Вакуоль растительной клетки

Вакуоли – это органеллы, которые встречаются в разных типах клеток. Они представляют собой закрытые структуры, наполненные жидкостью и отделенные от цитоплазмы мембраной. Клеточные вакуоли играют решающую роль в поддержании клеточных процессов, таких как хранение питательных веществ, их детоксикация и удаление отходов и веществ из окружающей среды.

История открытия и изучения

Изучение вакуолей началась в конце 18 века. Луиджи Спалланцани, католический священник, биолог и физиолог, придумал термин «звезды» для описания простейших организмов с сократительной вакуолами. Термин «вакуоля» был предложен французским натуралистом Феликсом Дюжарденом в 1841 году, а немецкий ботаник Маттиас Шляйден внес его в ботаническую номенклатуру на следующий год. Ханс де Фриз определил мембрану вакуолей как жизненно важный орган, который он назвал «тонопластом» в 1885 году, узнав о его важности.

Образование

Мембранные пузырьки в начале клетки отвечают за образование вакуолей, которые создаются в свою очередь провакуолами. Вакуоли выглядят как большие пузыри, занимающие значительную часть объема клетки, особенно в растительных клетках. Они окружены мембраной-тонопластом, которая защищает клетку. Клеточный сок, концентрированный раствор нескольких веществ, находится внутри вакуолей.

Мембрана – тонопласт вакуоли проницаема, и благодаря этому в вакуоль поступает вода, создавая давление на окружающую цитоплазму. Это давление, известное как тургорное, помогает растительным клеткам сохранять жесткость и прямоту, способствуя их росту.

Строение

Вакуоли – это структуры, состоящие из нескольких компонентов. Тонопласт представляет собой клеточную мембрану, которая окружает вакуоли, отделяет их от цитоплазмы клетки и регулирует обмен веществ между вакуолями и окружающей средой. Смесь воды и ряда растворенных органических и неорганических материалов, известных как сок вакуолей, находится внутри вакуоли.

Вакуумный сок вырабатывается путем хранения питательных веществ и регулирования внутренней среды клетки, что способствует положительному эффекту хранения азота. Они участвуют в переносе материалов через мембрану, защищают форму вакуоли и регулируют объем мембраны.

Этот двойной липидный слой называется вакуольной мембраной, и он служит для защиты вакуоли и регулирования метаболизма пищи и энергии внутри нее.

Вакуоли представляют собой хорошо адаптированные и сложные структуры, которые выполняют многочисленные функции в клетках растений и других организмов.

Функции

Вакуоль – это важная структура, которая выполняет различные функции в клетке. Она содействует сохранению формы клетки благодаря тургорному давлению, создаваемому водой внутри вакуоли. Это обеспечивает упругость и определенную форму клетки.

Одна из важных функций вакуоли – содействие росту клетки. Когда вакуоль заполняется новыми веществами, она увеличивается в объеме и «заставляет» клетку расти.

Также вакуоль является складом полезных веществ. В ней хранятся питательные соединения, которые могут быть использованы клеткой по мере необходимости. Вакуоль также играет роль в утилизации отработанных молекул. Благодаря кислой среде клеточного сока, она способна разрушать токсичные вещества, которые могут быть вредными для клетки.

Огромный пузырь – это вакуоль

Некоторые растения используют вакуоль для формирования и выделения специальных веществ. Например, они могут содержать яды или другие вещества, которые служат защитой от животных. Эти вещества образуются внутри вакуоли.

Также вакуоль выполняет функцию разрушения отмирающих клеток. В определенный момент вакуоль лопается, и ферменты, хранящиеся в ней, разрушают цитоплазму и всю клеточную структуру. Этот процесс называется автолизом.

В клеточном соке вакуоли содержатся пигменты, придающие листьям и плодам окраску. Это способность вакуоли осуществлять пигментацию.

Также вакуоли играют важную роль в прорастании семян. Они хранят необходимые для роста семян ценные вещества.

Могут существовать разные вакуоли, и их типы варьируются в зависимости от их функций и характеристик. Сократительные вакуоли, которые контрактуются клеткой, удаляют избыток воды и веществ из клетки, перекачивая вакуоли. Пищеварительные вакуоли отвечают за распад сложных молекул и хранение питательных веществ.

Вакуоли необходимы для выживания клетки и ферментативных свойств. Он играет роль в метаболизме воды через соль, в пищеварении, в детоксикации, а также в делении и развитии клеток. Растительные клетки являются наиболее частым хозяином вакуолей, но эти небольшие структуры могут существовать и в клетках человека, животных и простых организмов.

Типы вакуолей

Вакуоли являются важными органеллами в клетках растений. Они занимают большую часть объема клетки и выполняют несколько функций внутри клетки. Клетки зрелых растений содержат центральные вакуоли, которые представляют собой крупные органеллы, содержащие различные вещества. Помимо регулирования осмотического давления, они также служат тургорными клетками и способствуют росту растений.

Регулированию плавучести для различных водных бактерий помогают газовые вакуоли, также известные как воздушные вакуоли или аэросомы, которые представляют собой небольшие разветвленные газовые вакуоли, расположенные на поверхности воды. Организмы получают водное положение, которое лучше всего подходит для интенсивности света, концентрации растворенного кислорода и содержания питательных веществ.

Усадочные вакуоли, или пульсирующие вакуоли, присутствуют в одноклеточных организмах. Их содержимое иногда выбрасывается во внешнюю среду, включая продукты жизнедеятельности и деления клеток. Сократительные вакуоли, которые сжимаются в простейших организмах, также могут регулировать осмотическое давление в их самых маленьких членах.

Пищеварительные вакуоли присутствуют в пищеварительной системе простейших организмов, таких как инфузории, которые имеют пищеварительную систему, содержащую капсулоподобное вещество. Они заключают в себе пищевой комок, в результате чего образуются мембранные пузырьки. Через стенку вакуоли питательные вещества, захваченные вакуолей, преобразуются в растворимое состояние и переносятся в протоплазму для удержания в вакуоли. Внутренние клеточные движения осложняются из-за наличия мембранных пузырьков. Вакуоли могут использоваться для удаления непереваренных остатков. Новая пищеварительная вакуоль создается каждые 2 минуты.

Особенности

Вакуоли, которые производят клеточный сок в растительных клетках, вырабатываются цитоплазмой и проявляют различные атрибуты, в том числе клеточные сокоподобные вещества. Он не имеет внутренней структуры, более вязкий, чем вода, и поэтому оптически пуст. Состав и концентрация клеточного сока могут различаться в зависимости от возраста, типа, функции и состояния клеток и тканей, а также условий жизни и типа растений, которые влияют на его состав.

Вода является основным компонентом клеточного сока, который растворяет различные минеральные и органические соединения, включая углеводы, органические кислоты и их составляющие вещества, такие как соли, аминокислоты, белки, пигменты и гликозиды. Растворы коллоквида присутствуют либо в виде истинных растворов, либо в виде коллоидных, а также могут принимать форму форменных включений, таких как зерна алейрона, кристаллические гидраты оксалата кальция или капли, такие как эфирные масла.

Минеральные и органические кислоты, наряду с минеральными ионами, необходимы для осмотических процессов клетки. Микропрепараты могут обнаруживать красители, потому что с ними могут взаимодействовать несколько соединений клеточного сока. Реакция клеточного сока может быть слабокислой, нейтральной или реже щелочной. Минеральные вещества играют важную роль в изменении физико-химического состояния коллоидов и оказывают прямое влияние на внутреннюю архитектонику клетки. Они оказывают токсическое и антитоксическое действие на живые ткани и органы, выполняют функции катализаторов биохимических реакций и влияют на поддержание тургора и проницаемости клетки. Минеральные элементы, особенно микро- и ультрамикроэлементы, такие как медь, марганец, бор, сера, йод и другие, входят в состав высокоактивных комплексных соединений и принимают участие в обмене веществ в растении.

Интересный факт! Для нормальной жизнедеятельности растения необходимо 19 основных питательных элементов, 16 из которых являются минеральными.

Отличие вакуоли растительной клетки от животной

Вакуоли присутствуют как у растительных, так и у животных клеток, и служат органеллами, в которых хранятся отходы жизнедеятельности, питательные вещества и вода. Однако есть некоторые различия между вакуолями растительных и животных клеток. У растительных клеток имеется одна большая вакуоль, окруженная мембраной, в то время как в животных клетках имеется несколько вакуолей меньшего размера.

Интересный факт! Вакуоль в растительных клетках может заполнять почти 90 процентов объема клетки.

Функция хлоропластов заключается в осуществлении фотосинтеза. Поскольку фотосинтез возможен только в растительных клетках, хлоропласты присутствуют только в растительных клетках. Под микроскопом хлоропласты обладают зеленым цветом, так как содержат хлорофилл – природный зеленый пигмент. Один из самых быстрых способов отличить растительную клетку от животной – это осмотреть неокрашенную клетку под микроскопом. Если обнаружены зеленые органеллы, то это говорит о том, что это растительная клетка.

Центриоль – это клеточная структура, которая встречается в большинстве животных клеток. Хотя она также присутствует у некоторых низших форм растений, большинство растений лишены такой бочкообразной структуры. Центриоль обычно состоит из девяти наборов по три микротрубочки, которые являются белками, составляющими цитоскелет клетки. Центриоль помогает организовывать митотическое вещество, структуру, которая разделяет хромосомы во время клеточного деления. Она также важна в процессе, известном как цитокинез, при котором клетка делит свою цитоплазму между двумя вновь образованными дочерними клетками после митоза и мейоза. Если под микроскопом видна бочкообразная структура в клетке, то, скорее всего, эта клетка животного происхождения, если при этом нет видимости зеленых органелл. Иначе это указывает на низкую растительную клетку.

Роль вакуоли в растительной клетке

Вакуоли в растительных клетках выполняют дополнительные функции, такие как защита. Некоторые растения используют вакуоли для выделения особых химических веществ, ядовитых или неприятно пахнущих для некоторых животных, чтобы защитить себя.

Кроме того, у многих растений вакуоли отвечают за прорастание семян. В вакуолях хранятся необходимые для роста семян важные белки, углеводы и жиры. Вакуоли, таким образом, служат источником питательных веществ для семян на время их прорастания.