Название вакуоли происходит от латинского «vacuus», что значит «пустой». Но не нужно торопиться и относить вакуоли в разряд пустых и ненужных. Это небольшие или крупные полости, которые присутствуют в животных, растительных клетках и многоклеточных организмах.
Что такое вакуоли?
Похожие на мелкие пузырьки или крупные полости, вакуоли образуются на участках эндоплазматической сети и комплекса Гольджи. От цитоплазмы они отделены мембраной, которая сохраняет их внутреннее содержимое: жидкость с растворенными в ней веществами.
Животные клетки содержат небольшие по размеру вакуоли, похожие на маленькие пузырьки. В растительных клетках расположена одна большая, центральная вакуоль, которая занимает значительный объем.
Строение
Вакуоль устроена довольно просто. Ее однослойная мембрана называется тонопластом. Внутри вакуоли находятся растворенные в воде
Тонопласт не изолирует полностью внутреннее содержимое. Он содержит поры, через которые поступает вода и другие вещества. «Плотный пузырек» давит на цитоплазму, придавая клетки тургор, поддерживая ее в упругом состоянии.
На заметку:В молодых клетках содержится несколько небольших вакуолей в виде пузырьков. С возрастом они сливаются, и в клетке остается одна большая вакуоль, которая занимает много места: до 90% от общего объема клетки.
Функции
Вакуоли выполняют разнообразные функции. Это зависит от конкретной клетки, в которой они находятся. Если это одноклеточный организм – роль одна, растительная клетка – роль другая. Если обобщить, то вакуоль выполняет следующие задачи:
На заметку:Вакуоли выводят из клетки токсичные соединения, такие, как тяжелые металлы и гербициды. За счет внутренней, кислой среды эти органоиды расщепляют крупные макромолекулы, которые засоряют цитоплазму.
Основные функции вакуолей представлены в таблице:
Тип вакуоли
Строение, расположение. Функции
Запасающая
В клетках плодов, семян, корневищ многих растений, и некоторых тканей животных, разрастаясь, занимает почти весь объём
Расположена в клетках животных, губок, микроорганизмов. Быстро меняет объём и форму.
В клетках животных и одноклеточных организмов. Отличается формой (у инфузорий — напоминает звёздочку).
Обычна для клеток растений с плавающими на воде листьями, ряски, плавучих микроводорослей наподобие спирулины, некоторых водных животных.
В клетках многих растений, насекомых, рыб (фугу), ядовитых животных. Содержит алкалоиды, полифенолы и прочее (пример: соланин зелёных картофельных клубней).
Вакуоль в животной клетке
Вакуоли – органоиды, типичные для растений и грибов, встречаются они и в животных клетках. Здесь они представлены небольшими пузырьками, «плавающими» в цитоплазме.
В животных клетках вакуоли – это по сути лизосомы, которые содержат ферменты и способны к процессам фагоцитоза и пиноцитоза. Они переваривают питательные частицы и отмершие элементы клетки. Вакуоли запасают вещества, переваривают пищевые частицы и питательные растворы, а также регулируют содержание воды и солей.
Вакуоль в растительной клетке
В клетках растений вакуоль – важный по значению органоид. Она крупных размеров и занимает до80-90% от объема клетки. Растительный органоид:
Клетка нуждается в вакуолиях. Этот органоид важен для пищеварения, водно-солевого обмена, детоксикации (очищения организма от токсинов), роста и развития клеток. Вакуоль – важная составная часть растительной клетки. Важна она и для простейших, грибов, и для многоклеточных организмов. Вакуоль не содержится в вирусах и фагах.
Различают пищеварительные и сократительные (пульсирующие) вакуоли, регулирующие осмотическое давление и служащие для выведения из организма продуктов распада.
Связанные понятия
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Бактериа́льная кле́тка обычно устроена наиболее просто по сравнению с клетками других живых организмов. Бактериальные клетки часто окружает капсула, которая служит защитой от внешней среды. Для многих свободноживущих бактерий характерно наличие жгутиков для передвижения, а также ворсинок.
Принцип компартментализации клеток эукариот постулирует, что биохимические процессы в клетке локализованы в определённых отсеках, покрытых оболочкой из бислоя липидов. Большинство органоидов в эукариотической клетке являются компартментами — митохондрии, хлоропласты, пероксисомы, лизосомы, эндоплазматический ретикулум, ядро клетки и аппарат Гольджи. Внутри ряда компартментов (в том числе ядра) выделяются также субкомпартменты, различающиеся по форме и функциям.
Зооспо́ра (др.-греч. ζῷον — животное и σπορά — посев, семя), или зоогони́дий, или бродя́жка — стадия жизненного цикла многих водорослей и некоторых низших грибов. Представляют собой жгутиконосцев, перемещающихся в жидкой среде с помощью биения одного или нескольких жгутиков. Многие водоросли на этой стадии обладают хроматофором, стигмой и сократительными вакуолями. Зооспоры некоторых желто-зелёных водорослей обладают многочисленными ядрами и несколькими парами жгутиков (синзооспоры).
Сократительные вакуоли («звезды») впервые наблюдали Спалланцани (1776 г.) в простейшие, хотя ошибочно принимается за органы дыхания. Dujardin (1841) назвал эти «звезды» вакуоли. В 1842 г. Schleiden применили термин для растительных клеток, чтобы отличить структуру с клеточным соком от остальной части протоплазма. [4] [5] [6] [7]
В 1885 г. де Фрис назвал вакуумную мембрану тонопластом. [8]
Функция
Функция и значение вакуолей сильно различаются в зависимости от типа клетки, в которой они присутствуют, и имеют гораздо большее значение в клетках растений, грибов и некоторых протистов, чем клетки животных и бактерий. В общем, к функциям вакуоли относятся:
Вакуоли также играют важную роль в аутофагия, поддерживая баланс между биогенез (производство) и деградация (или оборот) многих веществ и клеточных структур в определенных организмах. Они также помогают в лизис и рециркуляция неправильно свернутых белков, которые начали накапливаться в клетке. Томас Боллер [11] и другие предположили, что вакуоль участвует в разрушении вторжения бактерии и Роберт Б. Меллор Предлагаемые органоспецифические формы играют роль в «жилье» симбиотических бактерий. У протистов, [12] вакуоли имеют дополнительную функцию хранения пищи, которая была поглощена организмом, и помогают клетке в процессе пищеварения и утилизации отходов. [13]
В клетках животных вакуоли выполняют в основном подчиненные роли, помогая более крупным процессам экзоцитоз и эндоцитоз.
Вакуоли животных меньше, чем их аналоги в растениях, но обычно их больше. [14] Есть также животные клетки, не имеющие вакуолей. [15]
Сальмонелла способен выжить и размножаться в вакуолях нескольких млекопитающее вид после поглощения. [18]
Вакуоль, вероятно, развивалась несколько раз независимо, даже в пределах Viridiplantae. [14]
Типы вакуолей
Газовые вакуоли
Центральные вакуоли
Самый зрелый клетки растений имеют одну большую вакуоль, которая обычно занимает более 30% объема клетки и может занимать до 80% объема для определенных типов клеток и условий. [23] Нити цитоплазма часто пробегают через вакуоль.
Помимо хранения, основная роль центральной вакуоли заключается в поддержании тургор давление на клеточная стенка. Белки, содержащиеся в тонопласте (аквапорины) контролировать поток воды в вакуоль и из нее через активный транспорт, накачка калий (K + ) ионы внутрь и наружу вакуоля. Из-за осмос, вода будет диффундировать в вакуоль, оказывая давление на клеточную стенку. Если потеря воды приводит к значительному снижению тургорного давления, клетка буду плазмолиз. Тургорное давление со стороны вакуолей также необходимо для удлинения клеток: поскольку клеточная стенка частично разрушается под действием экспансиныменее жесткая стенка расширяется за счет давления изнутри вакуоли. Тургорное давление, оказываемое вакуолью, также важно для поддержания растений в вертикальном положении. Другая функция центральной вакуоли состоит в том, что она прижимает все содержимое цитоплазмы клетки к клеточной мембране и, таким образом, сохраняет хлоропласты ближе к свету. [25] Большинство растений хранят химические вещества в вакуоли, которые вступают в реакцию с химическими веществами в цитозоле. Если ячейка сломана, например, травоядное животное, то два химиката могут вступить в реакцию с образованием токсичных химикатов. В чесноке Alliin и фермент аллииназа обычно разделены, но образуют аллицин если вакуоль нарушена. Подобная реакция отвечает за производство син-пропантиаль-S-оксид когда лук вырезаны. [ нужна цитата ]
Сократительные вакуоли
Сократительные вакуоли представляет собой специализированную осморегуляторную органеллу, которая присутствует у многих свободноживущих протистов. [27] Сократительная вакуоль является частью комплекса сократительной вакуоли, который включает радиальные рукава и спонгиом. Комплекс сократительной вакуоли периодически сокращается, чтобы удалить лишнюю воду и ионы из клетки, чтобы сбалансировать поток воды в клетку. [28] Когда сократительная вакуоль медленно впитывает воду, сократительная вакуоль увеличивается, это называется диастолой, и когда она достигает своего порога, центральная вакуоль сжимается, а затем периодически сжимается (систола), выделяя воду. [29]
Пищевые вакуоли
Пищевые вакуоли органеллы обнаружены в Инфузории, и Плазмодий falciparum, простейший паразит, вызывающий Малярия.
