Данная статья ознакомит читателя со строением простейших организмов, а именно — акцентирует внимание на строении сократительной вакуоли, выполняющей выделительную (и не только) функцию, расскажет о значении простейших и опишет способы их существования в окружающей среде.

Сократительная вакуоль. Понятие

Вакуоль (от франц. vacuole, от латинского слова vacuus – пустой), шаровидной формы небольшие полости в растительных и животных клетках или одноклеточных организмах. Сократительные вакуоли в первую очередь распространены среди простейших организмов, которые обитают в пресноводной воде, например, среди протистов, таких как амеба протей и инфузория туфелька, которая получила такое оригинальное название из-за формы тела, схожего с формой подошвы туфли. Помимо перечисленных простейших, идентичные структуры также были обнаружены и в клетках различных пресноводных губок, которые принадлежат к семейству Бадяговые.

Строение сократительной вакуоли. Ее особенности

Сократительная вакуоль является мембранным органоидом, который осуществляет выброс лишней жидкости из цитоплазмы. Локализация и строение этого аппарата варьируется у различных микроорганизмов. Из комплекса пузыревидных или трубчатых вакуолей, называемых спонгиями, жидкость попадает в сократительную вакуоль. Благодаря постоянной работе этой системы поддерживается стабильный объём клетки. У простейших имеются сократительные вакуоли, которые представляют собой аппарат, регулирующий осмотическое давление, а также служащий для выделения из организма продуктов распада. Тело простейших состоит всего лишь из одной клетки, которая, в свою очередь, осуществляет все необходимые жизненные функции. Представители этого подцарства, такие как инфузория туфелька, амеба обыкновенная, другие одноклеточные обладают всеми свойствами самостоятельного организма.

Роль простейших организмов

Клетка выполняет все жизненные функции: выделение, дыхание, раздражимость, движение, размножение, обмен веществ. Простейшие распространены повсеместно. Наибольшее количество видов обитает в морских и пресных водах, многие населяют влажную почву, могут поражать растения, жить в телах многоклеточных животных и человека. В природе простейшие выполняют санитарную роль, также они участвуют в круговороте веществ, являются пищей для многих животных.

Сократительная вакуоль у амебы обыкновенной

Амеба обыкновенная – представитель класса корненожки, не имеет в отличие от других представителей постоянной формы тела. Передвижение осуществляет с помощью ложноножек. Теперь разберемся с тем, какую функцию выполняет сократительная вакуоль у амебы. Это регуляция уровня осмотического давления внутри ее клетки. Она у амебы протей может образоваться в любом участке клетки. Через наружную мембрану вода из окружающей среды поступает внутрь осмотически. Концентрация растворенных веществ в клетке амебы выше, чем в окружающей среде. Таким образом, создается разность давления внутри клетки простейшего и за ее пределами. Функции сократительной вакуоли у амебы – это своеобразный откачивающий аппарат, который выводит избыток воды из клетки простейшего организма. Выбрасывать в окружающую среду накопившуюся жидкость амеба протей может в любом участке поверхности тела.

Такая функция сократительной вакуоли приемлема для простейших организмов, обитающих в пресноводной воде. У паразитических и морских форм, которые обитают в среде, где осмотическое давление более высокое, чем в пресной воде, эти примитивные аппараты сокращаются очень редко или обычно отсутствуют. Вокруг сократительной вакуоли у наиболее простейших организмов концентрируются митохондрии, доставляющие энергию для выполнения осмотической работы.

Помимо осморегуляторной, выполняет функцию дыхания в жизнедеятельности, так как в результате осмоса поступающая вода доставляет растворенный в ней кислород. Какую же еще функцию выполняет сократительная вакуоль? Так же выполняет выделительную функцию, а именно вместе с водой выводятся продукты обмена веществ в окружающую их среду.

Дыхание, выделение, осморегуляция у инфузории туфельки

Тело простейших покрыто плотной оболочкой, которое имеет постоянную форму. Питается как бактериями, так и водорослями, в том числе и некоторыми простейшими. Организм инфузории имеет более сложное, чем у амебы строение. В клетке туфельки спереди и сзади расположены две сократительные вакуоли. В этом аппарате различимы резервуар и несколько небольших канальцев. Сократительные вакуоли постоянно находятся, благодаря такому строению (из микротрубочек), на постоянном месте в клетке.

Главная функция сократительной вакуоли в жизнедеятельности данного представителя простейших — осморегуляция, также она выводит из клетки лишнюю воду, которое проникает в клетку за счет осмоса. Сначала происходит набухание приводящих каналов, потом вода из них перекачивается в специальный резервуар. Резервуар сокращается, отделяется от приводящих каналов, через поры вода выбрасывается наружу. В клетке инфузории находится две сократительные вакуоли, которые, в свою очередь, действуют в противофазе. За счет работы двух таких аппаратов обеспечивается непрерывный процесс. Помимо этого, вода непрерывно циркулирует благодаря деятельности сократительных вакуолей. Они сжимаются поочередно, и частота сокращений зависит от температуры окружающей среды.

Так, при комнатной температуре (+18 — +20 градусов по Цельсию) частота сокращений вакуолей составляет, по некоторым данным, 10-15 секунд. А учитывая, что естественной средой обитания туфельки являются любые пресные водоемы со стоячей водой и наличием в ней разлагающихся органических веществ, температура этой среды на несколько градусов меняется в зависимости от времени года и, следовательно, частота сокращений может достигать 20-25 секунд. За час сократительная вакуоль простейшего организма способна выбросить из клетки воду в количестве. соизмеримом с ее размерами. В них скапливаются питательные вещества, непереваренные остатки пищи, конечные продукты обмена веществ, также можно обнаружить кислород и азот.

Очистка сточных вод простейшими

Влияние простейших на круговорот веществ в природе имеет огромное значение. В водоемах, вследствие спуска сточных вод, размножаются в большом количестве бактерии. В результате появляются различные простейшие организмы, которые и используют в пищу эти бактерии и таким образом способствуют естественной очистке водоемов.

Заключение

Несмотря на простое строение этих одноклеточных организмов, тело которых состоит из одной клетки, но выполняет функции целого организма, удивительным образом приспособленного к окружающей среде. Это можно наблюдать даже на примере строения сократительной вакуоли. На сегодняшний день уже доказано огромное значение простейших в природе и участие их в круговороте веществ.

Источник: fb.ru

Разновидности

Данные органоиды относятся к одномембранным структурам клеток. Некоторые структуры постоянны, а другие появляются для каких-либо функций.

Возникают они в следствие распространения пузырьков аппарата Гольджи и эндоплазматической сети.

Существует три вида органелл:

1. пищеварительные — это непостоянные компоненты, возникающие тогда, когда одноклеточные животные (или те организмы которые питаются с помощью фагоцитоза или пиноцитоза) захватывают пищу. Они заглатывают, переваривают пищу и усваивают питательные вещества. Этот органоид можно сравнить с желудком человека, он точно также переваривает захваченные микробы или водоросли;
2. сократительные представляет собой сеть каналов и выполняет функцию поглощения необходимой жидкости и выведения ненужной воды. Некоторые ученые предполагают, что эта органелла участвует в дыхании;
3. в клетке растений — это небольшие одномембранные структуры, заполненные клеточным соком. В молодых растительных клетках их может быть более трех штук. Основная роль вакуоли в растительной клетки — это запас питательных веществ и выведение ненужных и вредных компонентов наружу.

Смотря, на строение и устройство они могут запасать питательные вещества, растворять их или удалять из клетки.

Основные функции

Функции вакуоли разнообразны:

1. В некоторых растительных органоидах откладываются остатки жизнедеятельности, после из них образуются вещества, которые способны выделять фермент. Вот эти вещества отпугивают животных, которые питаются травой (они имеют горький или вяжущий привкус). Ярким примером служит растение одуванчик или молочай, если мы оторвем листик, то увидим белое молочко — это и есть содержимое вакуолей.
2. С помощью полупроницательной мембраны она может поглощать в себя воду, в результате этого повышается внутреннее давление в клетке. Это очень важно во время роста и для водного баланса растения.
3. В некоторых вакуолях находятся пигменты, которые собственно и окрашивают цветы, плоды и листья в разноцветные цвета. Яркая расцветка для цветов очень важна, так как насекомые в первую очередь опыляют яркие и большие цветы.
4. В растениях эти компоненты участвуют в аутолизе — это значит, что клетки занимаются самоперевариванием.
5. Некоторые из этих компонентов выполняют функцию определенных резервуаров, которые запасают необходимые питательные вещества. Такие, как сахароза, различные белки, органические кислоты, минеральные соли и многие другие вещества.

Итак, мы выяснили, что основные функции — это хранение необходимых питательных веществ, секреция, аутолиз и выделение. Они находятся не только в растительных, но и в животных клетках. Различают постоянные и непостоянные вакуоли.

Источник: GemoParazit.ru

  Сократительными вакуолями обладают две группы животных— простейшие и губки. По-видимому, такие вакуоли есть у всех пресноводных простейших. Не столь ясно, имеются ли они у всех морских форм, но они обнаружены по крайней мере у некоторых морских инфузорий. Наличие сократительных вакуолей у пресноводных губок раньше подвергалось сомнению, но теперь доказано бесспорно (Jepps, 1947).
Так как пресноводные формы всегда гиперосмогичны по отношению к среде и поверхность их проницаема для воды, им постоянно приходится выводить из организма воду. Они должны не только удалять излишек воды, но также возмещать утраченные растворенные вещества, вероятно, путем активного поглощения солей из внешней среды. Определение водной проницаемости крупной амебы Chaos chaos показало, что вычисленный осмотический приток воды хорошо согласуется с наблюдаемой скоростью выведения жидкости сократительной вакуолью. Этим подтверждается широко распространенное мнение, что главная функция сократительной вакуоли состоит в оеморегуляции и регуляции объема клетки (L^vtrup, Pigon, 1951).
Наблюдая сократительную вакуоль у пресноводных простейших под микроскопом, можно видеть непрерывные циклические изменения. Вакуоль набирает воду и постепенно увеличивается в объеме, пока не достигнет критических размеров. Тогда она внезапно выбрасывает свое содержимое наружу и уменьшается


Рис. 10.1. Сократительная вакуоль Amoeba proteus ограничена мембраной ю окружена слоем мелких пузырьков, которые наполнены жидкостью и, по-видимому, опорожняются в вакуоль. Вокруг этой структуры лежит слой митохондрий, которые, вероятно, доставляют энергию для секреторного процесса. (Mercer,

в объеме, после чего снова начинает увеличиваться, и цикл повторяется.
Просвет сократительной вакуоли у амебы окружен одиночной тонкой мембраной. К этой мембране снаружи прилегает толстый (0,5—2 мкм) слой плотно упакованных мелких пузырьков диаметром от 0,02 до 0,2 мкм. Вокруг этого слоя мелких пузырьков лежит слой митохондрий, которые, по-видимому, доставляют энергию для осмотической работы, создающей гипо- тоничность содержимого вакуоли (рис. 10.1). Судя по электронным микрофотографиям, пузырьки опорожняются в сократительную вакуоль в результате слияния мембран.
Роль сократительной вакуоли в осморегуляции хорошо продемонстрирована у эвригалинной амебы Amoeba lacerata. Эта амеба исходно является пресноводным организмом, но обладает высокой толерантностью к соли и даже может адаптироваться к 50%-ной морской воде. Скорость опорожнения ее сократи,-
тельной вакуоли при адаптации к разным концентрациям солей находится в обратной зависимости от осмотической концентрации среды (рис. 10.2).
По-видимому, сократительные вакуоли удаляют воду с той же скоростью, с какой происходит ее осмотический приток, так. как по мере повышения концентрации среды количество посту-


Рис. 10.2. Скорость выведения жидкости сократительной вакуолью Amoeba lacerate в зависимости от концентрации внешней среды (выраженной в процентах от концентрации морской воды). Амебы исследовались в том же растворе, в каком были выращены. (Hopkins, 1946.)

пающей воды снижается. В морской среде, где, как надо полагать, внутренняя и внешняя осмотические концентрации почти одинаковы, сократительные вакуоли (у тех форм, у которых их наблюдали) опорожняются очень медленно. В этих случаях приходится предположить, что они не служат в первую очередь для осмо регуляции, а выполняют другие экскреторные функции.
Если у пресноводных простейших главная функция сократительной вакуоли состоит в удалении воды, то ее содержимое должно быть гипотоничным по отношению к остальной части клетки. Так и обстоит дело в действительности. В микроскопических пробах жидкости, взятых из сократительной вакуоли, осмотическая концентрация примерно в три раза ниже, чем в цитоплазме, но в несколько раз выше, чем во внешней среде (В. Sichmidt-Nielsen, Schrauger, 1963).

Сократительная вакуоль может удалять гипотоничную жидкость и служить для выведения воды. Но из-за того, что выводимая жидкость обладает более высокой осмотической концентрацией, чем внешняя среда, происходит непрерывная потеря растворенных веществ, и из этого следует, что амеба должна быть способна поглощать нужные ей вещества, вероятно, путем их активного переноса прямо из внешней среды.
Каким образом вакуоль может увеличиваться в объеме и в то же время содержать жидкость менее концентрированную, чем цитоплазма? Здесь возможны разные объяснения. Согласно одному из них, происходит активный транспорт воды в вакуоль. Но по ряду причин такая гипотеза мало правдоподобна. Другая возможность состоит в том, что вначале вакуоль содержит изо- тоничную жидкость, из которой осмотически активные вещества извлекаются, перед тем как жидкость будет выведена наружу.. Но такое предположение противоречит данным о том, что жидкость гипотонична и состав ее относительно постоянен на протяжении всего периода увеличения вакуоли.
Сведения о составе вакуолярной жидкости позволяют нам предположить третий механизм. Как видно из табл. 10.1, осмо-
Таблица ЮЛ
Концентрация веществ, растворенных в цитоплазме и в сократительной вакуоли пресноводной амебы. Средний объем вакуоли составлял около 0,2 нл. (Riddick, 1968)

Концентрация	В наружной среде	В цитоплазме	В вакуоли	Отношение ва- куоль/ци- топлазма
Осмотическая, мосмоль/л	lt;2	117	51	lt;0,49
Na+, ммоль/л	0,2	0,60	19,9	33
К+, ммоль/л	0,1	31	4,6	0,15

тическая концентрация жидкости в вакуоли примерно вдвое ниже, чем в цитоплнзме, но более чем в 25 раз превышает концентрацию в наружной среде. Содержание натрия в жидкости вакуоли относительно велико — оно в 3 раза выше, чем в цитоплазме. В то же времи калия в вакуоли сравнительно мало, его концентрация здесь существенно ниже, чем в цитоплазме. В сумме натрий и калий в вакуолярной жидкости составляют около 25 ммоль/л, а если анионом является С’1_, то эти три иона обеспечивают почти всю осмотическую концентрацию жидкобти (51 мобмоль/л).

Наиболее вероятен следующий механизм образования сократительной вакуоли. Окружающие ее мелкие пузырьки вначале наполняются жидкостью, изотрничной по отношению к цитоплазме. Затем пузырьки путем активного транспорта накачивают в эту жидкость натрий и удаляют калий — таким образом, что удаление калия превышает накопление натрия. Мембрана пузырьков должна быть относительно непроницаема для воды, чтобы в пузырьке могла образоваться жидкость, гипотоничная по отношению к цитоплазме. Если затем эти гипотоничные пузырьки будут сливаться и опорожняться в сократительную вакуоль, как на это указывают электронные микрофотографии, то вакуоль будет вместилищем вырабатываемой пузырьками жидкости. Энергия для осмотической работы поставляется слоем митохондрий, смежным с пузырьками. Поскольку активность сократительной вакуоли приводит к непрерывной потере натрия, необходимо предположить,. что эта потеря возмещается активным захватом натрия поверхностью клетки (Riddick, 1968).

Источник: myzooplanet.ru

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

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