола, алкалоидов и т. д.) и накопления различных питательных веществ (белки, сахара). В. растительной клетки считают функциональным аналогом аутофагических В. животных клеток и относят их к лизосомальному аппарату.
простейших имеются пищеварительные (рис. 1) и сократительные, или пульсирующие, В., осуществляющие регуляцию осмотического давления в клетке и экскреторную функцию (выведение мочевины, мочевой к-ты, аммиака). Сократительные В. состоят из ритмически пульсирующих центрального резервуара и приводящих каналов. Большое количество простых В. появляется при патологических состояниях (напр., при аноксии, ишемии) в результате нарушения водно-солевого обмена клетки при гидропической и баллонной (рис. 2) дистрофиях (см. Вакуольная дистрофия). При гидропической дистрофии они возникают из цистерн эндоплазматической сети и набухших митохондрий. В отличие от органоидов (см.), В. клеток животных являются временными образованиями, которые появляются и исчезают в процессе обмена веществ.

См. также Клетка.

И. А. Алов.

Источник: xn--90aw5c.xn--c1avg