Что такое вакуоль в биологии кратко. Функции компонента вакуоля. Что представляют собой вакуоли? Как они образуются

Вакуолями называются крупные мембранные пузырьки или полости в цитоплазме, заполненные преимущественно водным содержимым. Они образуются из пузыревидных расширений эндоплазматического ретикулума (ЭР) или из пузырьков комплекса Гольджи (КГ). В меристематических клетках растений возникает много небольших вакуолей из пузырьковидных расширений ЭР. Увеличиваясь, они сливаются в центральную вакуоль, которая занимает большую часть объема клетки (до 70-90 %) и может быть пронизана тяжами цитоплазмы. Окружающая ее мембрана - тонопласт - имеет толщину мембраны ЭР (около 6 нм) в отличие от более толстой, более плотной и менее проницаемой плазмалеммы.

Содержимое вакуоли составляет клеточный сок. Он представляет собой водный раствор различных неорганических и органических веществ. Большинство из них относится к группе продуктов метаболизма протопласта, которые могут появляться и исчезать в различные периоды жизни клетки. Химический состав и концентрация клеточного сока очень изменчивы и зависят от вида растения, органа, ткани и состояния клетки. В клеточном соке содержатся соли , сахара (прежде всего сахароза, глюкоза, фруктоза), органические кислоты (яблочная, лимонная, щавелевая, уксусная и др.), аминокислоты , белки . Эти вещества являются промежуточными продуктами метаболизма, временно выведенными из обмена и изолированными тонопластом. Они являются запасными веществами клетки . Помимо запасных веществ, которые могут вторично использоваться в обмене веществ, клеточный сок содержит фенолы , танины (дубильные вещества), алкалоиды , которые выводятся из обмена в вакуоль и таким путем изолируются от цитоплазмы.

Танины особенно часто встречаются в клеточном соке (а также в цитоплазме и оболочках) клеток листьев, коры, древесины, незрелых плодов и семенных оболочек. Алкалоиды присутствуют, например, в семенах кофе (кофеин), плодах мака (морфин) и белены (атропин), стеблях и листьях люпина и др. Считается, что танины с их вяжущим вкусом, алкалоиды и токсичные полифенолы выполняют защитную функцию, так как отпугивают травоядных животных и предотвращают поедание этих растений.

В вакуолях также часто накапливаются конечные продукты жизнедеятельности клеток .

В клеточном соке многих растений содержатся пигменты которые придают клеточному соку пурпурный, красный, желтый, синий или фиолетовый цвет. Эти пигменты главным образом и определяют окраску лепестков цветков (например, роз, георгинов, фиалок, примулы и др.), плодов, почек и листьев, а также окрашивают корнеплоды некоторых растений (например, свеклы).

Клеточный сок некоторых растений содержит физиологически активные вещества - фитогормоны (регуляторы роста), фитонциды , ферменты . В последнем случае вакуоли действуют, как лизосомы. После гибели клетки ферменты, высвобождаясь из вакуолей, вызывают автолиз клетки.

Вакуоли играют главную роль в поглощении воды растительными клетками. Вода путем осмоса через тонопласт поступает в вакуоль, клеточный сок которой является более концентрированным, чем цитоплазма, и оказывает давление на цитоплазму, а тем самым и на оболочку клетки. В результате в клетке развивается тургорное давление, которое поддерживает относительную жесткость растительных клеток, а также обусловливает растяжение клеток во время их роста. В запасающих тканях растений вместо одной центральной вакуоли часто бывает несколько вакуолей, в которых скапливаются запасные питательные вещества, как, например, жировые вакуоли (содержащие растительные масла) или белковые (алейроновые) вакуоли.

Встречающаяся в ряде различных типов клеток. Она представляют собой заполненные жидкостью закрытые структуры, отделенную от одной мембраной. Вакуоли встречаются в основном в и грибах. Однако некоторые , и также содержат эти органеллы. Вакуоль отвечают за широкий спектр важных функций в , 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 и , 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 , так как содержимое клетки подталкивает 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 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.

Время на чтение: 2 мин

Вакуоль - это центральный компонент, входящий в живую клетку и выполняющий некоторые жизненно необходимые функции.

Ее строение отличается от других структур клетки, внутри вакуоли имеется свободное пространство и ее мембрана имеет проницаемую структуру.

Внутри вакуоль заполнена определенным водным раствором (так называемый клеточный сок), содержащий необходимые питательные вещества или продукты жизнедеятельности, такие как пигменты, которые окрашивают в разные цвета ягоды, цветы и другие органы растений, минеральные соли, различные сахара или отходы жизнедеятельности.

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:

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;
сократительные представляет собой сеть каналов и выполняет функцию поглощения необходимой жидкости и выведения ненужной воды. Некоторые ученые предполагают, что эта органелла участвует в дыхании;
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:

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.
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.
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.
В растениях эти компоненты участвуют в аутолизе - это значит, что клетки занимаются самоперевариванием.
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.

Вакуоль - это ёмкость внутри клетки, относящаяся к органоидам и используемая живым организмом для различных нужд. Обычно она имеет вид мешочка. Отделена от клетки единственной мембраной, именуемой тонопластом. Образуются вакуоли из тонопластовых пузырьков. Бывают у растений и животных, водорослей, грибов, бактерий, у вирусов и фагов их нет.

Вконтакте

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 .

Вода (например, в клетках кактуса).
Минеральные соли: хлориды, нитраты, фосфаты (полифосфаты у фотосинтезирующих бактерий), нитраты.
Углеводы: моносахариды, дисахариды, крахмал (в клетках клубней картофеля), гликоген (у животных).
Жиры (например, белый жир подкожной жировой клетчатки у человека), поли-β-оксимасляная кислота (у некоторых бактерий).
Красители: меланин (в коже человека), танин и антоцианы (у растений).
Заживляющие вещества, заделывающие рану в случае повреждения (например, латекс в клеточной паренхиме коры гевеи).
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.

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 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.

Это еще одна составляющая часть клетки, то есть органоид. Органоид, или органелла - это частички, из которых состоят клетки, последние, в свою очередь, являются основой всего, что нас окружает.

На самом деле, мир не такой, каким он кажется на первый взгляд. Стоит взять в руки микроскоп, и наше мировоззрение сильно изменится. Первое знакомство с данным прибором происходит еще в средней школе. Преподаватели должны обязательно прочитать лекцию по правилам пользования микроскопом, чтобы избежать неприятных инцидентов на столь увлекательном занятии. После небольшого отступления расскажем вам о том, Это и есть наш основной вопрос.

Вакуоль

Начнем раздел с определения. Вакуоль - это Его можно обнаружить в Сразу введем небольшое пояснение: эукариоты - это клетки, содержащие ядро. Последнее отделено от цитоплазмы двойной мембраной. Значение ядра велико, именно в нем содержатся ДНК молекулы.

Итак, вакуоль - это органоид, способный выполнять множество различных функций (о них мы скажем немного позже). Как же эти органеллы образуются? Они берут начало от провакуолей, а они предстают перед нами в виде мембранных пузырьков.

Важно знать и то, что можно все вакуоли разделить на две группы:

пищеварительные;
пульсирующие.

Иногда пульсирующие вакуоли называют сократительными. Они помогают выводить продукты распада. Какие еще имеет такая вакуоль функции, мы рассмотри немного позже.

В растительных клетках вакуоли занимают больше половины объема, иногда они сливаются в один большой органоид, который сильно превышает размеры обычных.

Все вакуоли ограничены мембраной, ее называют - тонопласт. Внутри мы можем обнаружить клеточный сок. Последний состоит из следующих компонентов:

воды;
моносахаридов;
дисахаридов;
танинов;
углеводов;
нитратов;
фосфатов;
хлоридов;
органических кислот и других веществ.

Функции

Сейчас мы предлагаем выделить основные функции рассматриваемых нами органелл. Вакуоль, функции которой мы сейчас перечислим, может занимать пространство клетки от 5 до 90 процентов. Назначение ее напрямую зависит от того, где данная органелла находится.

Что касается видов клетки, то в растительных их гораздо больше, а животные имеют временные органоиды. Мы уже сказали о том, что в зависимости от места расположения вакуоль может выполнять различные функции. Но мы выделим две основные:

взаимосвязь органоидов;
транспортная функция.

Растительная клетка

Теперь переходим к более подробному изучению органелл в растительной вакуоль - это основной ее компонент. Давайте перечислим, почему:

вакуоль поглощает воду;
выводит вредные вещества;
в некоторых случаях вакуоли вырабатывают млечный сок;
участвуют в процессе расщепления старых органоидов;
запасают

Как видите, роль данных органоидов действительно велика. Мы упомянули то, что они способны расщеплять старые органоиды, то есть выполняют Значит, вакуоли могут иметь ферменты, необходимые для гидролиза следующих веществ:

белков;
жиров;
углеводов;
нуклеиновых кислот;
фитогормонов;
фитонцидов и так далее.

Также они участвуют в процессе фотосинтеза, что крайне важно не только для растения, но и для других организмов.

Животная клетка

Вакуоли можно встретить у:

пресноводных ;
многоклеточных беспозвоночных.

В первом случае мы встретим сократительные вакуоли, служащие регулятором. То есть они способны поглощать или выпускать излишек воды. Ко второй группе мы можем отнести множество организмов, среди которых:

губки;
кишечнополостные;
ресничные черви;
моллюски.

У данных организмов образуются пищеварительные вакуоли, которые способны к внутриклеточному пищеварению. Последние могут образовываться и у высших животных, но только в определенных клетках (фагоцитах).