какую функцию в животных клетках выполняют вакуоли

Вакуоли: особенности, строение и функции

Содержание:

Название вакуоли происходит от латинского «vacuus», что значит «пустой». Но не нужно торопиться и относить вакуоли в разряд пустых и ненужных. Это небольшие или крупные полости, которые присутствуют в животных, растительных клетках и многоклеточных организмах.

Что такое вакуоли?

Похожие на мелкие пузырьки или крупные полости, вакуоли образуются на участках эндоплазматической сети и комплекса Гольджи. От цитоплазмы они отделены мембраной, которая сохраняет их внутреннее содержимое: жидкость с растворенными в ней веществами.

Животные клетки содержат небольшие по размеру вакуоли, похожие на маленькие пузырьки. В растительных клетках расположена одна большая, центральная вакуоль, которая занимает значительный объем.

Строение

Вакуоль устроена довольно просто. Ее однослойная мембрана называется тонопластом. Внутри вакуоли находятся растворенные в воде

Тонопласт не изолирует полностью внутреннее содержимое. Он содержит поры, через которые поступает вода и другие вещества. «Плотный пузырек» давит на цитоплазму, придавая клетки тургор, поддерживая ее в упругом состоянии.

На заметку: В молодых клетках содержится несколько небольших вакуолей в виде пузырьков. С возрастом они сливаются, и в клетке остается одна большая вакуоль, которая занимает много места: до 90% от общего объема клетки.

Функции

Вакуоли выполняют разнообразные функции. Это зависит от конкретной клетки, в которой они находятся. Если это одноклеточный организм – роль одна, растительная клетка – роль другая. Если обобщить, то вакуоль выполняет следующие задачи:

На заметку: Вакуоли выводят из клетки токсичные соединения, такие, как тяжелые металлы и гербициды. За счет внутренней, кислой среды эти органоиды расщепляют крупные макромолекулы, которые засоряют цитоплазму.

Основные функции вакуолей представлены в таблице:

В клетках плодов, семян, корневищ многих растений, и некоторых тканей животных, разрастаясь, занимает почти весь объём

Расположена в клетках животных, губок, микроорганизмов. Быстро меняет объём и форму.

В клетках животных и одноклеточных организмов. Отличается формой (у инфузорий — напоминает звёздочку).

Обычна для клеток растений с плавающими на воде листьями, ряски, плавучих микроводорослей наподобие спирулины, некоторых водных животных.

В клетках многих растений, насекомых, рыб (фугу), ядовитых животных. Содержит алкалоиды, полифенолы и прочее (пример: соланин зелёных картофельных клубней).

Вакуоль в животной клетке

Вакуоли – органоиды, типичные для растений и грибов, встречаются они и в животных клетках. Здесь они представлены небольшими пузырьками, «плавающими» в цитоплазме.

В животных клетках вакуоли – это по сути лизосомы, которые содержат ферменты и способны к процессам фагоцитоза и пиноцитоза. Они переваривают питательные частицы и отмершие элементы клетки. Вакуоли запасают вещества, переваривают пищевые частицы и питательные растворы, а также регулируют содержание воды и солей.

Вакуоль в растительной клетке

В клетках растений вакуоль – важный по значению органоид. Она крупных размеров и занимает до80-90% от объема клетки. Растительный органоид:

Клетка нуждается в вакуолиях. Этот органоид важен для пищеварения, водно-солевого обмена, детоксикации (очищения организма от токсинов), роста и развития клеток. Вакуоль – важная составная часть растительной клетки. Важна она и для простейших, грибов, и для многоклеточных организмов. Вакуоль не содержится в вирусах и фагах.

Источник

Особенности строения и функции вакуоли, значение клеточного сока

Особенности строения и функции вакуоли

Строение вакуоли

Вакуоли — это большие пузырьки в цитоплазме клетки или полости, которые имеют ограничение в виде мембраны (тонопласта) и в большинстве случаев заполнены водным содержимым.

Говоря о строении вакуоли нужно сразу отметить, что пузыреобразные расширения эндоплазматической сети и везикулы комплекса Гольджи — то, из чего образуются вакуоли. Они есть во всех растительных и грибных клетках, в клетках многих протистов.

Множество небольших вакуоль образуются в клетках меристемы растений из пузыреобразных расширений эндоплазматической сети. Постепенно они увеличиваются в размерах и объединяются. Так образуется одна центральная вакуоль, которая занимает большую часть внутреннего содержимого клетки — а это от 70 до 90%. Вакуоль в животной клетке мельче.

Центральная вакуоль может быть пронизана тяжами цитоплазмы.

Мембрана или тонопласт — это то, что окружает вакуоль: она имеет толщину, как у мембраны эндоплазматической сети (4-6 нм). В отличие от нее, плазмалемма более толстая и плотная, отличается меньшей проницаемостью.

Клеточный сок

Клеточный сок — то, что заполняет вакуоль.

Он представляет собой водный раствор органических и неорганических веществ. Почти все они являются продуктами метаболизма протопласта: они могут образовываться и распадаться на протяжении жизни клетки.

Клеточный сок имеет концентрацию и химический состав, которые постоянно меняются. Они зависят от вида растения, органа, ткани и состояния, в котором находится клетка.

В клеточном соке в растворенном виде присутствуют:

Все это — промежуточные продукты метаболизма, которые временно выводятся из обмена и изолируются при помощи тонопласта. То есть, это запасные вещества клеток.

Запасные вещества могут повторно использоваться в метаболизме. Помимо них в клеточном соке содержатся фенолы, танины или дубильные вещества, алкалоиды, антоцианы — они выведены из процесса обмена и, как следствие, изолированы от цитоплазмы.

Очень часто в клеточном соке можно обнаружить танины.

Еще танины можно найти в оболочках и цитоплазме клеток незрелых плодов, в оболочках семян, листьев, древесины и коры.

Если рассматривать строение и функции вакуолей некоторых растений, то можно обнаружить в них алкалоиды. К примеру, в:

Танины, токсические полифенолы и алкалоиды содержатся в растениях с определенной целью — выполнять защитную функцию. Они отпугивают травоядных животных и предотвращают, тем самым, поедание растений.

Строение и функции вакуолей предполагают скапливание отходов, которые являются конечными продуктами жизнедеятельности клетки.

Так в вакуолях клеток скапливается щавелевокислый кальций — он имеет вид кристаллов различной формы.

Многие растения содержат в своем клеточном соке пигменты. Самые распространенные пигменты — антоцианы. Благодаря им растение приобретает красную, пурпурную, синюю и фиолетовую окраски.

Если растение имеет желтый или кремовый цвет сока, это значит, что в нем содержатся близкие к антоцианам флавоны и флавонолы. Все эти пигменты отвечают за окраску лепестков (у роз, георгин, примул, фиалок и др), плодов, почек, листьев и иногда корнеплодов (у свеклы).

Кислотность среды влияет на цвет антоцианов:

Кроме того, наблюдаются и переходящие оттенки.

Реакция клеточного сока склонна к частым изменениям — от кислой до слабокислой, а иногда и слабощелочной. Именно это является причиной соответствующих изменений цвета пигментов.

Во время цветения цветы некоторых растений, к примеру, медуницы, меняют окраску от розовой до синей.

Также клеточный сок отдельных растений может содержать фитогормоны или регуляторы роста. Это физиологически активные вещества, ферменты и фитонциды.

После гибели клетки тонопласт и прочие мембраны утрачивают свою выборочную проницаемость. В результате ферменты, высвобождаясь из вакуоль, становятся причиной автолиза клетки.

Огромное значение вакуолей заключается в том, что они выполняют проводящую роль в поглощении воды клетками растений.

Вода поступает в вакуоль через тонопласт при помощи осмоса. В вакуоли клеточный сок является более концентрированным, чем цитоплазма, поэтому здесь вода давит на цитоплазму и, соответственно, клеточную оболочку.

В результате в клетке образуется тургорное давление, обеспечивается относительная жесткость растительных клеток. За счет этого давления клетки растягиваются в процессе роста.

Строение и функции вакуоли не всегда бывают стандартными. Вместо одной центральной вакуоли может быть несколько — это встречается в клетках запасающих тканей растений. В этих вакуолях скапливаются запасные питательные вещества:

Как видим, вакуоль — это важная составляющая клеточной цитоплазмы.

Источник

Вакуоль: значение, функции и типы вакуолей в клетках

Вакуоль — это мембраносвязанная органелла, которая присутствует в клетках растений и грибов, а также в некоторых клетках протистов (эукариотов), животных и бактерий. Вакуоли — это, по существу, закрытые отсеки, которые заполнены водой, содержащей неорганические и органические молекулы, включая ферменты в растворе, хотя в некоторых случаях они могут содержать твердые вещества, которые были поглощены.

Вакуоли образуются в результате слияния нескольких мембранных везикул и фактически являются их более крупными формами. Органелла не имеет основной формы или размера; ее структура изменяется в соответствии с требованиями клетки.

Открытие

Сократительные вакуоли («звезды») были впервые обнаружены Спалланцани (1776) у простейших, хотя и ошибочно приняты за органы дыхания. Дюжарден (1841) назвал эти «звезды» вакуолями. В 1842 году Шлейден применил термин для растительных клеток, чтобы отличить структуру с клеточным соком от остальной протоплазмы.

В 1885 году де Фриз назвал вакуольную мембрану тонопластом.

Функция вакуолей

Функция и значение вакуолей сильно варьируют в зависимости от типа клеток, в которых они присутствуют, занимая гораздо большее место в клетках растений, грибов и некоторых протистов, чем у животных и бактерий. В общем случае функции вакуоли включают в себя:

Вакуоли также играют важную роль в аутофагии, поддерживая баланс между биогенезом (производством) и деградацией (или оборотом) многих веществ и клеточных структур в определенных организмах. Они также помогают в лизисе и утилизации неправильно свернутых белков, которые начали накапливаться в клетке.

Томас Боллер и другие предположили, что вакуоль участвует в разрушении вторгающихся бактерий, а Роберт Б. Меллор предположил, что органоспецифические формы играют роль в «жилье» симбиотических бактерий. У протистов вакуоли выполняют дополнительную функцию хранения пищи, которая была поглощена организмом, и помогают в процессе пищеварения и утилизации отходов для клетки.

В клетках животных вакуоли выполняют в основном подчиненную роль, помогая в более крупных процессах экзоцитоза и эндоцитоза.

Животные вакуоли меньше, чем их растительные аналоги, но также обычно больше по количеству. Есть также животные клетки, которые не имеют вакуолей.

Экзоцитоз — это процесс экструзии белков и липидов из клетки. Эти вещества всасываются в секреторные гранулы в аппарате Гольджи, прежде чем транспортироваться к клеточной мембране и секретироваться во внеклеточную среду. В этом качестве вакуоли представляют собой просто везикулы — хранилища, которые позволяют удерживать, транспортировать и утилизировать выбранные белки и липиды во внеклеточную среду клетки.

Эндоцитоз является обратной стороной экзоцитоза и может протекать в различных формах. Фагоцитоз («поедание клеток») — это процесс, при котором бактерии, мертвые ткани или другие частицы материала, видимые под микроскопом, поглощаются клетками. Материал вступает в контакт с клеточной мембраной, которая затем инвагинирует.

Инвагинация прекращается, оставляя поглощенный материал в вакуоле, заключенном в мембрану, и клеточную мембрану нетронутой. Пиноцитоз («клеточное питье») — это, по сути, тот же процесс, с той разницей, что проглоченные вещества находятся в растворе и не видны под микроскопом.Фагоцитоз и пиноцитоз осуществляются совместно с лизосомами, которые завершают расщепление поглощенного материала.

Компоненты типичной животной клетки:
1. Ядрышко
2. Ядрo
3. Рибосома (точки в составе 5)
4. Везикула
5. Грубый эндоплазматический ретикулум
6. Аппарат Гольджи (или тело Гольджи)
7. Цитоскелет
8. Гладкий эндоплазматический ретикулум
9. Митохондрия
10. Вакуоль
11. Цитозоль (жидкость, содержащая органеллы; с которой состоит цитоплазма)
12. Лизосома
13. Центросома
14. Клеточная мембрана

Типы вакуолей

Газовые вакуоли

Газовые пузырьки, также известные как газовые вакуоли, представляют собой наночастицы, которые свободно проницаемы для газа и встречаются в основном у цианобактерий, но также встречаются у других видов бактерий и некоторых архей.

Газовые пузырьки позволяют бактериям контролировать свою плавучесть. Они образуются, когда небольшие биконические структуры вырастают, образуя веретена. Стенки пузырьков состоят из гидрофобного газового везикулярного белка А (GvpA), который образует цилиндрическую полую белковую структуру, заполняющуюся газом. Небольшие отклонения в аминокислотной последовательности вызывают изменения в морфологии газового пузырька, например, GvpC — это более крупный белок.

Центральные вакуоли

Большинство зрелых растительных клеток имеют одну большую вакуоль, которая обычно занимает более 30% объема клетки, и которая может занимать до 80% объема для определенных типов клеток и условий.Нити цитоплазмы часто проходят через вакуоль.

Вакуоль окружена мембраной, называемой тонопластом и заполнена клеточным соком. Также называемый вакуолярной мембраной, тонопласт представляет собой цитоплазматическую мембрану, окружающую вакуоль, отделяющую вакуолярное содержимое от цитоплазмы клетки. Как мембрана, она в основном участвует в регулировании движения ионов вокруг клетки и выделении материалов, которые могут быть вредными или представлять угрозу для клетки.

Перенос протонов из цитозоля в вакуоль стабилизирует рН цитоплазмы, делая внутреннюю часть вакуоли более кислой, создавая движущую силу протонов, которую клетка может использовать для транспортировки питательных веществ в вакуоль или из нее. Низкий рН вакуоли также позволяет действовать деградирующим ферментам.

Хотя одиночные большие вакуоли наиболее распространены, размер и количество вакуолей могут варьировать в различных тканях и стадиях развития. Например, развивающиеся клетки в меристемах содержат маленькие провакуолы, а клетки сосудистого камбия имеют много маленьких вакуолей зимой и одну большую летом.

Помимо хранения, основная роль центральной вакуоли заключается в поддержании давления тургора на клеточную стенку. Белки, содержащиеся в тонопласте (аквапорины), управляют потоком воды в вакуоль и из нее посредством активного транспорта, перекачивая ионы калия (К+) внутрь вакуоли и из нее.

Благодаря осмосу вода будет диффундировать в вакуоль, оказывая давление на клеточную стенку. Если потеря воды приводит к значительному снижению тургорного давления, клетка начинает плазмолитизироваться.

Давление тургора, оказываемое вакуолями, также необходимо для клеточного удлинения: поскольку клеточная стенка частично разрушается под действием экспансинов, менее жесткая стенка расширяется под давлением, идущим изнутри вакуоли. Давление тургора, оказываемое вакуолем, также необходимо для поддержания растений в вертикальном положении.

Другая функция центральной вакуоли заключается в том, что она толкает все содержимое цитоплазмы клетки к клеточной мембране и таким образом удерживает хлоропласты ближе к свету. Большинство растений хранят химические вещества в вакуоли, которые вступают в реакцию с химическими веществами в цитозоле. Если клетка разрушена, например, травоядным, то эти два химических вещества могут вступать в реакцию, образуя токсичные химические вещества. В чесноке аллиин и фермент аллииназа обычно разделяются, но образуют аллицин, если вакуоль нарушена. Аналогичная реакция отвечает за образование syn-propanethial-S-оксида при резке лука.

Вакуоли в клетках грибов выполняют те же функции, что и в растениях, и на каждую клетку может приходиться более одной вакуоли. В дрожжевых клетках вакуоль представляет собой динамическую структуру, способную быстро изменять свою морфологию. Они участвуют во многих процессах, включая гомеостаз клеточного рН и концентрацию ионов, осморегуляцию, накопление аминокислот и полифосфатов и деградационные процессы. Токсичные ионы, такие как стронций, кобальт и свинец транспортируются в вакуоль, чтобы изолировать их от остальной части клетки.

Сократительные вакуоли

Сократительные вакуоли — это специализированная осморегуляторная органелла, которая присутствует у многих свободноживущих эукариотов. Сократительная вакуоль является частью комплекса сократительной вакуоли, который включает в себя радиальные плечи и губку.

Сократительный вакуольный комплекс работает периодически, чтобы удалить избыток воды и ионов из клетки, чтобы сбалансировать поток воды в клетку. Когда сократительная вакуоль медленно поглощает воду, сократительная вакуоль увеличивается, это называется диастолой, и когда она достигает своего порога, центральная вакуоль сокращается, а затем периодически сокращается (систола), чтобы высвободить воду.]

Пищевые вакуоли

Пищевые вакуоли (также называемые пищеварительными вакуолями — это органеллы, обнаруженные в инфузориях, и Plasmodium falciparum, простейший паразит, вызывающий малярию.

Источник

В чем функция вакуоли

Содержание статьи

Функции вакуолей растительных клеток

Вакуоль является одним из наиболее важных органоидов клетки и выполняет множество функций, среди которых: поглощение воды, придание окраски клетке, вывод из обмена токсичных веществ, запасание питательных веществ. Кроме того, вакуоли некоторых растений вырабатывают млечный сок и помогают расщеплять “старые” части клетки.

Вакуоль играет главную роль в поглощении клеткой воды. Путем осмотического давления вода поступает в вакуоль. В результате этого в клетке появляется тургорное давление, обусловливающее растяжение клеток во время роста. Осмотическое поглощение воды важно и для поддержания общего водного режима растения, а также для процесса фотосинтеза.

В вакуоле имеются красящие вещества, называемые антоцианами. От них зависит окраска цветов, плодов, листьев, почек, корнеплодов растений.

Вакуоль выводит из обмена токсичные вещества и некоторые вторичные метаболиты. Отходами служат кристаллы оксалата кальция. Они откладываются в вакуолях в виде кристаллов разной формы. Роль вторичных метаболитов не до конца изучена. Возможно алкалоиды, как вторичный продукт метаболизма, подобно танинам, с их вяжущим вкусом, отталкивают травоядных животных, что предотвращает поедание этих растений.

Вакуоли запасают питательные вещества: минеральные соли, сахарозу, различные органические кислоты (яблочную, уксусную, лимонную и др.), аминокислоты, белки. При необходимости цитоплазма клетки может использовать эти вещества.

В вакуолях клеток некоторых растений вырабатывается млечный сок. Так, в млечном соке бразильской гевеи содержатся ферменты и вещества, необходимые для синтеза каучука.

В вакуолях иногда содержатся гидролитические ферменты, и тогда вакуоли действуют как лизосомы. Так, они способны расщеплять белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты, фитогормоны, фитонциды, участвуют в расщеплении «старых» частей клетки.

Функции вакуолей животных клеток

Пульсирующие (сократительные) вакуоли у пресноводных простейших служат для осмотической регуляции клетки. Поскольку концентрация веществ в речной воде ниже, чем концентрация веществ в клетках простейших, сократительные вакуоли поглощают воду, и наоборот, излишек воды выводят наружу путем сокращений.

В клетках некоторых многоклеточных беспозвоночных (губки, кишечнополостные, ресничные черви, некоторые моллюски), способных к внутриклеточному пищеварению, и в теле некоторых одноклеточных организмов образуются пищеварительные вакуоли, содержащие пищеварительные ферменты. Пищеварительные вакуоли у высших животных образуются в особых клетках — фагоцитах.

Источник

Что такое пищеварительная вакуоль: строение и основные функции

Все живые существа на планете Земля имеют клеточное строение. Этот факт не относится к внеклеточной форме жизни вирусам. Одной из составных частей клетки является вакуоль. Она встречается как у животных и растений, так и у грибов, водорослей, бактерий. Что представляет собой вакуоль, ее строение и функции будут описаны ниже.

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.

Вакуоль

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:

Вакуоль растительной и животной клетки

Существует разделение вакуолей на следующие категории:

Строение и функции

Строение

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

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.

Клеточная органелла

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.

Тип вакуоли	Строение, расположение. Функции
Запасающая

Название функции	Функциональное значение
Давление тургорного типа	Создает силу воздействия на клеточную стенку. Позволяет структурам растительного характера сохранять жесткость
Развитие и рост	Обеспечивает клеточное удлинение. Достигается за счет поглощения воды и создания тургорного давления на клеточную стенку. Усиливается высвобождением белков, необходимых для снижения степени жесткости стенки.
Накопление	Способствует хранению воды, минералов, питательных веществ, ферментов, ионов, молекул и пигментов.
Молекулярная деградация	Достигается за счет кислой среды внутри органеллы. Способствует деградации и разрушению крупных молекул, разрушительный процесс активируется ферментами посредством влияния среды с низким pH.
Детоксикация	Гарантирует выведение токсичных веществ (гербицидов и тяжелых металлов) из области цитозоля.
Защита	Обеспечивает первоначальное хранение и последующее выделение химических веществ, несущих потенциальный вред для организма.
Транспорт	Создается накопление и транспортировка ионов.
Водно-солевой обмен	Обеспечивает формирование внутренней водной среды.

Данная таблица наглядно и кратко представляет информацию о функциях вакуоли.

Это интересно! Из чего состоит нуклеотид и что это такое

Полезное видео: виды вакуолей и их функции

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