Характеристики и функции на вакуолата в растителните клетки. Какво е храносмилателна вакуола: структура и основни функции За какво е отговорна вакуолата в клетката

вакуола -е централният компонент на жива клеткаи изпълнява някои жизненоважни функции.

Структурата му се различава от другите клетъчни структури, вътре във вакуолата има свободно пространство и мембраната му има пропусклива структура.

Във вътрешността си вакуолата е пълна с определен воден разтвор (т.нар. клетъчен сок), съдържащ необходимите хранителни вещества или отпадъчни продукти, като пигменти, които се оцветяват в различни цветовегорски плодове, цветя и други растителни органи, минерални соли, различни захари или отпадъчни продукти.

Тези органели принадлежат към едномембранни клетъчни структури. Някои структури са постоянни, докато други се появяват за някаква функция.

Те възникват в резултат на разпространението на везикули от апарата на Голджи и ендоплазмения ретикулум.

Има три вида органели:

1. храносмилателни - това са непостоянни компоненти, които се появяват, когато едноклетъчните животни (или онези организми, които се хранят чрез фагоцитоза или пиноцитоза) улавят храна. Те преглъщат, усвояват храната и усвояват хранителни вещества. Този органоид може да се сравни с човешкия стомах, той също смила уловени микроби или водорасли;
2. контрактилен е мрежа от канали и изпълнява функцията за абсорбиране на необходимата течност и отстраняване на нежеланата вода. Някои учени предполагат, че тази органела участва в дишането;
3. в растителната клетка това са малки едномембранни структури, пълни с клетъчен сок. В младите растителни клетки те могат да бъдат повече от три. Основната роля на вакуолата в растителната клетка е доставката на хранителни вещества и отстраняването на ненужните и вредни компоненти навън.

В зависимост от структурата и структурата те могат да съхраняват хранителни вещества, да ги разтварят или да ги отстраняват от клетката.

Основни функции

Функциите на вакуолата са разнообразни:

1. В някои растителни органели се отлагат остатъците от жизненоважна дейност, след което се образуват вещества, които са способни да освободят ензима. Тези вещества отблъскват животните, които ядат трева (имат горчив или стипчив вкус). Ярък пример е растението глухарче или млечница, ако откъснем листо, ще видим бяло мляко - това е съдържанието на вакуолите.
2. С помощта на полупропусклива мембрана той може да абсорбира вода в себе си, в резултат на което се повишава вътрешното налягане в клетката. Това е много важно по време на растежа и за водния баланс на растението.
3. Някои вакуоли съдържат пигменти, които всъщност оцветяват цветя, плодове и листа цветни цветове. Ярките цветове за цветята са много важни, тъй като насекомите опрашват предимно ярки и големи цветя.
4. В растенията тези компоненти участват в автолиза - това означава, че клетките са ангажирани в самосмилане.
5. Някои от тези компоненти действат като специфични резервоари, които съхраняват основни хранителни вещества. Като захароза, различни протеини, органични киселини, минерални соли и много други вещества.

И така, открихме, че основните функции са съхранението на основните хранителни вещества, секрецията, автолизата и екскрецията. Те се намират не само в растителните, но и в животинските клетки. Има постоянни и непостоянни вакуоли.

Вакуолите са големи заоблени кухини в цитоплазмата, образувани от сливането на провакуоли (мембранни везикули). Може да изпълнява различни функцииот съхранение на вещества до автофагия и секреция. Най-важните функции на вакуолата са поддържането на вътреклетъчното налягане и натрупването на йони. Водата е основна част от състава на вакуолата.

Видове

Вакуолите включват:

• Храносмилателни - съхраняват ензими, които насърчават разграждането на органични вещества. Характеристика на най-простите животни. Хранителната вакуола е временен органоид, което значително я отличава от другите видове вакуоли.
• Свиващи или пулсиращи - регулират налягането и отстраняват продуктите от разпадане от клетката. Характерен за амебите, ресничките, еуглената и други сладководни протисти. В техните организми вакуолата абсорбира максималното количество вода, след което се свива, рязко я изхвърля.

В растителните клетки вакуолите се сливат по време на растеж в една гигантска вакуола, която заема централната част на клетката и съставлява по-голямата част от нея. Съдържа разтворени органични и неорганични съединения: соли, захари, аминокиселини, пигменти и др. Премахва токсините от клетката.

Всички живи същества на планетата Земя имат клетъчна структура. Този факт не се отнася за извънклетъчната форма на живот – вирусите. Един от компонентите на клетката е вакуолата. Среща се както в животни и растения, така и в гъби, водорасли, бактерии. Какво е вакуола, нейната структура и функции ще бъдат описани по-долу.

Изследването на това какво е вакуола трябва да започне с концепцията за еукариоти - това е един от видовете клетки, в които има ядро, отделено от цитоплазмата с двойна преграда - мембрана или тонопласт.

Забележка!Ядрото се характеризира с основен числов параметър. Това се дължи на съдържанието на ДНК молекулата в него.

В клетката има капацитет, който принадлежи към категорията на органелите (или органелите) и е необходим на живия организъм за специфични нужди. от външен видорганела прилича на торбичка. Обикновено се счита за затворена структура. Вакуолата е отделена от другите клетъчни компоненти с една мембрана.

Какво е вакуола, какъв е нейният произход. образувани от провакуоли - това са неоплазми под формата на тонопластни везикули. Категорията на провакуолите се отнася до комплекса на Голджи и ендоплазмения ретикулум. Сливането им причинява появата на органели.

Изброяваме основните характеристики на вакуолите:

• органелата на растителната клетка преобладава в количествено отношение над органелата на животинската клетка;
• за животински органел е присъщ временен характер на съществуване, за растителна клетка е постоянен;
• Растенията съдържат само един органел голям размери значителни резерви;
• животинската клетка се характеризира с много малки органели за извършване на храносмилателни и отделителни функции.

Вакуола на растителни и животински клетки

Има разделение на вакуолите в следните категории:

1. Храносмилателна вакуола: намира се в гъби, протозои и животни, представени под формата на мембранни везикули в клетъчната цитоплазма; Образува се в резултат на поглъщане на капчици течност (или пиноцитоза), образувани клетки или частици (или фагоцитоза). Характеризира се с моментална промяна на формата и обема. Получава името си поради процеса на храносмилане в състава си. Храносмилателен процесвътре в органелата по отношение на хранителните частици се нарича циклоза, по време на която ензимите, отговорни за процеса на храносмилане, навлизат в органелата. В резултат на това средата се променя от киселинна към алкална. Остатъците, които не са преминали етапа на смилане, се екскретират чрез праха.
2. Пулсиращ: среща се под името контрактилен или екскреторен, присъства в едноклетъчните организми и има формата на звезда, допринася за натрупването и изтеглянето на резултатите от гниене, отговаря за поддържането на стабилно ниво на осмотично налягане, необходим е за регулиране на осмотичното налягане .
3. Съхранение: присъства в семена, плодове, растителни коренища, животински тъкани, характеризира се с растеж с усвояване на клетъчното пространство, гарантира водоснабдяване, натрупване на витамини, минерали и хранителни вещества.
4. Газ: намира се в клетките на водна леща, спирулина (плаващи микроводорасли), водни животни, насърчава обогатяването на водород и други газове, повишава степента на плаваемост/непотопяемост на тялото.
5. Токсичен: отбелязано в клетъчна структурариби, насекоми, растения, отровни животни, съдържа полифеноли, алкалоиди, насърчава натрупването на отрови, които се използват от растенията за защита срещу насекоми и животни.

Устройство и функции

Структура

Понятия като структурата и функциите на вакуолата се считат за взаимозависими.

Структура на органела:

• външният слой е представен от мембрана, едно от имената е тонопласт (от латински - напрежение и гръцки - украсен). Функции - транспортна и бариерна;
• вътрешната част е клетъчен сок, представен от разтвор на жизненоважни вещества, които са резултат от активността на протопластите, включва вода, въглехидрати (дизахариди, монозахариди, гликоген, нишесте), оцветяващи пигменти (танин, меланин, антоцианини), минерални соли (фосфати , нитрати, хлориди, полифосфати), мазнини, полихидроксимаслена киселина, лечебни агенти, газове за подобряване на плаваемостта, алкалоиди, органични киселини и други вещества.

Този клетъчен органел се намира в много клетки, главно гъби и растения. Учените диагностицират наличието му и в състава на бактерии и животни. Това се дължи на многостранните функции на органелата и нейното значение за живия организъм.

клетъчен органел

Функции

Органоидът заема от 0,05 до 0,9 от клетъчното пространство. Това се дължи на значението и местоположението на вакуолата в състава на определен организъм.

Най-добрият вариант за изучаване на вакуолата, нейната структура и функции е таблица.

Тази таблица ясно и кратко представя информация за функциите на вакуолата.

Полезно видео: видове вакуоли и техните функции

Заключение

Вакуолата се среща както при животни, така и при растения. Наличието му се отбелязва в състава на бактерии, гъбички. В зависимост от местоположението съставът на органелата и списъкът на нейните функции се променят.

Във връзка с

1. Какво представляват вакуолите? Как се образуват?

Вакуолите са големи везикули или кухини, ограничени от мембрана от хиалоплазмата и пълни главно с водно съдържание. Вакуолите са характерни за растителни клетки, гъбички и много протисти; те се образуват от везикуларни разширения на EPS или от везикулите на комплекса на Голджи.

2. Какви вещества се съдържат в клетъчния сок на растителните клетъчни вакуоли?

Клетъчният сок е воден разтворразлични неорганични и органични вещества. Химичен състави концентрацията на клетъчния сок са много променливи и зависят от вида на растението, органа, тъканта и възрастта на клетката.

Клетъчният сок на растителните клетъчни вакуоли може да съдържа:

● Резервни вещества, които временно се отстраняват от метаболизма и могат да се използват отново от клетката. Например соли, въглехидрати (захароза, глюкоза, фруктоза), карбоксилни киселини(ябълчена, лимонена, оксалова, оцетна), аминокиселини, протеини.

● Крайните продукти на метаболизма, които се показват във вакуолата и по този начин се изолират. Например танини (танини), алкалоиди, някои пигменти, калциев оксалат.

● Пигменти, най-често срещаните от които са антоцианините, които придават на клетъчния сок лилав, червен, син или виолетов цвят. Флавоноидите, близки до антоцианините, оцветяват клетъчния сок в жълти и кремави нюанси.

● Биологично активни вещества, например фитохормони (регулатори на растежа на растенията), фитонциди (вещества, които убиват или инхибират растежа на микроорганизми), ензими ...

3. Какви функции изпълняват вакуолите в растителните клетки?

Основните функции на вакуолите в растителните клетки:

● Съхранение и изолация различни вещества(резервни, биологично активни, крайни продукти на метаболизма и др.).

● Осигуряване на оцветяване на венчелистчета, плодове, пъпки, листа, кореноплодни култури.

● Регулиране на водния баланс на клетката, поддържане на тургорното налягане.

4. Какви организми имат контрактилни вакуоли? Каква е тяхната функция?

Контрактилните (пулсиращи) вакуоли са характерни за едноклетъчните сладководни протисти. Водата непрекъснато навлиза в техните клетки чрез осмоза, чийто излишък се натрупва в контрактилни вакуоли. Пулсиращите вакуоли периодично се свиват поради взаимодействието на микротубулите и микрофиламентите, разположени около тях. Водата се изхвърля навън през специална екскреторна пора и клетката запазва повече или по-малко постоянен обем.

По този начин контрактилните вакуоли изпълняват функцията на осморегулация в клетките - поддържат водното съдържание и концентрацията на сол на определено ниво.

5. По какво се различават храносмилателните вакуоли от другите клетъчни вакуоли?

Храносмилателните вакуоли се наричат ​​вторични лизозоми в клетките на хетеротрофните протисти. Те се образуват от сливането на лизозоми с фагоцитни везикули, съдържащи хранителни частици. След смилането на храната и навлизането на хранителни вещества в хиалоплазмата, несмлени остатъцисе отстраняват от клетката чрез екзоцитоза и мембраната на храносмилателната вакуола се слива с плазмалемата.

По този начин, за разлика от други вакуоли, храносмилателните вакуоли не са постоянни, а временни органели, служат за смилане на хранителни частици и се образуват чрез сливане на лизозоми с фагоцитни везикули.

6. Амеба и еритроцит се поставят в дестилирана вода. Какво ще се случи с всяка клетка? Защо?

За разлика от дестилираната вода, цитоплазмата на амебата и еритроцита съдържа известно количество соли и други разтворени вещества. Следователно водата ще навлезе в клетката на амебата и в еритроцита чрез осмоза. Обемът на еритроцита ще се увеличи и след това ще се спука. Амебната клетка ще поддържа повече или по-малко постоянен обем поради интензивната работа на контрактилната вакуола.

7. Докажете валидността на твърдението: "Едномембранните клетъчни органели са свързани помежду си и образуват единна мембранна система, всеки компонент на която е специализиран в изпълнението на определени функции."

Едномембранните органели са ендоплазменият ретикулум, комплексът на Голджи, лизозомите и вакуолите. Всеки от тези органели е компартмент (компартмент) или система от компартменти, изолирани от други компартменти и хиалоплазма. Всеки органоид съдържа или синтезира определени вещества, протичат специфични биохимични процеси.

В същото време едномембранните органели са свързани помежду си чрез транспортирането на вещества и способността на мембраните на някои органели да преминават в мембраните на други. Например, везикулите, които се отделят от ER, се сливат с мембраните на комплекса на Голджи. В същото време веществата, синтезирани върху EPS мембраните, влизат в комплекса на Голджи за натрупване, модификация и последващо отстраняване от клетката. Лизозомите, съдържащи храносмилателни ензими, се отделят от цистерните на комплекса на Голджи. Вакуолите се образуват от везикули на комплекса на Голджи или везикуларни разширения на ER. Всичко това свидетелства за специализацията на едномембранните органели по отношение на техните функции, както и за тяхната тясна връзка.

8. При морските протисти контрактилните вакуоли пулсират много рядко или напълно липсват. С какво е свързано?

Основната функция на контрактилните вакуоли е да отстраняват излишната вода от клетките. AT морска водасъдържанието на сол е същото като в протистните клетки или по-високо. Следователно водата не навлиза в клетките на морските протисти, а напротив, може да ги напусне чрез осмоза (ако съдържанието на сол в клетката на протистите е по-ниско, отколкото в морската вода).

Намерени в брой различни видовеклетки. Те са пълни с течност затворени структури, разделени от една с мембрана. Вакуолите се срещат главно в гъбите. Някои обаче съдържат и тези органели. Вакуолата е отговорна за широк обхватважни функции, включително съхранение на хранителни вещества, детоксикация и износ на отпадъци.

Вакуола в растителните клетки

Вакуола в растителна клетка е заобиколена от единична мембрана, наречена тонопласт. Образува се, когато везикулите се освободят и се слеят заедно. Новоразработените растителни клетки обикновено съдържат няколко малки вакуоли. Когато клетката узрее, голяма централна вакуола се образува от сливането на по-малки вакуоли. Централната вакуола може да заема до 90% от обема на клетката.

Функция на вакуола

Вакуолите в растителните клетки изпълняват редица важни функции, включително:

• Тургорното налягане е сила, която действа, докато съдържанието на клетката се притиска към клетъчната стена. Водата, изпълваща централната вакуола, оказва натиск върху клетъчната стена, за да помогне на растителните структури да останат твърди и прави.
• Растеж - централни вакуолиспомагат за удължаването на клетките чрез абсорбиране на вода и упражняване на тургорен натиск върху клетъчната стена. Растежът се подпомага от освобождаването на определени протеини, които намаляват твърдостта на клетъчната стена.
• Съхранение – Вакуолите съхраняват важни минерали, вода, хранителни вещества, йони, отпадъчни продукти, малки молекули, ензими и растителни пигменти.
• Разграждане на молекули - вътрешната кисела среда на вакуолите насърчава разграждането на по-големите молекули, изпратени във вакуолата за унищожаване. Тонопластът помага за създаването на тази кисела среда чрез транспортиране на водородни йони от цитоплазмата към вакуолата. Средата с ниско pH активира ензими, които разграждат биологичните полимери.
• Детоксикация - вакуолите премахват потенциално токсични вещества от цитозола, като излишък тежки металии хербициди.
• Защита - някои вакуоли съхраняват и секретират химически вещества, които са отровни или неприятни за защита на растенията от животни.
• Покълване на семената - вакуолите са източник на хранителни вещества за семената по време на покълването. Те съхраняват важни въглехидрати, протеини и мазнини, необходими за растежа.

Вакуолите на растителните клетки функционират по подобен начин в животинските клетки. Лизозомите са мембранни торбички от ензими, които усвояват клетъчните макромолекули. Вакуолите и лизозомите също участват в програмираната клетъчна смърт, която настъпва в растенията чрез процес, наречен автолиза. Растителната автолиза е естествен процес, при който растителната клетка се разгражда от нейните ензими. В подредена поредица от събития, евакуиращият тонопласт се разкъсва, освобождавайки съдържанието си в цитоплазмата на клетката. След това храносмилателните ензими от вакуолата унищожават цялата клетка.