Вакуоли - это одномембранные органоиды эукариотических клеток. При этом их содержат не все клетки эукариот.
Функции вакуолей разнообразны. В основном сводятся к секреции, хранение запасных веществ, аутофагия, автолиз, поддержанию тургорного давления.
Формируются путем слияния провакуолей, которые образуют ЭПС и комплекс Гольджи.
В животных клетках имеются небольшие вакуоли: фазоцитозные , пищеварительные и др. Сократительные вакуоли регулируют осмотическое давление, вывод продуктов распада. В растительных клетках обычно имеется одна большая центральная вакуоль .
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.
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.
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 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.
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. 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
Заключение
Несмотря на простое строение этих одноклеточных организмов, тело которых 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.
Кроме пищеварительных вакуолей в организме простейших и ряда других живых организмов существует сократительная (или пульсирующая) вакуоль. Подробно охарактеризуем ее, коснувшись описания органеллы, ее работы и функций.
Общее понятие вакуоли
В самом общем значении вакуоль - это полость или пузырек, ограниченный мембраной и заполненный водным содержимым. Образуется он из провакуолей, которые, в свой черед, берут начало от пузырьков клеточного комплекса Гольджи или из подобных расширений эндоплазматической сети. Их рассматривают как обособленный от цитоплазмы компонент клетки.
В природе два вида вакуолей - пищеварительные и сократительные.
У растений вакуоли выполняют важную функцию - это резервуары-хранители воды. Также они поддерживают тургорное давление (внутреннее давление, напряжение внешних стенок растения) и накапливают в себе ионы. И именно вакуоли отвечают за окраску почек, плодов, листьев, лепестков и корнеплодов.
В зрелых растительных клетках вакуоли особенно заметны - они могут занимать до половины всего объема. Не исключено, что эти органеллы могут слиться в одну гигантскую.
Растительные вакуоли содержат в себе клеточный сок. В его составе следующие вещества:
- органические кислоты;
- танины;
- дисахариды, моносахариды;
- углеводы;
- неорганические соединения - хлориды, фосфаты, нитраты и т. д.
Характеристика сократительной разновидности
Сократительная вакуоль - это органоид, располагающийся в мембране клетки, ответственный за удаление излишков жидкости из цитоплазмы. Иными словами, это периодически опорожняющийся клеточный резервуар.
Работа комплекса, частью которого является сократительная вакуоль, поддерживает стабильный объем клетки. Если сократительная вакуоль выводит "отработанную" жидкость из клетки, то за приток воды в нее отвечает плазматическая мембрана. Вызывается он высоким цитоплазменным осмотическим давлением.
Другие определения термина
Сократительную вакуоль амебы, инфузории и иных организмов можно также определить следующими толкованиями:
- временная или постоянная органелла, которая выводит из организма воду и растворенные в ней вещества, а также участвует в регуляции осмотического давления;
- окруженная мембраной полость в цитоплазме, заполненная жидкостью;
- вид вакуоли, характерный для некоторых протистов, который при сокращении выводит из организма последних воду и растворы, а при расширении поглощает влагу из окружающей среды, выступая в роли регулятора осмотического давления.
Для кого характерна пульсирующая вакуоль
Сократительная вакуоль характерна для следующих групп живых организмов:
- пресноводные протисты (существа, не относящиеся к царствам животных, растений и грибов) - амебы (протей), инфузории (туфелька, трубач);
- некоторые морские формы протистов;
- пресноводные губки, относящиеся к семейству бадяговых.
Особенности функционирования органеллы
Жизненный цикл органоида несложен. Сократительная вакуоль инфузории, амебы и других протистов - пузырек, наполненный жидкостью. По мере заполнения водой и растворами он нарастает, а в конце цикла лопается - все его содержимое выплескивается наружу. Затем на его месте образуется новый пузырек-капелька, повторяющий участь предыдущего. Другой вариант - жидкость выходит из органеллы через специальный выделительный канал. В зависимости от разновидности животного, данный жизненный цикл-пульсация занимает от 1 до 5 минут.
Количество сократительных вакуолей у простейших варьируется в пределах 1-100. К органеллам влага поступает через пульсирующие канальцы (5-7 "артерий"). Работают данные вакуоли ритмично, попеременно расширяясь и сокращаясь (или же лопаясь), создавая видимость пульсации. Сокращение органоида происходит трудами окружающих его микрофиламентов и микротрубочек. Ритм обратно зависим от температуры и солености поступающей жидкости - чем больше в воде солей, тем медленнее будут пульсировать органеллы.
Источник, откуда в сократительную вакуоль поступает жидкость, - это спонгиом (ударение на последний слог). Так именуется система трубчатых или пузыревидных вакуолей организма. Выводится же жидкость с помощью диффузии через пелликулу. Надо сказать, что пульсирующие вакуоли выполняют громадную работу - например, у инфузории-туфельки (имеющей два таких органоида) через них за 40-50 минут выделяется объем жидкости, равный всей массе этого простейшего.
Функции сократительной вакуоли
Рассмотрим основные задачи данной органеллы:
- Поддержание должного осмотического давления внутри тела простейшего (осморегуляция) - это основная задача органоида. Так как концентрация разнообразных растворенных элементов внутри тела протиста или губки отличается от концентрации тех же веществ в окружающей его воде, то наблюдается разность осмотического давления внутри и вовне организма этого живого существа. Сократительная вакуоль устраняет дисбаланс, выполняя роль своеобразного насоса, откачивающего лишнюю жидкость из клетки. Доказательством наличия этой функции служит то, что более всего пульсирующие вакуоли развиты у пресноводных обитателей. У морских протистов они встречаются крайне редко, а также отличаются существенно замедленным циклом сокращений. Ведь, как известно, морская вода характеризуется более повышенным осмотическим давлением, чем пресная.
- Выделительная функция - второстепенная задача сократительной вакуоли. Вместе с водой она выводит из клетки и ряд продуктов обмена веществ организма. Напомним, что основной эта функция считается у наружной клеточной мембраны.
- Участие в процессе дыхания - водный раствор, поступающий в сократительную вакуоль, в какой-то мере обогащен растворенным кислородом, используемым простейшим, губкой.
Подводя итог, еще раз отметим, что пульсирующая (сократительная) вакуоль - это один из важных органоидов простейших, пресноводных и морских, а также ряда других живых существ. Она активно участвует в процессе их жизнедеятельности, выполняя осморегулирующую, выделительную и отчасти дыхательную функцию, проделывая гигантскую для размеров такого микроорганизма деятельность.
Вопрос 24. Вакуоли. Параплазматические (эргастические) включения
Функции гилоксисом
Гилоксисомы
Их характеристика
Микротельца - это гладкостенные пузырьки величиной 0,1-1,5 мкм с относительно проницаемой мембраной, тонкозернистым матриксом (главный компонент - белок) и кристаллоидами белка или аморфными включениями.
Их основной фермент - каталаза - встречается только в микротельцах.
Микротельца образуются из расширенных и заполненных ферментом цистерн ЭР, которые отделяются от ЭР или, возможно, сохраняют с ним связь.
Микротельца представлены двумя основными видами:
- пероксисомы;
- гилоксисомы.
2. Пероксисомы
Пероксисомы содержат оксидазы, образующие Н 2 О 2 . Их субстратом являются вещества с общей структурой типа RH 2 , например:
- мочевая кислота в перокисомах печени;
- этанол или метанол в печени;
- гликолевая кислота в пероксисомах листьев.
Образующаяся в процессе метаболизма Н 2 О 2 расщепляется по каталазному или пероксидазному типу. Эти реакции используются в различных метаболических процессах, например, при фотодыхании в листьях растений.
Гилоксисомы - специализированные периксисомы с малатсинтазой в качестве главного фермента.
Они участвуют в образовании углеводов из жиров, ацетата или этанола (глюконеогенез). Расщепляя жирные кислоты до ацетил-СоА, они превращают его потом в сукцинат в цикле гилоксисоновой кислоты (специфическим для гилоксисом способом). В дальнейшем вне гилоксисом сукцинат может использоваться для синтеза углеводов.
Гилоксисомы встречаются в жиронакопляющих тканях растений, а также у водорослей, грибов и некоторых простейших.
Вакуолями называют крупные пузырьки с преимущественно водным содержимым. Они образуются из пузыревидных расширений ЭР или из пузырьков Гольджи.
Сократительные (пульсирующие) вакуоли служат для осмотической регуляции (прежде всего - у пресноводных простейших), так как в их клетки путем осмоса непрерывно проникает вода из окружающего гипотонического раствора. Эту воду, а также воду, поглощенную путем пиноцитоза, вакуоли осмотически всасывают и затем выводят наружу, периодически сокращаясь с помощью пучков эластических волокон, имеющихся в их мембране. У сложных форм происходят волнообразные сокращения центрального резервуара с выделительной порой, ведущей наружу, и лучеобразно расположенных радиальных каналов.
Окружающая ее мембрана - тонопласт - имеет толщину мембраны ЭР (6 нм) в отличие от более толстой, более плотной и менее проницаемой плазмолеммы. Содержимое вакуоли - клеточный сок.
В эмбриональных клетках растений возникает много небольших вакуолей из пузыревидных расширений ЭР. Увеличиваясь, они сливаются в центральную вакуоль, которая занимает большую часть объема клетки и может быть пронизана тяжами протоплазмы. Однако такая вакуоль отсутствует во многих железистых клетках.
2. Центральные вакуоли, их функции
Центральная вакуоль необходима клетке в качестве:
- накопительного пространства - для обособления растворимых промежуточных продуктов обмена:
Углеводов (глюкозы, фруктозы);
Органических кислот (яблочной и лимонной);
Аминокислот;
- места для экскретов - для обособления конечных продуктов обмена:
Некоторых пигментов (красные, фиолетовые и синие антоцианы, желтые флавоны и флавонолы);
Токсичных веществ (полифенолов, алкалоидов);
Других вторичных веществ;
Осмотического пространства. Вакуоль играет главную роль в поглощении воды растительными клетками и в создании осмотически обусловленного тургорного давления, которое растягивает упругую клеточную стену и таким образом придает жесткость неодеревеневшим частям растения;
Лизосомного пространства для аутофагии, в которое уже при самом образовании вакуолей поступают лизосомные ферменты из пузырьков Гольджи.
3. Вакуоли в тканях растений
В запасающих тканях растений вместо одной центральной вакуоли часто бывает несколько вакуолей:
- жировые вакуоли с жировой эмульсией;
- белковые (алейроновые) вакуоли с:
- коллоидными белками;
- кристаллоидными белками;
- глобоидами фитина (кальциево-магниевая соль эфира гексафосфорной кислоты и миоинозитола - форма накопления фосфата).
Такие вакуоли называются накопительными.
Запасные белки образуются в гранулярном ЭР и через гладкий ЭР попадают в расширенные цистерны, которые становятся белковыми вакуолями. При необходимости расщепления накопленного белка белковые вакуоли превращаются в лизосомы.
Представляет собой наиболее заметную часть согласованно работающего комплекса, в котором выступает в роли периодически опорожняющегося резервуара . Жидкость поступает в сократительную вакуоль из системы пузыревидных или трубчатых вакуолей, называемой спонгио́м . Работа комплекса позволяет поддерживать более или менее постоянный объём клетки, компенсируя постоянный приток воды через плазматическую мембрану , вызываемый высоким осмотическим давлением цитоплазмы.
Сократительные вакуоли распространены в первую очередь среди пресноводных протистов , однако отмечены также и у морских форм. Сходные структуры обнаружены в клетках пресноводных губок из семейства бадяговых .
Напишите отзыв о статье "Сократительная вакуоль"
Примечания
Источники
- Hausmann K., Hülsmann N, Radek R. Protistology. - Berlin, Stuttgart, E. Schweizerbert’sche Verlagbuchhandlung, 2003.
- Карпов С. А. Строение клетки протистов: Учебное пособие. - СПб.: ТЕССА, 2001. - 384 с. - ил.
|
||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Сократительная вакуоль
– Ежели его обвиняют в том, что он распространял прокламации Наполеона, то ведь это не доказано, – сказал Пьер (не глядя на Растопчина), – и Верещагина…– Nous y voila, [Так и есть,] – вдруг нахмурившись, перебивая Пьера, еще громче прежнего вскрикнул Растопчин. – Верещагин изменник и предатель, который получит заслуженную казнь, – сказал Растопчин с тем жаром злобы, с которым говорят люди при воспоминании об оскорблении. – Но я не призвал вас для того, чтобы обсуждать мои дела, а для того, чтобы дать вам совет или приказание, ежели вы этого хотите. Прошу вас прекратить сношения с такими господами, как Ключарев, и ехать отсюда. А я дурь выбью, в ком бы она ни была. – И, вероятно, спохватившись, что он как будто кричал на Безухова, который еще ни в чем не был виноват, он прибавил, дружески взяв за руку Пьера: – Nous sommes a la veille d"un desastre publique, et je n"ai pas le temps de dire des gentillesses a tous ceux qui ont affaire a moi. Голова иногда кругом идет! Eh! bien, mon cher, qu"est ce que vous faites, vous personnellement? [Мы накануне общего бедствия, и мне некогда быть любезным со всеми, с кем у меня есть дело. Итак, любезнейший, что вы предпринимаете, вы лично?]
– Mais rien, [Да ничего,] – отвечал Пьер, все не поднимая глаз и не изменяя выражения задумчивого лица.