Растительные вакуоли строение и функции: их строение, функции и роль в клетке

Содержание

их строение, функции и роль в клетке

Вакуоли представляют собой одномембранные клеточные органоиды, то есть другими словами являются одним из важных компонентов клетки, причем не любой клетки, а только клетки эукариотической, то есть такой, у которой в наличии ядро и мембрана (внешняя оболочка). Впрочем, не все эукариотические клетки имеют вакуоли среди своих органоидов, в основном они встречаются в клетках растений и грибов. О том, какое строение вакуоли, и какую роль она осуществляет для нормальной работы клетки наша статья.

Все вакуоли образуются от провакуолей, которые в свою очередь появляются при рождении клетки в виде мембранных пузырьков.

Так выглядят вакуоли в растительной и животной клетке. Внешне она представляет собой большой пузырек, который в зрелой клетке может занимать более половины всего объема (особенно в растительной клетке).

По краям вакуоль подобно клетке окружена защитной оболочкой – мембраной, называемой тонопластом. Внутри же вакуоли находится клеточный сок, представляющий собой концентрированный раствор из воды, минеральных солей, сахаров, органических кислот, кислорода, диоксида углерода, продуктов клеточного метаболизма и так далее.

Мембрана-тонопласт вакуоли местами проницаема, в частности через нее в вакуоль поступает вода, благодаря этому вакуоль начинает осуществлять давление на окружающую цитоплазму (это давление называют тургорным), как следствие цитоплазма прижимается к стенкам клетки. Такое давление, вызванное вакуолей, помогает клеткам растений оставаться жесткими и прямыми и в целом способствуют их росту.

Вакуоли обеспечивают нормальную работу клетки и осуществляют целый ряд полезных функций:

Дополнительно в клетках растений вакуоли осуществляют такие функции как:

И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

Эта статья доступна на английском языке – Vacuole.

Вакуоль – строение и функции в клетке: что это такое и каковы ее особенности

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:

  • 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.

Вакуоль растительной и животной клетки

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 и функции

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.

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.

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.

"Центральная вакуоль растительной клетки"

ЦЕНТРАЛЬНАЯ ВАКУОЛЬ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ.

I. ВВЕДЕНИЕ

Современный этап развития биологии характеризуется исследованиями в ряде приоритетных научных направлений, одним из которых является изучение механизмов мембранного транспорта. Менее всего в настоящее время изучены эти механизмы применительно к специфичной для растений мембране - вакуолярной.

Наличие вакуоли является отличительной особенностью растительной клетки. Её роль в жизнедеятельности растений достаточно велика. В настоящее время показано, что это полифункциональный компартмент, который занимает особое место в структурной и функциональной организации растительного организма. Трудно переоценить роль вакуоли в регуляции клеточного объёма, тургора, а также pH и ионного гомеостаза цитозоля, что обеспечивает работу ферментов цитоплазмы, в изоляции вторичных продуктов метаболизма и метаболических ядов, в трансдукции сигналов различной природы, в процессах апоптоза, в ответных защитных реакциях растения на стрессовое воздействие и т.д. Одна из важнейших функций вакуоли состоит в запасании метаболитов.

Основным метаболитом, запасаемым в растении (в отличие от глюкозы в животной клетке), является сахароза. Процессы синтеза и транспортировки сахарозы по растению в настоящее время изучаются. Но каким бы способом ни транспортировалась сахароза (по симпласту или по апопласту), конечный этап дальнего транспорта - вакуолярная мембрана, которая содержит переносчик сахарозы и протонные помпы, обеспечивающие процесс транспорта. Путь к тонопласту идёт по донорно-акцепторным градиентам, а скорость закачивания сахарозы в вакуоль, которая зависит от активности протонных помп тонопласта, может являться в этом процессе одним из определяющих звеньев.

Различают пищеварительные и сократительные (пульсирующие) вакуоли, регулирующие
осмотическое давление и служащие для выведения из организма продуктов распада.
В клетках животных – пиноцитозная вакуоль.
Внутренняя мембрана клетки – тонопласт - окружает вакуоль. Царство одноклеточные, тип простейшие. – группа животных большинство из которой питаются органической пищей (бактерии, одноклеточные водоросли). Захваченные ими оформленные частицы пищи перевариваются в пищеварительных вакуолях – органоидах пищеварения. После чего растворенная часть переваренной пищи поступает в цитоплазму. У простейших, поглощающих

из окружающей среды жидкие органические вещества, пищеварительные вакуоли,
как правило, отсутствуют.

Так же для простейших характерны сократительные вакуоли – органоиды, основная функция которых заключается в регуляции осмотического давления в клетке. Эти вакуоли свойственны преимущественно пресноводным простейшим, так как в их теле осмотическое давление благодаря образованию солей, всегда выше, чем в окружающей среде, в результате чего через покровы внутрь тела непрерывно поступает вола. Удаление избытка воды с помощью сократительных вакуолей предохраняет простейших от гибели. Вместе с водой через сократительные вакуоли из тела простейших частично выводятся продукты обмена веществ.

Для клеток растений характерна хорошо развитая система вакуолей, в значительной степени обеспечивающая их соматические свойства.

Почти во всех клетках, особенно в старых, хорошо заметны полости – вакуоли. Они заполнены клеточным соком.

Клеточный сок – это вода с растворенными в ней сахарами и другими органическими веществами. В клеточном соке могут содержаться красящие вещества, придающие синюю, фиолетовую, малиновую окраску лепесткам и другим органам растений. Осенняя окраска листьев также обусловлена окрашенным клеточным соком. Разрезая спелый плод или другую сочную часть растения, мы повреждаем клетки, и из их вакуолей вытекает сок. Цитоплазма в каждой из клеток оттеснена вакуолью к оболочке. Молодые клетки, в отличии от старых, неспособных делиться, содержат много вакуолей. В старой клетке обычно имеется одна большая вакуоль.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ.

Растительные клетки отличаются наличием толстой целлюлозной клеточной стенки, пластид, крупной центральной вакуоли, смещающей ядро к периферии. Клеточный центр высших растений не содержит центриоли. Запасным углеводом является крахмал.

Вакуоль (франц. vacuole, от лат. vacuus — пустой) – наполненный жидкостью мембранный мешочек. В животных клетках могут наблюдаться небольшие вакуоли, выполняющие фагоцитарную, пищеварительную, сократительную и другие функции. Растительные клетки имеют одну большую центральную вакуоль. Жидкость, заполняющая её, называется клеточным соком. Это концентрированный раствор сахаров, минеральных солей, органических кислот, пигментов и других веществ. Вакуоли накапливают воду, могут содержать красящие пигменты, защитные вещества (например, таннины), гидролитические ферменты, вызывающие автолиз клетки, отходы жизнедеятельности, запасные питательные вещества. У растений вакуоли - производные эндоплазматической сети, окружены полупроницаемой мембраной - тонопластом. Вся система вакуолей растительной клетки называется вакуомом, который в молодой клетке представлен системой канальцев и пузырьков; по мере роста и дифференцировки клетки они увеличиваются и сливаются в одну большую центральную вакуолю, занимающую 70- 95% объема зрелой клетки.

Вакуоли растений, строение и функции.

В
очень молодых клетках вакуолей нет или они почти незаметны по мере роста и дифференцировки клетки вакуоли появляются в разных её участках, а затем, постепенно увеличиваясь, сливаются друг с другом и образуют одну или несколько крупных вакуолей, занимающих до 80% объема всей клетки.

Центральные вакуоли отделены от цитоплазмы одинарной липоидно-белковой полупроницаемой мембраной, сходной по толщине с плазмалеммой. Мембрана, ограничивающая центральные вакуоли, носит название тонопласта. Возникают центральные вакуоли из мелких пузырьков, отщепившихся от эндоплазматической сети. Такие первичные провакуоли растут в объеме, сливаются друг с другом и, в конце концов, образуют одну или несколько крупных вакуолей, оттесняющих цитоплазму с ядром и органоидами к периферии клетки.

Полость вакуоли заполнена так называемым клеточным соком, представляющим собой водный раствор, в который входят различные неорганические соли, сахара, органические кислоты и их соли и другие низкомолекулярные соединения, а также некоторые высокомолекулярные вещества (например, белки).

Одной из главных ее функций является поддержание тургорного давления клеток. Растворенные в соке вакуолей молекулы определяют его осмотическую концентрацию. Соответствующая молярная концентрация сока вакуолей и полупроницаемые свойства как ее мембраны, тонопласта, так и плазмалеммы способствуют тому, что вакуоль функционирует в

качестве осмометра и придает клетке необходимую прочность и тургисцентность (напряженность).

Другая функция определяется тем, что вакуоль представляет собой большую полость, отделенную от метаболизирующей гиалоплазмы мембраной, тонопластом, обладающим свойствами полупроницаемости и через который может происходить, как и через плазматическую мембрану, активный транспорт различных молекул. Поэтому вакуоли могут использоваться клетками как накопительные резервуары не только для отложения запасных веществ, но и для выброса метаболитов, для экскреции. Так выводятся, секретируются из клетки все водорастворимые метаболиты. Нерастворимые в воде органические компоненты могут превращаться в растворимые глюкозиды, соединяясь с молекулами сахаров. В вакуолях происходит отложение многих глюкозидов, к которым относятся различные пигменты, например антоцианы. Из неорганических веществ в вакуолярном соке накапливаются фосфаты калия, натрия, кальция, могут накапливаться соли органических кислот (оксалаты, цитраты и др.). Это придает вакуолярному соку отчетливую кислую реакцию (рН от 2 до 5).

Другой обширный ряд функций вакуолей связан с накоплением запасных веществ, таких, как сахара и белки. Сахара в вакуолях содержатся в виде растворов, встречаются и резервные полисахариды типа инулина. В вакуолях происходит запасание белков, что характерно для семян. Поступление белков в вакуоли связано со способностью вакуолей ЭР и АГ сливаться с тонопластом. Запасание белков семян происходит в так называемых алейроновых вакуолях, которые заполняются альбуминами и глобулинами, после чего вакуоли обезвоживаются, превращаясь в твердые алейроновые зерна. При прорастании семян эти зерна обводняются и снова превращаются в вакуоли. В таких новообразованных вакуолях выявляется активность некоторых ферментов, протеазы и РНКазы. Следовательно, алейроновые вакуоли отчасти напоминают лизосомы, где происходит переваривание запасных белков при прорастании семян. Стенки вакуолей могут образовывать впячивания внутрь, затем они отщепляются от тонопласта и растворяются внутри вакуоли.


Вакуолярная мембрана и роль вакуоли в растительной клетке.


Отличительной особенностью растительной клетки является наличие в ней центральной вакуоли, которая в ряде случаев может занимать до 90% объема зрелой растительной клетки и играет особую роль в структурной и функциональной организации растительного организма. Вакуоли активно участвуют во внутриклеточном перераспределении веществ, а также выполняют функции лизосом. Вакуоли аккумулируют большие количества запасных веществ и

других метаболитов, составляющих пищевую и лекарственную ценность растений (сахара, аминокислоты, органические кислоты, витамины, белки и др.).

При отложении веществ в запас вакуолярная мембрана выступает в качестве конечного барьера, регулирующего процессы накопления и удержания питательных веществ в запасающих органах растений. Механизмы формирования вакуолей при дифференциации клеток подробно рассматривались Матилем, который показал, что центральную вакуоль нужно рассматривать как скомбинированную органеллу, образованную путём объединения и слияния мембран различных клеточных органелл. Она является конечным продуктом дифференциации эндомембранной системы растений.

Образование центральной вакуоли стало решающем условием и основой выживания при выходе растений из воды на сушу. Формирование центральной вакуоли со специализированной мембраной - тонопластом, имеет фундаментальное значение в эволюции сосудистых растений и, видимо, является генетически закреплённым способом поддержания гомеостаза целого растения. То, что центральные вакуоли имеются практически во всех растительных организмах, свидетельствует о фундаментальной значимости этих органелл, поскольку в противном случае они бы элиминировали в процессе эволюции, по крайней мере, у некоторых видов или в некоторых тканях. Возникновение вакуоли способствовало ускорению эволюции растений и, в свою очередь, привело к изменению функциональной нагрузки и дифференциации вакуолей и их мембран в связи со специализацией клеток в системе целого растения.-пирофосфтаза являются ключевыми ферментами в системе переноса углеводов и других соединений в антипорте с протоном.


Функции вакуоли в клетках высших растений.


В настоящее время убедительно доказано, что вакуоль является полифункциональным компартментом растительных клеток. Она играет основную роль в запасании метаболитов, регуляции клеточного объёма, тургора, а также pH и ионного гомеостаза цитозоля, что обеспечивает работу ферментов цитоплазмы. Вакуоль изолирует вторичные продукты метаболизма и метаболические яды, в ней происходят процессы детоксикации и катаболической деградации целого ряда соединений эндогенного и экзогенного происхождения, переваривание «стареющих» или повреждённых органелл.

В последние годы выявлена важная роль вакуоли в трансдукции сигналов различной природы, в процессах апоптоза и в ответных защитных реакциях растений на стрессовое воздействие. Это перечисление наиболее значимых функций вакуоли скорее всего не является исчерпывающим.

Трудно сказать, какая из этих функций является наиболее важной для растения. Одной из первых была сформулирована концепция о функции растительных вакуолей как о литическом компартменте, который, по аналогии с лизосомами животных клеток, переваривает «стареющие» или повреждённые органеллы. Кислые гидролазы были обнаружены в вакуолях, изолированных из всех изученных растительных объектов. Многие клеточные белки, имеющие дефект в своей структуре, способны накапливаться внутри вакуоли и там претерпевать протеолитическую деградацию под действием вакуолярных гидролаз. Интенсивная деградация белков внутри вакуоли свойственна также процессу вакуолярной аутофагии растительных клеток, который происходит в условиях сахарозного или углеводного голодания, когда содержание Сахаров и крахмала в клетках, а также их метаболическая активность заметно снижаются. Установлено, что вакуолярная аутофагия свойственна также стареющим клеткам растений. Из-за наличия внутриклеточных пулов углеводов и способности контролировать процесс аутофагии растительные клетки в условиях голодания могут некоторое время сохранять свою жизнеспособность. Литическая функция вакуолей тесно связана с апоптозом, который, как было показано в последние годы, является важным фактором развития и дифференциации многоклеточного растительного организма. В частности, он имеет место в клетках листьев как ответная, защитная реакция на действие патогена или во время старения таких клеток, способствуя транслокации тех или иных компонентов к другим, более молодым, растущим растительным клеткам.

Доминирующая роль центральной вакуоли в регуляции внутриклеточного осмотического давления и клеточного тургора доказана результатами многочисленных исследований. Она

находится в соответствии с интенсивным накоплением внутри вакуоли неорганических ионов, а также целого ряда других соединений, в том числе органических. Осмотический баланс в клетке может достигаться благодаря аккумуляции внутри вакуолярного и цитозольного компартментов осмолитов различной природы, что особенно важно в условиях осмотического стресса, когда в цитоплазме накапливаются осмолиты, способные защитить ферменты и другие биополимеры от инактивации в результате обезвоживания или сопутствующего ему окислительного стресса. Осморегуляторная функция вакуоли не ограничивается участием в регуляции клеточного тургора и, по-видимому, связана с включением в регуляцию объёма или оводнённости цитозоля растительных клеток. Это предположение подтверждается обнаружением на вакуолярной мембране аквапоринов -интегральных белков, облегчающих пассивный трансмембранный перенос молекул воды.

Одной из основных функций вакуоли является гомеостатическая регуляция ионного состава цитозоля растительных клеток, связанная с поддержанием оптимальных условий для активной работы ферментов цитоплазмы. Её потенциальная способность к выполнению этой важной функции в клетке обусловлена тем, что она может накапливать внутри себя значительные концентрации как основных физиологически важных ионов, таких как Н4", К+, Na+, Ca2+, Mg2+, СГ, N03", так и ионов, обладающих токсическим действием (Cd , Zn ). Недавно была убедительно продемонстрирована гомеостатическая регуляция уровня К+ в цитозоле растительных клеток за счёт его вакуолярной компартментации. Включение вакуоли в регуляцию уровня свободного Са2+ также является хорошо известным примером участия этой органеллы во внутриклеточном ионном гомеостазе растительных клеток. Регуляция уровня Са2+ в цитозоле с участием вакуоли включает в себя не только аккумуляцию Са2+ внутри этой органеллы, но и мобилизацию его из вакуоли в цитозоль. Экспорт Са из вакуоли выполняет также очень важную роль в трансдукции сигналов в растительной клетке. В этом случае вакуоль выступает в роли донора вторичных посредников, обусловливающих передачу сигналов к метаболическим системам клетки.

Одна из важных функций вакуоли состоит в изоляции вторичных продуктов метаболизма и метаболических ядов. К настоящему времени достигнут значительный прогресс в изучении обусловленных активностью вакуоли механизмов детоксикации экзогенных токсинов растительными клетками. Решающую роль в этом сыграло недавно обнаруженная способность изолированных вакуолей к Mg-АТФ-зависимой аккумуляции разнообразных глютатион-S-коньюгатов, в том числе и с гербицидами. Экспорт из цитозоля в вакуоль соответствующих GS-коньюгатов предотвращает токсическое действие на клетку тех или иных ксенобиотиков. В настоящее время найдено, что через GS-коньюгат-транслоцирующую систему могут

переноситься GS-коньюгаты антоцианина, некоторые фенольные соединения с аллелопатическими свойствами, а также некоторые фитоалексины. В животных клетках через эту транспортную систему могут изолироваться соединения, образуемые в ходе перекисного окисления липидов клеточных мембран или окислительного повреждения ДНК под действием активных форм кислорода. Поэтому есть основание предполагать, что эти же функции будут обнаружены и в растительных клетках.

Одной из наиболее важных функций вакуоли является запасающая. В некоторых случаях в вакуолях накапливаются значительные количества аминокислот и водорастворимых углеводов, причём их содержание нередко достигает 70-80% от суммы всех аминокислот или углеводов клетки. Нередко в вакуолях обнаруживают значительный пул органических кислот. Так, на листьях Bryophylum показано, что всего 2% всей внутриклеточной изолимонной кислоты участвует в метаболизме, остальные 98% изолированы в вакуолях. Состав углеводов, накапливаемых в большом количестве в вакуолях, значительно различается. Если вакуоли из лепестков и листьев тюльпана содержат в основном глюкозу и фруктозу, то корнеплоды столовой свёклы накапливают сахарозу. В вакуолях накапливаются большие количества фенолов, нитратов, витаминов и других вторичных соединений, которые нередко являются антиоксидантами или относятся к лекарственным соединениям.

В выполнении всех этих функций важная роль принадлежит уникальной клеточной мембране - тонопласту, которая разделяет содержимое вакуоли и цитоплазму клетки.
1.2. Тонопласт: особенности химического состава и физиологическая роль белков
Изолированная вакуолярная мембрана обладает типичным трёхслойным строением при толщине 9,5-10 нм, присущим для пограничных мембран in suti, и характеризуется достаточно сложной надмолекулярной структурой. При этом тонопласт имеет чёткую асимметрию, которая выражается в различной электронной плотности периферических слоев мембраны на поперечных срезах и в неодинаковой концентрации внутримембранных глобулярных частиц на вакуолярных и цитоплазматических сколах. Коэффициент распределения глобулярных частиц между вакуолярной и цитоплазматической сторонами составлял 725/1006 = 0.361. Известно, что высокая насыщенность глобулярными частицами (до 1000 - 3500 частиц на 1мкм2) характерна для мембран, проявляющих особенно высокую функциональную активность.

Внутримембранные глобулы, как правило, представляют собой глобулы трансмембранных (интегральных) белков, которые могут являться ферментами, ионными каналами и переносчиками. Суммарная площадь, занятая частицами на продольных сколах, составляла около 23,5% от общей площади поверхности тонопласта, а объём, занимаемый глобулярными частицами, составлял около 22% от объёма мембраны. Это удовлетворительно

коррелирует с результатами прямых биохимических анализов тонопласта, согласно которым во фракции вакуолярных мембран, тщательно очищенных от периферических белков, около 20% приходится на долю интегральных белков, извлекаемых из мембран только с помощью детергентов. Белок / липидное соотношение в тонопласте столовой свёклы составляло 0,69. 6-8% белков тонопласта были отнесены к периферическим, остальные 92% -к интегральным, пронизывающим мембранный матрикс. При электрофоретическом разделении в ПААГ с ДС в спектре белков тонопласта выявлялось около 20 полипетидов, большинство из которых имели молекулярные массы менее 70 кД. Спектр белков тонопласта, солюбилизированных Тритоном Х-100, состоял из 15 белковых полос, 8 из которых были гликопротеинами.

Такие биохимические характеристики, как белок/липидное соотношение, количественный и качественный спектр белков изменялись при использовании других объектов для получения вакуолярных мембран. Так, например, во фракции тонопласта, выделенной из корнеплодов столовой свёклы и из лепестков амариллиса обнаружены лишь следы углеводов, тогда как в тонопласте, выделенном из дрожжей, на 100 мг белка приходилось 79 мг углеводов. Но все исследователи, независимо от объекта исследования, отмечают высокую текучесть и эластичность вакуолярной мембраны, которая обусловлена большим содержанием липидов, составляющих до 80% от её общего веса.

III. ЛИТЕРАТУРА.

1. К.М.Суханова «Цитология» Москва,1970г.

2. Л.Я.Кулинич «Справочник по биологии» Москва,1986г.

3. Б.М.Медников «Аксиомы биологии» Москва,1985г.

4. В. Азерников. Тайнопись жизни. Москва, 1973г.
5. Н. Н. Воронцов, Л. Н. Сухорукова. Эволюция органического мира. Москва,1991г.
6. Э. Рис, М. Стернберг. От клеток к атомам. Москва, 1988г.

7. А. С. Трошин, А. Д. Браун, Ю. Б. Вахтин, Л. Н. Жинкин, С. Штрбанова. Кто мы? Книга о жизни, клетках и ученых. Москва, 1984г

8. Руководство по цитологии, т. 1, М.—Л., 1965, гл. 2;

9. Робертис Э. де, Новинский В., Саэс Ф., Биология клетки, пер. с англ., М., 1967;

10. Робертсон Дж., Мембрана живой клетки, в сборнике: Структура и функция клетки, пер. с англ., М., 1964; Finean J. В., The molecular organization of cell membranes, «Progress in Biophysics and Molecular Biology», 1966, v. 16, p. 143—70.

11. http://www.zubreshka.ru/?id=27090&from=350

12. http://www.college.ru/biology/course/content/chapter9/section1/paragraph5/theory.html

13. http://www.medkurs.ru/lecture1k/med_biology/qm24/2480.html

14. http://all-referats.ru/alls/10/6497.html

15. http://fundamed.narod.ru/Shpori/Cytology_3.doc

Вакуоли растительной клетки

Вакуоли растительной клетки

Вакуоли - полости в протопласте эукариотических клеток. У растений вакуоли - производные эндоплазматической сети , ограниченные мембраной - тонопластом и заполненные водянистым содержимым - клеточным соком. По- видимому, существенную роль в образовании вакуолей имеет деятельность аппарата Гольджи .

В молодых делящихся растительных клетках вакуоли представляют систему канальцев и пузырьков (провакуоли), по мере роста клеток они увеличиваются, а затем сливаются в одну большую центральную вакуоль. Она занимает от 70 до 90% объема клетки, в то время как протопласт располагается в виде тонкого постенного слоя. В основном увеличение размеров клетки происходит за счет роста вакуоли. В результате этого возникает тургорное давление и поддерживается упругость клеток и тканей.

Содержимое вакуоли - клеточный сок - представляет собой слабокислый (рН 2-5) водный раствор различных органических и неорганических веществ (в незрелых плодах или в зрелых плодах лимона клеточный сок имеет сильнокислую реакцию). По химическому составу и консистенции клеточный сок существенно отличается от протопласта . Эти различия связаны с избирательной проницаемостью тонопласта, выполняющего барьерную функцию. Большинство органических веществ, содержащихся в клеточном соке, относится к группе эргастических продуктов метаболизма протопласта. В зависимости от потребностей клетки они могут накапливаться в вакуоли в значительных количествах либо полностью исчезать. Наиболее обычны различные углеводы, играющие роль запасных энергетических веществ, а также органические кислоты. Вакуоли семян нередко содержат и белки-протеины. Растительные вакуоли часто служат местом концентрации разнообразных вторичных метаболитов - полифенольных соединений: флавоноидов , антоцианов , таннидов и азотсодержащих веществ - алкалоидов . В клеточном соке растворены также многие неорганические соединения.

Функции вакуолей многообразны. Они формируют внутреннюю водную среду клетки, и с их помощью осуществляется регуляция водно-солевого обмена. В этом плане очень важна роль тонопласта , участвующего в активном транспорте и накоплении в вакуолях некоторых ионов.

Другая важнейшая роль вакуолей состоит в поддержании тургорного гидростатического давления внутриклеточной жидкости в клетке.

Наконец, третья их функция - накопление запасных веществ и "захоронение" отбросов, т.е. конечных продуктов метаболизма клетки. Иногда вакуоли разрушают токсичные или ненужные клетке вещества. Обычно это выполняется специальными небольшими вакуолями, содержащими соответствующие ферменты. Такие вакуоли получили название лизосомных .

Тургорное давление в растительных клетках способствует поддержанию формы неодревесневших частей растений. Оно служит также одним из факторов роста, обеспечивая рост клеток растяжением. Потеря тургора вызывает увядание растений. Тургорное давление связано с избирательной проницаемостью тонопласта для воды и явлением осмоса. Осмос - это односторонняя диффузия воды через полупроницаемую перегородку в сторону водного раствора солей большей концентрации. Поступающая в клеточный сок вода оказывает давление на цитоплазму , а через нее - на стенку клетки, вызывая упругое ее состояние, т.е. обеспечивая тургор. Недостаток воды в растении и тем самым в отдельной клетке ведет к плазмолизу , т.е. к сокращению объема вакуоли и отделению протопластов от оболочки. Плазмолиз может быть вызван искусственно при погружении клетки в гипертонический раствор какой-либо соли или сахара. Плазмолиз обычно обратим и может служить показателем живого состояния протопласта .

Ссылки:

Все ссылки

Растительная клетка — урок. Биология, Бактерии. Грибы. Растения (5–6 класс).

Основой строения всех живых организмов является клетка. Это наименьшая часть организма, способная самостоятельно существовать и имеющая все признаки жизни.

 

Клетки мякоти апельсина или грейпфрута можно видеть невооружённым глазом или при помощи лупы. Многие клетки настолько малы, что их можно увидеть только под микроскопом. То, что живые организмы состоят из клеток, учёные открыли ещё в \(17\) веке.

 

 

Известны самостоятельно существующие организмы, состоящие из одной клетки, например, простейшими является часть зелёных водорослей.

Строение растительной клетки

 

Ядро — самая важная составная часть клетки. Ядро отвечает за все процессы, происходящие в клетке. Ядро содержит наследственную информацию о том, какой будет новая клетка, которая образуется в результате процесса деления.

 

Цитоплазма — бесцветное, вязкое вещество, наполняющее клетку. В цитоплазме находятся все остальные части клетки.

  

Мембрана — тонкая полупроницаемая плёнка, которая окружает цитоплазму и отвечает за поступление в клетку и вывод из неё различных веществ. Она находится под клеточной стенкой.

  

Обрати внимание!

В растительной клетке имеются части (органоиды), которых нет в клетках животных. Это клеточная стенка, пластиды и вакуоль.

Клеточная стенка защищает клетку и придаёт ей определённую форму. В состав клеточной стенки входит целлюлоза, придающая прочность.

  

Пластиды — маленькие составные части клетки. Пластиды могут быть бесцветными и цветными. Зелёные пластиды называют хлоропластами, в них происходит процесс фотосинтеза.

 

Вакуоль — полость, заполненная клеточным соком и образованными клеткой веществами. Чем старше клетка, тем больше её вакуоль.

Растительная клетка строение особенности (Таблица, схема)

Название органойда

Особенности строения растительной клетки

Функции органойда

Ядро (в прокариотической клетке отсутствует)

— окружено двухслойной мембраной с порами

— содержит хроматин

— комплекс молекул ДНК и белка (перед делением он образует хромосомы)

— ядрышки - комплекс: белок + РНК + ДНК, их может быть до 10 штук

1. В ядре находится генетический материал (ДНК, образующая хромосомы), который содержит инструкции, определяющие характеристики и функции клетки. Хромосомы можно наблюдать только во время деления клетки.

2. Управляет обменом веществ клетки, определяя, какие белки и в каком количестве должны быть синтезированы.

Цитоплазма растительной клетки

Вязкая субстанция, состоит из воды и растворенных веществ, таких как аминокислоты и сахара. Она поддерживает различные органеллы (например, митохондрии, рибосомы), осуществляющие жизненно важные метаболические реакции (например, дыхание).

1. Среда.

2. Механические функции.

3. Терморегуляция.

Плазматическая мембрана

Двойной слой липидов с включениями белка; На внешнем слое - гликока-ликс (углеводная часть)

1. Ограничивает содержимое клетки от окружающей среды.

2. барьер для вредных веществ

3.  белки-«пропускают» ионы из клетки и в клетку

4. гликокаликс-рецепторы, которые «узнают» различные вещества.

Эндоплазматическая сеть (ретикулум) = ЭПС, ЭПР

Цистерны - уплощенные мембранные мешочки в виде трубочек и пластинок ЭР с рибосомами -шероховатый (ШЭР), без рибосом - гладкий (ГЭР)

ШЭР - на рибосомах синтезируется белок, по цистернам он транспортируется. ГЭР - место синтеза липидов

Рибосомы

— очень межие

— находятся на ШЭР или свободны; состав: белок + РНК

Место синтеза белка

Митохондрии

Окружены оболочкой из двух мембран, внутри образует кристы. Внутренняя среда (матрикс) содержит гранулы АТФ, кольцевую ДНК и некоторое количество рибосом

Энергетический центр клетки (здесь содержится АТФ и происходит высвобождение и связывание энергии)

Аппарат Гольджи

Стопка цистерн образует диктиосому. На одном конце стопки цистерн образуются, на другом постоянно отделяются в виде  пузырьков.

Место синтеза или активации большинства ферментов, транспортирующихся в пузырьках. Место синтеза специфических секретов клетки (мускус и т.д.). Место образования лизосом.

Лизосомы

Простой сферический мешочек, заполненный пищеварительными (расщепляющими) ферментами.

Участвуют в клеточном пищеварении, распаде продуктов жизнедеятельности клетки, а также самоуничтожении клетки.

Включения

Капли, зерна различных веществ

Запасные вещества

Целлюлозная клеточная стенка

Плотная структура, состоящая из целлюлозы; имеет поры.

Наличие целлюлозной клеточной стенки означает, что растительные клетки поддерживают постоянную форму;

Целлюлозная клеточная стенка обеспечивает механическую поддержку (содержимое клетки создает тургорное давление) и защиту от возможного повреждения при осмотическом поступлении воды в клетку. Клеточная стенка проницаема для воды и растворенных веществ.

Вакуоль

Мешок, образованный одинарной мембраной, содержит клеточный сок, обеспечивающий тургорное давление.

Благодаря присутствию вакуоли растительные клетки могут иметь крупный размер - зачастую 60 мкм (или 0.06 мм) в диаметре

Место хранения различных веществ - ионы и молекулы; иногда выполняет роль лизосом.

Пластиды растительной клетки:

Оболочка из двух мембран, граны (стопки мембран, содержат хлорофилл), ламеллы, ДНК, включения (капли масла, зерна крахмала), рибосомы, строма (внутренняя студенистая среда)

Хлоропласты содержат пигмент хлорофилл (поглощает свет) и ферменты, необходимые для выработки глюкозы путем фотосинтеза.

Место, где происходит фотосинтез

1. Хлоропласты (зеленые)

1. двумембранные органеллы

2. внутри строма расположены тиллакойды → граны

3. в строме: ДНК, рибосомы, белки, углеводы, жиры

4. находятся во всех зеленых участках растений

5. пигменты сосредоточены в мембранах тиллакойдов

В тиллакойдах проходит световая фаза фотосинтеза:

— поглощение света молекулами хлорофилла α и дополнительного пигмента

— трансформации энергии света в хим. энергию АТФ и востанавл. НАДФ)

В строме – темновая фаза:

— получение орг. веществ с использованием энекргии световой фазы в виде АТФ и НАДФ)

2. Хромопласты (красные, желтые)

1. пластиды желтого, оранжевого и красного цвета.

2. отсутствуют граны.

3. Форма: дисковидная, шаровидная, игловидная, палочковидная

4. Пигменты – каротинойды: желто – красный (каротин), желтый – ксантофил

5. Локализация: клетки лепестков цветов, зрелые окрашенные плоды, некоторые корнеплоды, осенние листья

— окраска цветка и плода

— синтез некоторых витаминов и места синтеза и локализации многих пигментов

3. Лейкопласты (белые)

1. бесцветные пластиды без пигментов

2. Двумембранная пластида с редко расположенными одиночными тиллакойдами.

3. На внутренней мембране – выросты (кармашки), в которых возникают центра крахмала образования.

4. Форма - округлая ,яйцевидная, палочкообразная.

5. Локализация – части растений, скрытые от солнечного цвета, где откладываются запас. пит. веществ (клубни, корневища, луковицы, семена)

6. Лейкопласты → хлоропласты,

Хлоропласты → хромопласты.

Накопление запаса питательных веществ. Амилопласты содержат крахмал, протеинопласты содержат белки, олеопласты содержат жиры.

Клетка

На заре развития жизни на Земле все клеточные формы были представлены бактериями. Они всасывали органические вещества, растворённые в первичном океане, через поверхность тела.

Со временем некоторые бактерии приспособились производить органические вещества из неорганических. Для этого они использовали энергию солнечного света. Возникла первая экологическая система, в которой эти организмы были производителями. В результате этого в атмосфере Земли появился кислород, выделяемый этими организмами. С его помощью можно из той же самой пищи получить гораздо больше энергии, а добавочную энергию использовать на усложнение строения тела: разделение тела на части.

Одно из важных достижений жизни — разделение ядра и цитоплазмы. В ядре находится наследственная информация. Специальная мембрана вокруг ядра позволила защитить от случайных повреждений. По мере необходимости цитоплазма получает из ядра команды, направляющие жизнедеятельность и развитие клетки.

Организмы, у которых ядро отделено от цитоплазмы, образовали надцарство ядерных (к ним относятся — растения, грибы, животные).

Таким образом, клетка — основа организации растений и животных — возникла и развилась в ходе биологической эволюции.

Даже не вооружённым глазом, а ещё лучше под лупой можно видеть, что мякоть зрелого арбуза состоит из очень мелких крупинок, или зёрнышек. Это клетки — мельчайшие «кирпичики», из которых состоят тела всех живых организмов, в том числе и растительных.

Жизнь растения осуществляется соединённой деятельностью его клеток, создающих единое целое. При многоклеточности частей растения существует физиологическое разграничение их функций, специализация различных клеток в зависимости от местоположения их в теле растения.

Растительная клетка отличается от животной тем, что имеет плотную оболочку, покрывающую внутреннее содержимое со всех сторон. Клетка не является плоской (как её принято изображать), она скорей всего похожа на очень маленький пузырёк, наполненный слизистым содержимым.

Рассмотрим клетку как структурно-функциональную единицу организма. Снаружи клетка покрыта плотной клеточной стенкой, в которой имеются более тонкие участки — поры. Под ней находится очень тонкая плёнка — мембрана, покрывающая содержимое клетки — цитоплазму. В цитоплазме есть полости — вакуоли, заполненные клеточным соком. В центре клетки или около клеточной стенки расположено плотное тельце — ядро с ядрышком. От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой. По всей цитоплазме распределены мелкие тельца — пластиды.

Живая часть клетки — это ограниченная мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров и внутренних мембранных структур, участвующих в совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

Важной особенностью является то, что в клетке нет открытых мембран со свободными концами. Клеточные мембраны всегда ограничивают полости или участки, закрывая их со всех сторон.

Современная обобщенная схема растительной клетки

Плазмалемма (наружная клеточная мембрана) — ультрамикроскопическая плёнка толщиной 7,5 нм., состоящая из белков, фосфолипидов и воды. Это очень эластичная плёнка, хорошо смачивающаяся водой и быстро восстанавливающая целостность после повреждения. Имеет универсальное строение, т.е.типичное для всех биологических мембран. У растительных клеток снаружи от клеточной мембраны находится прочная, создающая внешнюю опору и поддерживающая форму клетки клеточная стенка. Она состоит из клетчатки (целлюлозы) — нерастворимого в воде полисахарида.

Плазмодесмы растительной клетки, представляют собой субмикроскопические канальцы, пронизывающие оболочки и выстланные плазматической мембраной, которая таким образом переходит из одной клетки в другую, не прерываясь. С их помощью происходит межклеточная циркуляция растворов, содержащих органические питательные вещества. По ним же идёт передача биопотенциалов и другой информации.

Порами называют отверстия во вторичной оболочке, где клетки разделяют лишь первичная оболочка и срединная пластинка. Участки первичной оболочки и срединную пластинку, разделяющие соседствующие поры смежных клеток, называют поровой мембраной или замыкающей пленкой поры. Замыкающую пленку поры пронизывают плазмодесменные канальцы, но сквозного отверстия в порах обычно не образуется. Поры облегчают транспорт воды и растворенных веществ от клетки к клетке. В стенках соседних клеток, как правило, одна против другой, образуются поры.

Клеточная оболочка имеет хорошо выраженную, относительно толстую оболочку полисахаридной природы. Оболочка растительной клетки продукт деятельности цитоплазмы. В её образовании активное участие принимает аппарат Гольджи и эндоплазматическая сеть.

Строение клеточной мембраны

Основу цитоплазмы составляет ее матрикс, или гиалоплазма, — сложная бесцветная, оптически прозрачная коллоидная система, способная к обратимым переходам из золя в гель. Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур в единую систему и обеспечении взаимодействия между ними в процессах клеточного метаболизма.

Гиалоплазма (или матрикс цитоплазмы) составляет внутреннюю среду клетки. Состоит из воды и различных биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов), из которых основную часть составляют белки различной химической и функциональной специфичности. В гиалоплазме содержатся также аминокислоты, моносахара, нуклеотиды и другие низкомолекулярные вещества.

Биополимеры образуют с водой коллоидную среду, которая в зависимости от условий может быть плотной (в форме геля) или более жидкой (в форме золя), как во всей цитоплазме, так и в отдельных ее участках. В гиалоплазме локализуются и взаимодействуют между собой и средой гиалоплазмы различные органеллы и включения. При этом расположение их чаще всего специфично для определенных типов клеток. Через билипидную мембрану гиалоплазма взаимодействует с внеклеточной средой. Следовательно, гиалоплазма является динамической средой и играет важную роль в функционировании отдельных органелл и жизнедеятельности клеток в целом.

Цитоплазматические образования – органеллы

Органеллы (органоиды) — структурные компоненты цитоплазмы. Они имеют определённую форму и размеры, являются обязательными цитоплазматическими структурами клетки. При их отсутствии или повреждении клетка обычно теряет способность к дальнейшему существованию. Многие из органоидов способны к делению и самовоспроизведению. Размеры их настолько малы, что их можно видеть только в электронный микроскоп.

Ядро

Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.

Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.

Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.

Строение ядра

Ядрышко

Ядрышко — как и цитоплазма, содержит преимущественно РНК и специфические белки. Важнейшая его функция заключается в том, что в нём происходит формирование рибосом, которые осуществляют синтез белков в клетке.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи — органоид, имеющий универсальное распространение во всех разновидностях эукариотических клеток. Представляет собой многоярусную систему плоских мембранных мешочков, которые по периферии утолщаются и образуют пузырчатые отростки. Он чаще всего расположен вблизи ядра.

Аппарат Гольджи

В состав аппарата Гольджи обязательно входит система мелких пузырьков (везикул), которые отшнуровываются от утолщённых цистерн (диски) и располагаются по периферии этой структуры. Эти пузырьки играют роль внутриклеточной транспортной системы специфических секторных гранул, могут служить источником клеточных лизосом.

Функции аппарата Гольджи состоят также в накоплении, сепарации и выделении за пределы клетки с помощью пузырьков продуктов внутриклеточного синтеза, продуктов распада, токсических веществ. Продукты синтетической деятельности клетки, а также различные вещества, поступающие в клетку из окружающей среды по каналам эндоплазматической сети, транспортируются к аппарату Гольджи, накапливаются в этом органоиде, а затем в виде капелек или зёрен поступают в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся наружу. В растительных клетках Аппарат Гольджи содержит ферменты синтеза полисахаридов и сам полисахаридный материал, который используется для построения клеточной оболочки. Предполагают, что он участвует в образовании вакуолей. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1897 году.

Лизосомы

Лизосомы представляют собой мелкие пузырьки, ограниченные мембраной основная функция которых — осуществление внутриклеточного пищеварения. Использование лизосомного аппарата происходит при прорастании семени растения (гидролиз запасных питательных веществ).

Строение лизосомы

Микротрубочки

Микротрубочки — мембранные, надмолекулярные структуры, состоящие из белковых глобул, расположенных спиральными или прямолинейными рядами. Микротрубочки выполняют преимущественно механическую (двигательную) функцию, обеспечивая подвижность и сокращаемость органоидов клетки. Располагаясь в цитоплазме, они придают клетке определённую форму и обеспечивают стабильность пространственного расположения органоидов. Микротрубочки способствуют перемещению органоидов в места, которые определяются физиологическими потребностями клетки. Значительное количество этих структур расположено в плазмалемме, вблизи клеточной оболочки, где они участвуют в формировании и ориентации целлюлозных микрофибрилл оболочек растительных клеток.

Строение микротрубочки

Вакуоль

Вакуоль — важнейшая составная часть растительных клеток. Она представляет собой своеобразную полость (резервуар) в массе цитоплазмы, заполненную водным раствором минеральных солей, аминокислот, органических кислот, пигментов, углеводов и отделённую от цитоплазмы вакуолярной мембраной — тонопластом.

Цитоплазма заполняет всю внутреннюю полость только у самых молодых растительных клеток. С ростом клетки существенно изменяется пространственное расположение вначале сплошной массы цитоплазмы: у неё появляются заполненные клеточным соком небольшие вакуоли, и вся масса становится ноздреватой. При дальнейшем росте клетки отдельные вакуоли сливаются, оттесняя к периферии прослойки цитоплазмы, в результате чего в сформированной клетке находится обычно одна большая вакуоль, а цитоплазма со всеми органеллами располагаются около оболочки.

Водорастворимые органические и минеральные соединения вакуолей обусловливают соответствующие осмотические свойства живых клеток. Этот раствор определённой концентрации является своеобразным осмотическим насосом для регулируемого проникновения в клетку и выделения из неё воды, ионов и молекул метаболитов.

В комплексе со слоем цитоплазмы и её мембранами, характеризующимися свойствами полупроницаемости, вакуоль образует эффективную осмотическую систему. Осмотически обусловленными являются такие показатели живых растительных клеток, как осмотический потенциал, сосущая сила и тургорное давление.

Строение вакуоли

Пластиды

Пластиды — самые крупные (после ядра) цитоплазматические органоиды, присущие только клеткам растительных организмов. Они не найдены только у грибов. Пластиды играют важную роль в обмене веществ. Они отделены от цитоплазмы двойной мембранной оболочкой, а некоторые их типы имеют хорошо развитую и упорядоченную систему внутренних мембран. Все пластиды едины по происхождению.

Хлоропласты — наиболее распространённые и наиболее функционально важные пластиды фотоавтотрофных организмов, которые осуществляют фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к образованию органических веществ и выделению свободного кислорода. Хлоропласты высших растений имеют сложное внутреннее строение.

Строение хлоропласта

Размеры хлоропластов у разных растений неодинаковы, но в среднем диаметр их составляет 4-6 мкм. Хлоропласты способны передвигаться под влиянием движения цитоплазмы. Кроме того, под воздействием освещения наблюдается активное передвижение хлоропластов амебовидного типа к источнику света.

Хлорофилл — основное вещество хлоропластов. Благодаря хлорофиллу зелёные растения способны использовать световую энергию.

Лейкопласты (бесцветные пластиды) представляют собой чётко обозначенные тельца цитоплазмы. Размеры их несколько меньше, чем размеры хлоропластов. Более и однообразна и их форма, приближающая к сферической.

Строение лейкопласта

Встречаются в клетках эпидермиса, клубнях, корневищах. При освещении очень быстро превращаются в хлоропласты с соответствующим изменением внутренней структуры. Лейкопласты содержат ферменты, с помощью которых из излишков глюкозы, образованной в процессе фотосинтеза, в них синтезируется крахмал, основная масса которого откладывается в запасающих тканях или органах (клубнях, корневищах, семенах) в виде крахмальных зёрен. У некоторых растений в лейкопластах откладываются жиры. Резервная функция лейкопластов изредка проявляется в образовании запасных белков в форме кристаллов или аморфных включений.

Хромопласты в большинстве случаев являются производными хлоропластов, изредка — лейкопластов.

Строение хромопласта

Созревание плодов шиповника, перца, помидоров сопровождается превращением хлоро- или лейкопластов клеток мякоти в каратиноидопласты. Последние содержат преимущественно жёлтые пластидные пигменты — каратиноиды, которые при созревании интенсивно синтезируются в них, образуя окрашенные липидные капли, твёрдые глобулы или кристаллы. Хлорофилл при этом разрушается.

Митохондрии

Митохондрии — органеллы, характерные для большинства клеток растений. Имеют изменчивую форму палочек, зёрнышек, нитей. Открыты в 1894 году Р. Альтманом с помощью светового микроскопа, а внутреннее строение было изучено позднее с помощью электронного.

Строение митохондрии

Митохондрии имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты — трубочки в растительных клетках. Пространство внутри митохондрии заполнено полужидким содержимым (матриксом), куда входят ферменты, белки, липиды, соли кальция и магния, витамины, а также РНК, ДНК и рибосомы. Ферментативный комплекс митохондрий ускоряет работу сложного и взаимосвязанного механизма биохимических реакций, в результате которых образуется АТФ. В этих органеллах осуществляется обеспечение клеток энергией — преобразование энергии химических связей питательных веществ в макроэргиеские связи АТФ в процессе клеточного дыхания. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление углеводов, жирных кислот, аминокислот с освобождением энергии и последующим превращением её в энергию АТФ. Накопленная энергия расходуется на ростовые процессы, на новые синтезы и т. д. Митохондрии размножаются делением и живут около 10 дней, после чего подвергаются разрушению.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть — сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение.

Строение эндоплазматической сети

Вся сеть объединена в единое целое с наружной клеточной мембраной ядерной оболочки. Различают ЭПС гладкую и шероховатую, несущую на себе рибосомы. На мембранах гладкой ЭПС находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Этот тип мембран преобладает в клетках семян, богатых запасными веществами (белками, углеводами, маслами), рибосомы прикрепляются к мембране гранулярной ЭПС, и во время синтеза белковой молекулы полипептидная цепочка с рибосомами погружается в канал ЭПС. Функции эндоплазматической сети очень разнообразны: транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками; разделение клетки на отдельные секции, в которых одновременно проходят различные физиологические процессы и химические реакции.

Рибосомы

Рибосомы — немембранные клеточные органоиды. Каждая рибосома состоит из двух не одинаковых по размеру частичек и может делиться на два фрагмента, которые продолжают сохранять способность синтезировать белок после объединения в целую рибосому.

Строение рибосомы

Рибосомы синтезируются в ядре, затем покидают его, переходя в цитоплазму, где прикрепляются к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети или располагаются свободно. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут функционировать по одиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы.

Молекулярные выражения Клеточная биология: структура растительной клетки


Вакуоли для растительных клеток

Вакуоли - это связанные с мембраной мешочки в цитоплазме клетки, которые функционируют несколькими различными способами. В зрелых растительных клетках вакуоли имеют тенденцию быть очень большими и чрезвычайно важны для обеспечения структурной поддержки, а также для выполнения таких функций, как хранение, удаление отходов, защита и рост. Многие клетки растений имеют большую одиночную центральную вакуоль , которая обычно занимает большую часть места в клетке (80 процентов или более).Однако вакуоли в клетках животных, как правило, намного меньше и чаще используются для временного хранения материалов или для транспортировки веществ.

Центральная вакуоль в растительных клетках (см. Рисунок 1) окружена мембраной, называемой тонопласт , важным и высоко интегрированным компонентом системы внутренней мембранной сети растения ( эндомембрана ). Эта большая вакуоль медленно развивается по мере созревания клетки путем слияния более мелких вакуолей, происходящих из эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи.Поскольку центральная вакуоль обладает высокой избирательностью в транспортировке материалов через свою мембрану, химическая палитра раствора вакуоли (называемого клеточным соком ) заметно отличается от окружающей цитоплазмы. Например, некоторые вакуоли содержат пигменты, придающие определенным цветкам характерную окраску. Центральная вакуоль также содержит растительные отходы, горькие для насекомых и животных, в то время как развивающиеся семенные клетки используют центральную вакуоль в качестве хранилища для хранения белка.

Центральная вакуоль, которая играет важную роль в функционировании растительных клеток, хранит соли, минералы, питательные вещества, белки, пигменты, помогает в росте растений и играет важную структурную роль для растений. В оптимальных условиях вакуоли заполнены водой до такой степени, что они оказывают значительное давление на клеточную стенку. Это помогает поддерживать структурную целостность растения вместе с поддержкой клеточной стенки и позволяет растительной клетке расти намного больше без необходимости синтезировать новую цитоплазму.В большинстве случаев цитоплазма растений ограничена тонким слоем, расположенным между плазматической мембраной и тонопластом, что дает большое отношение поверхности мембраны к цитоплазме.

Структурное значение вакуоли растений связано с ее способностью контролировать тургорное давление . Тургорное давление определяет жесткость клетки и связано с разницей между осмотическим давлением внутри и снаружи клетки. Осмотическое давление - это давление, необходимое для предотвращения диффузии жидкости через полупроницаемую мембрану, разделяющую два раствора, содержащие разные концентрации растворенных молекул.Реакция растительных клеток на воду является ярким примером значения тургорного давления. Когда растение получает достаточное количество воды, центральные вакуоли его клеток набухают по мере того, как жидкость собирается внутри них, создавая высокий уровень тургорного давления, который помогает поддерживать структурную целостность растения, а также поддержку клеточной стенки. Однако при отсутствии достаточного количества воды центральные вакуоли сжимаются и тургорное давление снижается, что ставит под угрозу жесткость растения, так что происходит увядание.

Растительные вакуоли также важны благодаря своей роли в молекулярной деградации и хранении. Иногда эти функции выполняются разными вакуолями в одной и той же клетке, одна из которых служит отсеком для расщепления материалов (подобно лизосомам, обнаруженным в клетках животных), а другая хранит питательные вещества, продукты жизнедеятельности или другие вещества. Было обнаружено, что некоторые материалы, обычно хранящиеся в вакуолях растений, полезны для человека, такие как опиум, резина и чесночный ароматизатор, и их часто собирают.Вакуоли также часто накапливают пигменты, придающие определенным цветам их цвет, которые помогают им привлекать пчел и других опылителей, но также могут выделять молекулы, которые являются ядовитыми, пахучими или неприятными для различных насекомых и животных, тем самым препятствуя их употреблению в пищу. растение.

НАЗАД К СТРУКТУРЕ ЯЧЕЙКИ

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2021, автор - Майкл В.Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт поддерживается нашим

Команда разработчиков графики и веб-программирования
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.
Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18.
Счетчик доступа с 1 октября 2000 г .: 1284548
Микроскопы предоставленные:

Vacuole - Определение, структура и функции

Vacuole Definition

Вакуоль - это органелла в клетках, которая удерживает различные растворы или материалы. Сюда входят растворы, которые были созданы и хранятся или выводятся, а также те, которые были фагоцитированы или поглощены клеткой.Вакуоль - это просто камера, окруженная мембраной, которая защищает цитозоль от содержимого внутри. Поскольку вакуоли окружены полупроницаемыми мембранами, они пропускают только определенные молекулы.

Структура вакуоли

Вакуоль имеет широкое определение и включает множество мембраносвязанных мешочков. Мембраны состоят из фосфолипидов, но каждый организм может использовать несколько разные фосфолипиды. В мембраны встроены белки, которые могут переносить молекулы через мембрану или придавать ей структуру.Различные комбинации этих белков позволяют различным вакуолям обрабатывать и удерживать различные материалы.

В каждом организме разная генетика заставляет разные белки встраиваться в мембрану вакуоли, которая пропускает разные молекулы и придает вакуолям разные свойства. Большинство растительных клеток эволюционировали, чтобы использовать вакуоли в качестве органелл хранения воды, которые обеспечивают клетке множество функций. Животные не полагаются на это водохранилище для жесткости своей формы и используют свои вакуоли для хранения различных продуктов, а также для экзоцитоза и эндоцитоза .

Функции вакуоли

Хранение воды

У растений большая вакуоль занимает большую часть клетки. Эта вакуоль окружена тонопластом, типом цитоплазматической мембраны, которая может растягиваться и заполняться раствором, известным как клеточный сок . Вакуоль также заполняется протонами из цитозоля, создавая кислотную среду внутри клетки. Затем вакуоль может использовать химический градиент, созданный для переноса материалов в вакуоль и из нее, тип движения, называемый движущей силой протона .Это включает движение воды и других молекул. Ниже приведено изображение растительной клетки и вакуоли внутри.

Давление тургора

Заводы используют свои вакуоли для второй функции, которая имеет первостепенное значение для всех растений. Вакуоль, когда она полностью заполнена водой, может находиться под давлением и оказывать давление на стенки клеток. Хотя сила в каждой ячейке мала, это тургорное давление позволяет ячейкам создавать форму и противостоять ветру, дождю и даже граду.Хотя древесные растения создают дополнительные белки и волокна, которые помогают им расти, многие недревесные растения могут достигать высоты нескольких футов только за счет тургорного давления.

Хотя это эффективный способ для растений структурировать себя, растение будет падать, когда баланс pH нарушен или им не хватает воды. Если вы видите, что комнатные растения поникли, убедитесь, что в них есть вода. Часто быстрый глоток заставляет их становиться набухшими за считанные часы. Если это не помогло, проверьте уровень pH почвы.Без правильных условий корни не могут впитывать воду или питательные вещества, которые хранятся в вакуолях клеток, и растение увядает. Измените pH, и растение станет жестким.

Эндоцитоз и экзоцитоз

Вакуоль используется всякий раз, когда большое количество вещества попадает через эндоцитоз или выводится через экзоцитоз. Многие клетки растений и животных принимают вещества и должны хранить их отдельно от цитозоля. Это может быть связано с тем, что вещества реактивны, и в этом случае они вызовут нежелательные реакции.Это также может быть связано с тем, что вещества будут мешать клеточным процессам, потому что они два больших. Лизосомы - это везикулы, используемые для поглощения веществ, которые необходимо переваривать. Иногда эти лизосомы могут сливаться, образуя большие пищеварительные пузырьки, способные переваривать питательные вещества в кислой среде, а затем переносить их в цитозоль или другие органеллы, которые будут использоваться. Этот процесс называется эндоцитозом и варьируется в зависимости от типа клеток.

В противоположном направлении многие клетки функционируют как секреторные клетки и должны производить и выделять большое количество различных веществ.Вещества производятся в эндоплазматическом ретикулуме, попадают в аппарат Гольджи, где их модифицируют и маркируют для распространения. Затем вещества можно поместить в пузырьки. Везикулы попадают в цитоплазму и могут сливаться в более крупную вакуоль перед тем, как вывести ее из организма. Это называется экзоцитозом. Вакуоли, которые переносят различные вещества туда и обратно, различаются по структуре в разных клетках и даже внутри клеток, когда они выполняют разные функции. Клетка животного может содержать множество вакуолей, которые выполняют множество функций.Пример животной клетки и ее вакуолей можно увидеть ниже, меньшая немеченая сфера будет везикулами. Когда они сольются вместе, они также будут считаться вакуолями.

Другие функции хранения

Вакуоли могут хранить множество различных типов молекул. Например, жировые клетки хранят огромное количество липидов в специализированных вакуолях. Это позволяет отдельным клеткам накапливать большое количество жира, который организмы могут использовать при нехватке ресурсов. Расширяемость вакуоли означает, что организм может набирать или терять вес без создания или потери слишком большого количества клеток.В других случаях вакуоли организмов используются для создания целых экосистем, в которых могут жить симбиотические организмы. Коралловые полипы часто поедают водоросли посредством эндоцитоза, но водорослям позволяют жить в вакуолях внутри коралла. Это позволяет кораллам получать кислород и питательные вещества, выделяемые водорослями.

  • Везикула - уменьшенная версия мембраносвязанной вакуоли, многие из которых могут сходиться, образуя вакуоль.
  • Лизосома - специальный пузырек, содержащий пищеварительные ферменты.
  • Экзоцитоз - Процесс выделения материала из клетки.
  • Эндоцитоз - Процесс поступления материалов в клетку.

Quiz

1. У некоторых фотосинтезирующих бактерий, известных как цианобактерии, большая часть клетки занята газообразным пространством. Мембрана, окружающая пространство, проницаема только для газов, поэтому цитозоль не может проникнуть в это пространство. Это накапливает газ в пространстве и помогает цианобактериям плавать.Бактерии должны плавать, чтобы оставаться на солнце и продолжать фотосинтез. Как называется эта органелла?
A. Лизосома
B. Везикула
C. Вакуоль

Ответ на вопрос № 1

C правильный. Цианобактерии - одни из немногих бактерий, у которых есть дополнительные мембраны внутри своей клетки. Эта вакуоль, хотя и не пропускает воду, все же представляет собой полупроницаемую мембрану, которая содержит определенный материал из остальной части клетки.Поскольку он такой большой, он не считается пузырьком. Кроме того, он не содержит пищеварительных ферментов, поэтому не является лизосомой.

2. Чеснок содержит мощную природную молекулу, которая снижает воспаление и способствует здоровью пищеварительной системы. Эта молекула, аллицин, образуется при смешивании фермента аллииназы и субстрата аллиина. Однако аллицин не существует до тех пор, пока чесночная клетка не раздавлена. Аллиназа находится в цитозоле. Где находится аллиин в клетке чеснока?
А. Также в цитозоле.
B. Хранят в вакуоли.
C. Внутри эндоплазматической сети.

Ответ на вопрос № 2

B правильный. Когда клетки чеснока раздавливаются или разрезаются, вакуоль разрушается, образуя аллицин при смешивании фермента и субстрата. Хотя некоторое количество аллиина может вырабатываться в эндоплазматическом ретикулуме, большая его часть будет храниться в вакуоли, поэтому эндоплазматический ретикулум может быть использован для производства других веществ.Таким образом, когда вакуоль разрушается вместе с клеткой, фермент может воздействовать на свой субстрат, создавая аллицин.

3. Что из перечисленного не может быть функцией вакуоли?
A. Хранение липидов, вырабатываемых клеткой, для выделения в организм.
B. Содержит ДНК организма.
C. Удерживает большое количество клеток во время переваривания.

Ответ на вопрос № 3

B правильный.Хотя ядро ​​похоже на вакуоль, именно органелла содержит ДНК. Ядро не является вакуолью, потому что ядерная мембрана очень специализирована, чтобы пропускать только определенные молекулы, включая мРНК, которая используется для преобразования генетического кода в белок. A и C являются функциями вакуоли. Вакуоли

- определение, структура, типы, функции и схема

Home »Клеточная биология» Вакуоли - определение, структура, типы, функции и схема

Вакуоли Определение

  • Вакуоль - это мембраносвязанная органелла, которая присутствует во всех клетках растений и грибов, а также в некоторых клетках протистов, животных и бактерий.
  • Самый заметный отсек в большинстве растительных клеток - очень большая заполненная жидкостью вакуоль. Большие вакуоли также обнаружены у трех родов нитчатых серных бактерий: Thioploca , Beggiatoa, и Thiomargarita .
  • Однако функция и значение вакуолей сильно различаются в зависимости от типа клетки, имеющей гораздо большее значение в клетках растений, грибов и некоторых простейших, чем у животных и бактерий.
  • В одной ячейке может быть несколько вакуолей.Каждая вакуоль отделена от цитоплазмы единой мембраной, называемой тонопластом.
  • Обычно они занимают более 30 процентов объема ячейки; но это может варьироваться от 5 до 90 процентов, в зависимости от типа ячейки.

Рисунок: Схема вакуолей

Структура вакуолей
  • Обычно они не имеют основной формы или размера; его структура меняется в зависимости от требований клетки.
  • В незрелых и активно делящихся растительных клетках вакуоли довольно мелкие. Эти вакуоли возникают первоначально в молодых делящихся клетках, вероятно, в результате прогрессирующего слияния пузырьков, происходящих из аппарата Гольджи.
  • Вакуоль окружена мембраной, называемой тонопластом или вакуолярной мембраной, и заполнена клеточным соком.
  • Тонопласт - это цитоплазматическая мембрана, окружающая вакуоль, отделяющая содержимое вакуоля от цитоплазмы клетки. Как мембрана, он в основном участвует в регулировании движения ионов вокруг клетки и изоляции материалов, которые могут быть вредными или представлять угрозу для клетки.
  • Вакуоли структурно и функционально родственны лизосомам в клетках животных и могут содержать широкий спектр гидролитических ферментов. Кроме того, они обычно содержат в своем клеточном соке сахара, соли, кислоты и азотистые соединения, такие как алкалоиды и антоциановые пигменты.
  • pH вакуолей растений может достигать 9-10 из-за большого количества щелочных веществ или всего 3 из-за накопления большого количества кислот (например, лимонной, щавелевой и винной кислот).

Типы

Запасные вакуоли:

  • Имеет ряд транспортных систем для перемещения различных веществ. В клетках животных и молодых растениях встречается ряд небольших вакуолей сока. В зрелых растительных клетках маленькие вакуоли сливаются в одну большую центральную вакуоль, которая занимает до 90% объема клетки.
  • Большая центральная вакуоль расширяет цитоплазму в виде тонкого периферического слоя.
  • Это устройство, способствующее быстрому обмену между цитоплазмой и окружающей средой.Жидкость, присутствующая в вакуолях сока, часто называется соком или вакуолярным соком.

Сократительные вакуоли:

  • Они встречаются в некоторых клетках протистана и водорослей, встречающихся в основном в пресной воде.
  • Сократительная вакуоль имеет очень растяжимую и складывающуюся мембрану. Он также подключен к нескольким каналам питания (например, Paramecium). Питательные каналы получают воду с отходами из окружающей цитоплазмы или без них. Их вливают в сократительную вакуоль.
  • Вакуоль набухает. Процесс называется диастолой. Набухшая сократительная вакуоль соприкасается с плазматической мембраной и разрушается. Коллапс называется систолой. Это выбрасывает содержимое вакуоля наружу.
  • Сократительные вакуоли участвуют в осморегуляции и экскреции.

Пылесосы для пищевых продуктов:

  • Они встречаются в клетках простейших простейших, некоторых низших животных и фагоцитах высших животных.
  • Пищевая вакуоль образуется в результате слияния фагосомы и лизосомы.Пищевая вакуоль содержит пищеварительные ферменты, с помощью которых перевариваются питательные вещества. Переваренные материалы попадают в окружающую цитоплазму.

Воздушные вакуоли (псевдовакуоли, газовые вакуоли):

  • Сообщалось только о прокариотах.
  • Воздушная вакуоль не является единым целым и не окружена общей мембраной. Он состоит из ряда более мелких субмикроскопических пузырьков. Каждая везикула окружена белковой мембраной и содержит метаболические газы.
  • Воздушные вакуоли не только удерживают газы, но и обеспечивают плавучесть, механическую прочность и защиту от вредных излучений.

Функции

Вакуоль для растений выполняет множество функций. В одной и той же клетке также часто присутствуют разные вакуоли с разными функциями.

  • Вакуоли растений могут хранить многие типы молекул. Он может действовать как органелла хранения как питательных веществ, так и продуктов жизнедеятельности.
  • Некоторые продукты, хранящиеся в вакуолях, имеют метаболическую функцию.Например, суккуленты открывают устьица и поглощают углекислый газ ночью (когда потери на транспирацию меньше, чем днем) и превращают его в яблочную кислоту. Эта кислота хранится в вакуолях до следующего дня, когда световая энергия может быть использована для преобразования ее в сахар при закрытых устьицах.
  • В частности, они могут связывать вещества, потенциально опасные для растительной клетки, если они присутствуют в большом количестве в цитоплазме.
  • Вакуоль выполняет важную гомеостатическую функцию в растительных клетках, которые подвержены широким изменениям в окружающей их среде.Например, когда pH окружающей среды падает, поток H + в цитоплазму сдерживается усиленным транспортом H + в вакуоль.
  • Многие растительные клетки поддерживают тургорное давление на удивительно постоянном уровне перед лицом значительных изменений тонуса жидкостей в их непосредственном окружении за счет изменения соматического давления цитоплазмы и вакуоли - частично за счет контролируемого разрушения и ресинтеза полимеров, таких как полифосфат в вакуоли и частично путем изменения
  • Увеличиваясь в размерах, вакуоли позволяют прорастающему растению или его органам (например, листьям) расти очень быстро и расходовать в основном только воду.
  • В семенах хранящиеся белки, необходимые для прорастания, хранятся в «белковых телах», которые представляют собой модифицированные вакуоли.

В других ячейках

  • В клетках грибов они участвуют во многих процессах, включая гомеостаз клеточного pH и концентрации ионов, осморегуляцию, накопление аминокислот и полифосфатов, а также процессы деградации.
  • В клетках животных вакуоли выполняют в основном второстепенные роли, помогая в более крупных процессах экзоцитоза и эндоцитоза.

Ссылки
  1. Verma, P. S., & Agrawal, V. K. (2006). Клеточная биология, генетика, молекулярная биология, эволюция и экология (1-е изд.). С.Чанд и компания ООО
  2. Альбертс, Б. (2004). Существенная клеточная биология. Нью-Йорк, Нью-Йорк: научный паб Garland.
  3. Кар, Д.К. и хальдер, С. (2015). Клеточная биология, генетика и молекулярная биология. Колката, Новое центральное книжное агентство
  4. Альбертс, Брюс, Джонсон, Александр, Льюис, Джулиан, Рафф, Мартин, Робертс, Кейт и Уолтер, Питер (2008).Молекулярная биология клетки (пятое издание), (Garland Science, Нью-Йорк), стр. 781
  5. http://www.biology4kids.com/files/cell_vacuole.html
  6. http://www.biologydiscussion.com/cell/vacuoles-in-cytoplasm-4-types-organelles/70424
  7. https://quatr.us/biology/vacuole-cell-biology.htm

Вакуоли - определение, структура, типы, функции и схема

Категории Клеточная биология Теги Воздушные вакуоли, Сократительные вакуоли, Пищевые вакуоли, Вакуоли сока, Вакуоли, Функции вакуолей, Структура вакуолей, Типы вакуолей Навигация по сообщениям

Что такое вакуоль? Понимание 4 основных функций

Что такое вакуоль и для чего она нужна? Вакуоль - это структура, обнаруженная в клетках животных, растений, бактерий, протистов и грибов. Это одна из крупнейших органелл в клетках, имеющая форму большого мешка. Вакуоли имеют простую структуру: они окружены тонкой мембраной и заполнены жидкостью и любыми молекулами, которые они принимают. Они похожи на везикулы, другую органеллу, потому что оба являются мембраносвязанными мешочками, но вакуоли значительно больше, чем везикулы, и имеют образуется при слиянии нескольких пузырьков.

Четыре основные функции вакуолей

Что делает вакуоль? Основная функция вакуолей - удерживать различные вещества и молекулы; они в основном действуют как единица хранения ячейки. Ниже приведены некоторые ключевые функции вакуолей, многие из которых связаны с хранением материалов, которые понадобятся ячейке позже или которые могут повредить ячейку и поэтому должны быть удалены:

  • Удалите и храните отходы, образующиеся во время аутофагии (когда часть клетки разрушается из-за возраста или повреждения)

  • Удалите и храните вредные посторонние продукты, чтобы они не повредили ячейку.

  • Накопительная вода

  • Хранить питательные вещества, такие как липиды, белки и углеводы

Однако точные функции вакуоли зависят от типа клетки, в которой она находится. В следующих разделах мы рассмотрим дополнительные функции, которые могут иметь вакуоли, в зависимости от того, находятся ли они в клетках животных, растений / грибов, бактерий или протистов.

Структура и функция вакуолей в клетках животных

Вакуоли в клетках животных в основном хранят вещества; они не так необходимы для расщепления веществ, потому что это делают лизосомы, еще одна органелла в клетках животных. Вакуоли в клетках животных обычно имеют небольшие размеры, и каждая клетка может содержать несколько вакуолей.Вакуоли могут накапливать различные вещества в зависимости от типа клеток, в которых они находятся. Например, в жировых клетках вакуоли часто содержат большое количество липидов.

Вакуоли в клетках животных также помогают в процессах эндоцитоза и экзоцитоза. Эндоцитоз - это когда вещества, которые не могут пассивно перемещаться через клеточную мембрану, активно переносятся в клетку. Эти вещества могут включать в себя все, от питательных веществ до токсинов и клеточного мусора. Экзоцитоз наоборот; это процесс активного перемещения молекул из клетки.

Во время этих процессов вакуоль - это место, где вещества хранятся или разрушаются до / после того, как они будут перемещены в / из клетки.

Структура и функции вакуолей в клетках растений и грибов

В отличие от клеток животных, клетки растений обычно содержат только одну вакуоль на клетку (часто называемую «центральной вакуолью»), и содержащиеся в них вакуоли намного больше, чем в клетках животных. Центральные вакуоли растительных клеток занимают огромный процент клетки, иногда более 90% клеточного пространства, хотя чаще встречается 30-50%.

Вакуоли зрелых растительных клеток окружает дополнительная тонкая мембрана, называемая тонопластом. Тонопласт помогает вакуоли удерживать свою структуру, так что вакуоль может сохранять свою форму. Вакуоли в клетках растений и грибов, однако, выполняют очень похожие функции; Вакуоли клеток грибов обычно намного меньше вакуолей клеток растений, и каждая клетка грибов может содержать более одной вакуоли (аналогично клеткам животных).

Вакуоли в клетках растений и грибов выполняют больше функций, чем вакуоли в клетках других типов ; они являются важной частью сохранения жизни и здоровья растений / грибов.Поскольку грибы и клетки растений не содержат лизосом, вакуоли в этих клетках также расщепляют больше материалов, чем в клетках животных. В дополнение к функциям, перечисленным в предыдущем разделе, вакуоли в клетках растений и грибов также:

  • Поддержание правильного pH: Вакуоль поддерживает кислотность цитоплазмы в клетке, так что ферменты могут расщеплять различные молекулы. Вакуоль снижает pH за счет перемещения протонов из цитозоля клетки в вакуоль.

  • Хранение воды: Вакуоль может использовать протонную движущую силу, химический градиент, используемый для перемещения материалов из клетки, для хранения воды, что позволяет растению дольше выживать в периоды засухи.

  • Поддерживать тургорное давление: Тургорное давление - это давление основной области клетки на стенку клетки. Это один из способов, с помощью которого растения и деревья не становятся вялыми, а становятся высокими и сильными. Подумайте о свежей хрустящей зелени салата и о вялой. Первые обладают повышенным тургорным давлением. Тонопласты в вакуолях контролируют тургорное давление, поддерживая определенный баланс ионов, который заставляет вакуоль набухать относительно клеточной стенки.

  • Отрегулируйте размер ячейки: Поскольку вакуоли в растительных клетках могут быть очень большими, они являются ключевой частью в определении того, насколько велика или мала определенная растительная клетка, что, в свою очередь, может влиять на размер различных частей растения.

На этом изображении вы можете увидеть, насколько больше вакуоль (большая синяя структура) в растительной клетке по сравнению с животной клеткой. Источник: Wikipedia commons

Структура и функция вакуолей в клетках бактерий

Не все типы бактерий имеют клетки, содержащие вакуоли, но те, которые имеют, в основном используются для хранения. Вакуоли особенно велики у некоторых видов серобактерий; В этих бактериях вакуоли могут занимать столько же места, сколько и вакуоли в растительных клетках, до 98% площади клетки.Эти вакуоли часто используются для хранения ионов нитрата для последующего использования клеткой.

У некоторых цианобактерий также есть проницаемые для газов вакуоли. Газы могут перемещаться в вакуоль или выходить из нее, что дает бактериям возможность контролировать свою плавучесть.

Структура и функция вакуолей в клетках протистов

Протисты содержат особый тип вакуолей, называемый сократительной вакуолью . Эта вакуоль не используется для хранения, а регулирует количество воды в клетке (известное как «осморегуляция»).Протисты, живущие в пресной воде, могут поглощать слишком много воды в свои клетки, что приводит к их разрыву. Сократительная вакуоль препятствует этому, сокращаясь и выталкивая воду из клетки.

У некоторых протистов одна сократительная вакуоль на клетку, у других - несколько. У жгутиконосцев, таких как Euglena, , сократительная вакуоль остается неподвижной внутри клетки, но у Amoeba, она меняет положение в зависимости от движений протиста. У Amoeba сократительных вакуолей также собирают отходы, производимые клеткой.

Резюме: определение вакуоли

Вакуоль - это органелла, которая обнаруживается во многих типах клеток, включая клетки животных, растений, грибов, бактерий и протистов. Основная функция вакуоли - хранить вещества, обычно либо отходы, либо вредные вещества, либо полезные вещества, которые понадобятся клетке позже.

Вакуоли наиболее важны в клетках растений, где они выполняют дополнительные функции, такие как поддержание надлежащего pH и тургорного давления, необходимых для роста растений.

Что дальше?

Теперь вы знаете о вакуолях, но как насчет остальной части клетки? Теория клеток - это ключевая биологическая концепция, которую вам необходимо знать, , и вы можете узнать о ней все в нашем подробном руководстве по теории клеток.

Есть ли у вас еще какие-то научные темы? Тогда вам повезло! Наши руководства научат вас множеству полезных тем, в том числе о том, как преобразовать градусы Цельсия в градусы Фаренгейта и какова плотность воды.

Какие уроки естествознания наиболее важны в средней школе? Ознакомьтесь с нашим руководством, чтобы узнать все классы средней школы, которые вам следует посещать.

Функции и структура вакуолей - дополнительное пространство для хранения

Поделиться - это забота!

Что такое вакуоль?

Вакуоль - это мембраносвязанная органелла (похожая на пузырек), которая присутствует во всех растительных клетках. В некоторых клетках животных и грибов также есть вакуоли, но они намного меньше по размеру.Большинство зрелых растительных клеток имеют одну большую центральную вакуоль , которая может занимать до 80% объема клетки, что делает вакуоль наиболее заметной органеллой в растительных клетках.

Благодаря хранению различных материалов центральная вакуоль сохраняет свой водный потенциал на уровне, равном потенциалу цитоплазмы, и поддерживает силу (тургорное давление) на клеточную стенку. Тургорное давление необходимо для поддержания растений в вертикальном положении.

[на этом рисунке] Анатомия растительной клетки.
Растительная клетка содержит большую вакуоль, занимающую большую часть растительных клеток; следовательно, он помогает расположить другие органеллы в клетках. Центральная вакуоль накапливает воду и питательные вещества и создает тургорное давление, чтобы поддерживать растения в вертикальном положении.


Строение вакуолей

Вакуоль - это мембраносвязанная, заполненная водой органелла, содержащая неорганические ионы и органические соединения. Вакуолярная мембрана, называемая тонопластом , содержит различные транспортеры.Эти транспортеры функционируют как насосы или клапаны, которые контролируют импорт и экспорт веществ через вакуолярную мембрану, в том числе

(1) Протонный насос - перемещайте ионы H + для регулирования значения pH клеток, что стабилизирует pH среды цитоплазмы.

(2) Аквапорины - контролируют водопроницаемость и регулируют тургор клеток.

(3) Переносчики ионов - контролируют поток определенных ионов, таких как ионы кальция, калия и натрия, которые поддерживают гомеостаз цитоплазмы.

Вакуоль растительной клетки не имеет определенной формы или размера; его структура меняется в зависимости от потребностей клетки.

Биогенез вакуолей

Вакуоли представляют собой сложные органеллы, биогенез которых остается неизвестным. Однако исследования подтвердили, что вакуоли собираются из более мелких пузырьков, которые происходят из аппарата Гольджи . Эти маленькие пузырьки сливаются вместе, образуя пре-вакуоли, которые являются предшественниками вакуолей. Непрерывное слияние этих предварительных вакуолей в конечном итоге приводит к образованию большой вакуоли.

[На этом рисунке] Рабочая модель образования вакуолей в клетках растений.
Вакуоли в основном образуются в результате слияния и созревания мелких пузырьков.
Источник фото: модифицировано исследователями ЧХК.


Где в ячейке находится вакуоль?

Большинство зрелых растительных клеток имеют одну большую центральную вакуоль, которая обычно занимает более 30% объема клетки. Он может занимать до 80% объема для определенных типов клеток и условий.

Из-за большого размера вакуоли она прижимает все содержимое цитоплазмы и органелл клетки к клеточной стенке. Хороший пример - поток цитоплазмы.

[на этом рисунке] Электронно-микроскопическое (ЭМ) изображение растительной клетки.
Большая вакуоль занимала большую часть пространства клетки и прижимала все содержимое цитоплазмы клетки к клеточной стенке.
Фото: UF


[На этом рисунке] Цитоплазматический поток в растительных клетках.
Цитоплазматический поток обеспечивает циркуляцию хлоропластов вокруг центральных вакуолей в растительных клетках. Это равномерно оптимизирует воздействие света на каждый хлоропласт, увеличивая эффективность фотосинтеза. Правое изображение - это реальный цитоплазматический поток хлоропластов в клетках Elodea.
Создано с BioRender.com


Какова биологическая функция вакуоли?

[На этом рисунке] Многогранная роль вакуолей растений.
Фото: Current Biology


Хранение

Вакуоли служат хранилищами растительных клеток. Жидкость (называемая клеточным соком) заключена в мембрану, называемую тонопласт . В жидкости есть пища и различные питательные вещества, включая сахара, минералы, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, ионы и специальные химические вещества. Вакуоль также функционирует как резервуар для клетки, чтобы хранить лишнюю воду. Регулирование содержания воды помогает поддерживать баланс осмотического давления и внутреннего значения pH внутри клеток.

В семенах, которые содержат много белков, таких как соевые бобы, вакуоли хранят белки в виде белковых тел, которые можно использовать при прорастании. В масличных семенах, таких как семена подсолнечника, липиды, хранящиеся в вакуолях (масляных тельцах), транспортируются в пероксисомах и метаболизируются для производства энергии для прорастания.

Оборона

У растений отсутствует иммунная система, но каждая клетка растения имеет собственное защитное оружие. Защитные белки и ферменты, которые могут убивать бактерии и вирусы, хранятся в вакуолях.В зависимости от целей вакуоли могут выполнять два защитных механизма.

Вирусные инфекции приводят к разрыву мембраны вакуоли и высвобождению ферментов в цитозоль, где они могут атаковать вирусы. Для бактерий вне клеток мембрана вакуоли сливается с клеточной мембраной; Затем ферменты вакуолей высвобождаются во внеклеточное пространство, где они могут убить патогенов, таких как бактерии .

Отсек

Большой размер вакуоли толкает все содержимое цитоплазмы клетки к клеточной стенке, таким образом удерживая хлоропласты ближе к свету.Иногда вакуоль может даже использоваться как отсек для хранения продуктов жизнедеятельности, поэтому остальная часть ячейки защищена от загрязнения. Можно с уверенностью сказать, что вакуоль - это универсальная органелла.

Вакуоль и тургор давления

Большая часть объема растительной клетки зависит от уровня воды в ее вакуоли. Надутые вакуоли позволяют растениям поддерживать такие структуры, как листья и цветы, благодаря тургорному давлению . Тургор клетки - это уровень гидростатического давления на клеточную стенку растительной клетки.Прирост и потеря воды в вакуолях зависят от того, сколько воды доступно растению. Сушильная установка потеряла большую часть воды, и вакуоли сжимаются. Он по-прежнему сохраняет свою основную структуру благодаря клеточным стенкам. Однако все растение выглядит подавленным из-за поникших листьев и хромающих стеблей. Когда растение находит новый источник воды, вакуоли снова наполняются, и растение восстанавливает свою структуру.

[На этом рисунке] Вакуоль, тургорное давление и внешний вид растения .
Когда растение получает достаточное количество воды, центральные вакуоли его клеток набухают по мере того, как жидкость собирается внутри них, создавая высокий уровень тургорного давления, который помогает поддерживать структурную целостность растений. Однако в отсутствие достаточного количества воды центральные вакуоли сжимаются, и тургорное давление снижается, что снижает жесткость растения, так что имеет место увядание.


Открытие и закрытие устьиц

Vacuole также играет уникальную роль в листьях.Во время фотосинтеза листья поглощают CO 2 и выделяют O 2 через устьица. Устьица (единственное число: стома) - это микроскопические пористые структуры на нижней стороне эпидермиса листа. Пара замыкающих клеток окружает каждую стому, и эти клетки контролируют открытие и закрытие устьичной поры между ними.

Защитные клетки регулируют открытие и закрытие в ответ на различные сигналы окружающей среды, такие как ритм дня / ночи, доступность CO 2 и температура.Устьица также регулируют прохождение молекул воды. Если бы устьица всегда были открыты, растения теряли бы слишком много воды из-за испарения с поверхности листьев; процесс называется транспирация .

Как замыкающие клетки контролируют открытие и закрытие устьиц? Чтобы открыть устьица, вакуоли увеличиваются за счет поглощения воды, которая, в свою очередь, изменяет их осмотическое давление. Чтобы закрыть устьица, вакуоли сжимаются из-за потери воды. Сторожевые ячейки имеют стенки ячеек, которые с внутренней стороны толще, чем с внешней стороны.Это неравномерное утолщение парных замыкающих клеток заставляет устьица открываться, когда они впитывают воду (раздутые вакуоли), и закрываются, когда они теряют воду (сморщенные вакуоли).

[На этом рисунке] Иллюстрация вакуоли, контролирующей открытие и закрытие устьиц.
Устьица на нижней стороне листа. Газообмен происходит при открытых устьицах. Устьица закрываются из-за сморщенной вакуоли, а открываются из-за раздутой вакуоли.


Как увидеть вакуоль под микроскопом

Хотя вакуоль не поглощает столько красителя, как другие органеллы клетки (вакуоль не содержит много окрашиваемых компонентов), вы все равно можете увидеть и изучить структуру вакуолей под сложным микроскопом.Хитрость заключается в использовании красителей, которые могут окрашивать клеточный сок внутри вакуоли.

Необходимый материал

  • Красители: Нейтральный красный - наиболее распространенный краситель для окрашивания вакуолей. В качестве альтернативы мы можем выбрать красители, чувствительные к pH. Уровень pH вакуоли зависит от разных типов растений и условий.
    Вы можете купить нейтральный красный на Amazon.
  • Образцы растений (корни, листья, кожица лука и т. Д.)
  • Предметные стекла и покровные стекла
  • Чашки Петри и пипетки
  • Пинцет, лезвия или микротомы
  • Составной микроскоп

Шаги

  1. Возьмите тонкий образец тканей растения.Можно попробовать очистить тонкий слой клеток кожи с помощью пинцета от листьев или кожуры лука. Если у вас ручной микротом, попробуйте разрезать стебель растения.
  2. Окрасьте образцы растений нейтральным красным раствором. Возможно, вам придется попробовать различные концентрации красителя и время окрашивания.
  3. Промойте образцы водой.
  4. Подготовьте установленный слайд для наблюдения.

Что вы увидите

При правильных условиях окрашивания нейтральный красный окрашивает только вакуоль живых растительных клеток, не окрашивая другие органеллы.Вакуоли имеют темно-красный цвет.

[На этом рисунке] Пример использования нейтрального красного для окрашивания свежих луковых клеток.
(A) Нейтральный красный окрашивает вакуоли только в жизнеспособных клетках. (B, C) Когда клетки повреждаются высоким давлением, целостность клеток теряется, и вакуоли утекают. Вы не увидите нейтрального красного окрашивания в незатронутых клетках.
Фотография предоставлена: Gonzalez ME et. al.


Кроме того, наличие флуоресцентных зондов позволяет изучать морфологию и физиологию вакуоли.Давайте посмотрим на некоторые флуоресцентные изображения ниже.

[На этом рисунке] Флуоресцентные изображения СЭ вакуолей.
BCECF - это химическое вещество, которое маркирует кислый просвет вакуоли. FM4-64 и MDY-64 могут метить липидные молекулы мембраны тонопласта. Если для окрашивания используются как BCECF, так и FM4-64 / MDY-64, можно визуализировать просвет и мембрану вакуолей.
Фотография предоставлена: Scheuring D. et. al.


[на этом рисунке] Флуоресцентные белки очень полезны для изучения вакуолей под флуоресцентным микроскопом.
Общая инженерия белков вакуолей, слитых с зелеными (GFP) или красными флуоресцентными белками (RFP), позволяет ученым изучать размер, количество и функцию вакуолей в различных тканях растений.
Фотография предоставлена: Frigerio L. et. al.


[на этом рисунке] Просвечивающий электронный микроскоп i c изображение вакуолей.
N - ядро, V - вакуоль.
Фото: Ногучи Т.et. al.


Сводка

  1. Вакуоли - это многофункциональные органеллы, которые обеспечивают хранение, защиту, хранение питательных веществ (белков или липидов), отделение (отделяют токсичные отходы от остальных клеток) и контроль открытия и закрытия устьиц.
  2. Взрослое растение содержит одну большую центральную вакуоль, которая занимает 30-80% объема клетки.

Номер ссылки

  1. «Вакуоли растений» Текущая биология
  2. «Вакуоли и органеллы хранения» Атлас структуры растительных клеток, стр. 89-106
  3. Количественная оценка целостности клеток в сырых и обработанных клетках паренхимы лука
  4. Окрашивание нейтральным красным для вакуолей растений

    Похожие сообщения

    Клеточная биология на обеденном столе - модель растительной клетки

    Клеточные органеллы и их функции

    Что такое потоковая передача цитоплазмы?

    Поделиться - это забота!

    вакуолей: определение, функции, структура | Sciencing

    Вакуоли - это один из типов микроскопических клеточных структур, называемых органеллами.И растительные, и животные клетки могут содержать вакуоли, но вакуоли гораздо более распространены в растительных клетках. Они также намного больше в растительных клетках и часто занимают много места внутри клетки.

    Клетки животных не всегда имеют вакуоль и в большинстве случаев никогда не имеют больших вакуолей, потому что это может нанести вред клетке и нарушить функционирование остальной части клетки. Вместо этого в клетках животных может быть несколько очень маленьких вакуолей.

    Вакуоли выполняют множество функций в обоих типах клеток, но они играют особенно важную роль для растений.

    TL; DR (слишком долго; не читал)

    Вакуоль - это тип органелл, присутствующих в эукариотических клетках. Это мешок, окруженный единственной мембраной, называемой тонопластом. Вакуоли выполняют множество функций в зависимости от потребностей клетки.

    В клетках животных они маленькие и обычно транспортируют материалы в клетку и из нее. В клетках растений вакуоли используют осмос для поглощения воды и набухания до тех пор, пока они не создадут внутреннее давление на стенку клетки. Это обеспечивает стабильность и поддержку клеток.

    Структура вакуоли

    Вакуоль - это разновидность органеллы, называемая пузырьком. Что отличает вакуоли от других видов пузырьков, так это их относительный размер и продолжительность жизни. Вакуоль представляет собой мешок, окруженный единственной мембраной, называемой тонопластом .

    Эта мембрана вакуоли структурно напоминает плазматические мембраны, окружающие каждую клетку. Клеточная мембрана постоянно регулирует, что входит и выходит из клетки, а что должно оставаться снаружи или внутри; он использует белковые насосы, чтобы подталкивать материю внутрь или наружу, и белковые каналы, чтобы позволить или заблокировать вход или выход вещества.

    Подобно плазматической мембране клетки, тонопласт также регулирует приток и отток молекул и микробов с помощью белковых насосов и белковых каналов. Однако тонопласт не регулирует входы и выходы в клетки, а вместо этого действует как охрана для того, какие виды веществ могут проходить в вакуоли и из них.

    Вакуоли могут изменять свою функцию в соответствии с потребностями клетки. Для этого их основная стратегия - изменить размер или форму.Например, растительные клетки часто имеют большую вакуоль, которая занимает значительную часть пространства внутри клетки, потому что вакуоль накапливает воду. Центральная вакуоль в растительных клетках часто занимает от 30 до 90 процентов площади клетки. Это количество меняется по мере изменения потребностей завода в хранении и поддержке.

    Роль вакуоли в эукариотических клетках

    Эукариотические клетки включают все клетки, которые имеют ядро ​​и другие мембраносвязанные органеллы.Эукариотические клетки участвуют в делении клеток в процессах митоза и мейоза. Напротив, прокариотические клетки обычно являются одноклеточными организмами, лишенными каких-либо мембраносвязанных органелл, и которые размножаются бесполым путем посредством бинарного деления. Все клетки животных и растений являются эукариотическими клетками.

    Здесь очень много видов растений и животных. Более того, для любого отдельного растения или животного обычно существует ряд различных систем и органов органов, каждая со своими типами клеток.

    Конкретные потребности клетки в очень адаптируемой вакуоли зависят от работы этой клетки и от условий окружающей среды в организме растения или животного в любой момент времени. Некоторые из этих функций вакуолей включают:

    • Хранение воды
    • Обеспечение барьера для веществ, которые необходимо отделить от остальной части клетки
    • Удаление, уничтожение или хранение токсичных веществ или отходов для защиты остальной части клетки
    • Удаление неправильно свернутых белков из клетки

    Роль вакуолей в клетках растений

    Вакуоли используются в растениях иначе, чем в животных или других организмах.Уникальные функции вакуолей в клетках растений помогают растениям выполнять многие задачи, например расти вверх на твердых стеблях, тянуться к солнечному свету и получать от него энергию, а также защищаться от хищников и засух.

    Растительные клетки обычно содержат одну большую вакуоль, которая заполняет больше места внутри клетки, чем любая другая органелла. Вакуоль растительных клеток состоит из тонопласта, который образует мешок вокруг жидкости, называемый клеточным соком . Клеточный сок содержит воду и ряд других веществ.Они могут включать:

    • Соли
    • Ферменты
    • Сахара и другие углеводы
    • Липиды
    • Ионы

    Клеточный сок также может содержать токсины, которые вакуоль помогла удалить из остальной части клетки. Эти токсины могут действовать как механизм самозащиты некоторых растений от травоядных.

    Концентрация ионов в клеточном соке является полезным инструментом для перемещения воды в вакуоль и из нее посредством осмоса. Если концентрация ионов в вакуоли выше, вода перемещается через тонопласт в вакуоль.Если концентрация ионов выше в цитоплазме вне вакуоли, вода выходит из вакуоли. Вакуоль увеличивается или уменьшается по мере того, как вода перемещается в нее или выходит из нее.

    Процесс осмоса для управления размером вакуоли приводит к желательному внутреннему давлению на клеточную стенку. Это известно как давление тургора , и оно стабилизирует клетку и увеличивает структуру растения. Повышение тургорного давления вакуоли также может помочь стабилизировать клетку в периоды роста клеток.Большая вакуоль также выполняет функцию поддержания клеточной структуры, загоняя другие органеллы в их оптимальные места внутри клетки.

    Роль вакуоли в клетках животных

    В то время как вакуоли растений легко идентифицировать из-за большого объема пространства, которое они занимают внутри клетки, животным клеткам не выгодна большая центральная вакуоль. Это особенно верно, потому что клетки животных не имеют клеточной стенки, обеспечивающей противодействие тургорному давлению большой вакуоли, и клетки животных в конечном итоге лопаются.Клетки животных могут не иметь вакуолей или иметь несколько вакуолей, в зависимости от функции и потребностей клетки.

    Вместо того, чтобы действовать как структурные элементы, вакуоли в клетках животных имеют небольшие размеры и проводят большую часть своего времени, обеспечивая транспортировку в клетку и из клетки для различных органических материалов. Есть два вида транспорта, который обеспечивают вакуоли: экзоцитоз и эндоцитоз .

    Экзоцитоз - это метод, с помощью которого вакуоли перемещают материалы из клетки.Эти материалы часто представляют собой нежелательные материалы, такие как отходы или молекулы, предназначенные для других клеток или внеклеточной жидкости. Во время экзоцитоза вакуоли подготавливают некоторые молекулы для выпуска сигналов, которые будут получены другими клетками, которые будут извлекать эти молекулы.

    Эндоцитоз - это процесс, обратный экзоцитозу, при котором вакуоли помогают переносить органические вещества в животную клетку. В случае сигнальных молекул, которые были упакованы и высвобождены вакуолью клетки, вакуоль другой клетки может получить молекулу и доставить ее в клетку.

    Эндоцитоз - важная функция вакуоли в клетках животных, потому что она способствует иммунитету от заразных болезней. Вакуоли могут переносить бактерии и другие микробы в клетки, сохраняя при этом безопасность остальной части клетки. Внутри вакуоли ферменты разрушают опасные патогены.

    Вакуоли также защищают животных от болезней и опасностей таким же образом, расщепляя потенциальные пищевые и другие токсины, а барьер тонопласта защищает молекулы-вредители от остальной части клетки.

    Вакуоль (растения) | Британское общество клеточной биологии

    Краткий обзор: Вакуоль - это заключенный в мембрану мешок, заполненный жидкостью, обнаруживаемый в клетках растений, в том числе грибов.
    Вакуоли могут быть большими органеллами, занимающими от 30% до 90% объема клетки.
    Вакуоли, по-видимому, выполняют три основные функции:

    1. способствует повышению жесткости установки, используя воду для развития гидростатического давления
    2. хранить питательные и непитательные химикаты
    3. расщепляют сложные молекулы.

    Вакуоль - это нечто большее, чем может видеть глаз
    Название «вакуоль» происходит от латинского слова «vacuus», означающего «пустой», и, к сожалению, именно так вакуоли появляются на многих препаратах для слайдов и на фотографиях. Тот факт, что вакуоли заполнены жидкостью и что разные вакуоли в одной и той же ячейке могут содержать разные химические вещества, обычно не виден.

    Гибкое пространство, но никогда не пустое
    Мембранный барьер, называемый тонопластом, ограничивает каждую вакуоль.Эта мембрана примечательна тем, что она может окружать небольшое количество жидкости, а затем, после короткого промежутка времени, в течение которого впитывается вода, растягивается, превращаясь в органеллу, занимающую до 95% объема клетки. И все это происходит без потери целостности тонопласта как активной мембраны. В этом процессе все другие органеллы в клетке без повреждений прижимаются к твердой клеточной стенке целлюлозы.

    Состояние вакуолей растительных клеток показывает, нужно ли вам поливать сад.
    Клетка, в которой вакуоль содержит всю необходимую воду, считается набухшей.
    Состояние увядания свидетельствует о нехватке воды и считается, что клетка потеряла свой тургор.
    Завязывающее жарким летним днем ​​растение может «подняться» вечером, а вот увядающее вечером или утром растение нуждается в поливе!

    Вакуоли способствуют росту
    Относительно высокое гидростатическое давление, создаваемое вакуолями, также способствует удлинению клеток, но только тогда, когда клеточная стенка становится достаточно мягкой, чтобы происходило расширение.

    Химические вещества помогают создавать «клеточное давление»
    Химические вещества в вакуоли, образующие концентрированный раствор, создают гидростатическое давление, создаваемое в растительных клетках.Некоторые из этих химических веществ образуют ионы, и действие этой системы заключается в создании высокого осмотического давления. Именно это высокое осмотическое давление способно «втягивать» молекулы воды через тонопласт до тех пор, пока клетка не станет набухшей.

    Вакуолярная мембрана является селективной мембраной
    Вакуолярная мембрана или тонопласт представляет собой селективную мембрану, и прохождение химических веществ через нее контролируется в обоих направлениях. Вода может свободно входить и выходить, но другие небольшие молекулы остаются внутри вакуоли.

    Молекулы тоже требуют входных билетов.
    Многие белки, попадающие на цитоплазматическую поверхность вакуоли, синтезируются мембранно-связанными рибосомами грубого эндоплазматического ретикулума и транспортируются в вакуоль через аппарат Гольджи. В аппарате Гольджи им дают комбинированные «адресная метка и билет». «Адресная» часть метки на белке направляет его в вакуоль, а часть «билет» помогает ему получить доступ.

    Вакуолярная мембрана также работает как протонный насос
    Часть вакуолярной мембраны работает как протонный насос и использует энергию аденозинтрифосфата (АТФ) для перекачки ионов H + в содержимое вакуоли.Это поддерживает внутри него кислотные условия.

    Хранение ваших отходов на территории может привлечь и отпугнуть
    У растений, в отличие от животных, нет хорошо развитой выделительной системы, но у них есть вакуоли, а вакуоли обеспечивают безопасное место для хранения.
    Когда химические вещества производятся на заводах, они могут храниться временно или постоянно. Часто это делается в вакуолях. Список химикатов обширен и включает пигменты лепестков цветов, латекса, наперстянки наперстянки, смол, алкалоидов, таких как опиум, и химикатов чеснока.Некоторые считают, что пигменты, производящие осенние краски, являются отходами, которые теряются лиственными растениями при опадении листьев.

    Пигменты на лепестках явно привлекательны и тесно связаны с процессом опыления. Некоторые химические вещества в растениях неприятны и действуют как отпугивающее средство для некоторых животных. Это может дать им некоторую степень защиты от употребления в пищу.

    Vacuoles - ресурс для следующего поколения
    Белки, жиры и углеводы могут безопасно храниться в вакуолях клеток-хранилищ семян в течение многих лет для использования при прорастании.Вегетативное размножение клубнями, корневищами и луковицами в значительной степени зависит от хранения пищевого материала в вакуолях для следующего поколения.

    Вакуоли и лизосомы имеют схожие функции
    Вакуоли в клетках растений в некоторых отношениях эквивалентны лизосомам в клетках животных. Окружающая среда внутри вакуоли слабокислая (pH около 5,0), в то время как остальная часть цитозоля слабощелочная (pH около 7,2). В этих условиях ферменты кислой гидролазы в вакуолях разрушают большие молекулы, отправляемые туда для утилизации.Эти «продукты распада» затем задерживаются в вакуоли, которая действует как хранилище, до тех пор, пока растение не будет съедено, листья не опадут или растение не погибнет.

    Сводка

    • Вакуоль часто считается растительным эквивалентом лизосомы в клетках животных. С точки зрения его способности разрушать большие молекулы в кислотных условиях, это, безусловно, так.
    • Vacuoles имеют возможность вносить свой вклад в жесткость установки; удлинению клеток и переработке и хранению отходов.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *