И животных являются вакуоли. Однако различие в их строении и функциях у этих групп живых организмов довольно существенно. Что такое вакуоль, строение и функции этой структуры будет подробно рассмотрено в статье.
Что такое вакуоль?
Вакуоль, особенности строения и функции которой могут варьироваться в значительных пределах, всегда развивается из мембранных пузырьков и комплекса Гольджи. Все вакуоли представляют собой одномембранные органеллы. Они располагаются только в организмов.
Вакуоль: строение и функции (таблица)
Несмотря на общность происхождения, данные структуры в процессе онтогенеза приобретают определенную специализацию. Где может располагаться вакуоль, строение и функции органеллы в зависимости от расположения - все эти данные содержатся в таблице.
Вакуоли растений
Вакуоль, строение и функции которой мы сейчас рассматриваем, характеризуется очень крупными размерами. Располагаясь в она заполняет практически все пространство цитоплазмы, от которой отделена собственной оболочкой - тонопластом. Данный вид вакуоли представляет собой полость, заполненную клеточным соком. Это жидкость, основу которой составляет вода. В ней растворены минералы, полисахариды, мономеры белков, некоторые пигменты. Это своеобразный резервуар, в котором хранятся все необходимые вещества. Они помогают клетки успешно переживать все неблагоприятные периоды. В некоторых вакуолях накапливаются вторичные продукты обмена, например, алкалоиды, танины, млечный сок. Они выполняют не только запасающую, но и защитную функцию, отпугивая многих животных неприятным вяжущим вкусом.
Сократительные вакуоли
В клетках находится сократительная вакуоль. Строение и функции ее несколько иные. Это пульсирующий пузырек, который контролирует уровень внутриклеточного давления и концентрации веществ. Например, амеба и инфузория обитают в водной среде, концентрация солей в которых обычно выше, чем в их цитоплазме. По законам физики вода будет поступать в клетку животных - из области с большей концентрацией в меньшую. В результате такого процесса неминуемо бы наступала гибель организмов. Сократительные вакуоли выводят избыток воды с растворенными в ней солями, поддерживая тургор клетки на постоянном уровне, являясь "органом" выделения.
Пищеварительные вакуоли
Эти вакуоли характерны для животных организмов. У одноклеточных они имеют вид пузырьков, в которые поступают и перевариваются питательные вещества. Выведение продуктов обмена происходит в любом месте клеточной оболочки или через специализированное отверстие - порошицу. У особой формой вакуолей являются лизосомы. Это содержащие гидролитические ферменты. Лизосомы осуществляют процессы пино- и фагоцитоза, переваривая не только питательных веществ, но и отмерших элементов клетки.
Итак, вакуоль, строение и функции которой мы рассмотрели, находится в клетках растительных и животных организмов. В зависимости от расположения она может выполнять запасающую, пищеварительную и регулирующую функции.
Лизосомы представляют собой неотъемлемую часть состава клетки. Они являются разновидностью везикул. Эти клеточные помощники, являясь частью вакуома, покрыты оболочкой из мембраны и наполнены гидролитическими ферментами. Важность существования лизосом внутри клетки обеспечена секреторной функцией, которая необходима в процессе фагоцитоза и аутофагоцитоза.
Лизосомы существуют как в животных и растительных клетках, так и в клетках грибов. Строение и функции лизосом могут отличаться. Они могут иметь разные размеры, форму, особенности структуры и химического состава. В обобщенном варианте лизосомы – это мембранные пузырьки, образованные из везикул и эндосом, с кислотной средой (PH от 1,5 до 4-4,5).
Отличительной чертой строения и функций лизосом, помимо кислой реакции внутренней среды, от других внутриклеточных органелл является наличие белковых ферментов. Ферменты участвуют в процессе распада полимеров, имеющихся в организме, а именно белков, углеводов, жиров и нуклеиновых кислот. Размеры лизосом колеблются от 0.3 до 0.5 мкм. в зависимости от обитания.
Функции лизосом
Такой большой набор ферментов внутри микроскопического пузырька обусловлен рядом важных функций лизосом, выполняемых в организме. У живых организмов, имеющих внутриклеточное пищеварение, лизосомы принимают участие в переваривании питательных веществ, поступивших в клетку в процессе эндоцитоза. При эндоцитоце клетка захватывает не только питательные вещества, но и бактерии и другие вещества, попадающие в организм. Ферменты лизосом переваривают захваченные частицы, сливаясь с вакуолями.
Ферменты лизосом могут оказывать благотворное воздействие на клетку и организм в целом. Лизосомы переваривают не только необходимые вещества, но и уничтожают вредные, ненужные клетке элементы (участвуют в обновлении клеток). Ферменты лизосомы расщепляют и произведенные самой клеткой белковые соединения. Этот процесс назван биологами аутофагией. При автолизе лизосомы самоуничтожают клетки, которые могут оказатьпагубно влияние на организм. Этот процесс происходит при развитии организма и дифференцировании клеток, отвечающих за специализированные процессы.
Также, к функциям лизосом можно отнести их участвуют в обмене веществ. Переваренные лизосомами вещества поступают в межклеточную жидкость или плазму крови и вовлекаются в обмен веществ. В растительных организмах лизосомы способны накапливать ионы, пигменты, белки и вторичные метаболиты. Нарушение работы лизосом может оказать влияние на работу всего организма. При сбоях могут быть вызваны процессы накопления и развитие сложных заболеваний. При разрыве лизосом в гиалоплазму попадают расщепляющие ферменты. Подобное происходит при действии излучения или при некрозе, сопровождаясь повышением активности ферментов лопнувших лизосом.Вакуоль - ограниченный мембраной органоид, содержащийся в некоторых эукариотических клетках и выполняющий различные функции (секреция, экскреция и хранение запасных веществ, аутофагия, автолиз и др.) . Вакуоли и их содержимое рассматриваются как обособленный от цитоплазмы компартмент. Вакуоли особенно хорошо заметны в клетках растений: во многих зрелых клетках растений они составляют более половины объёма клетки. Одна из важных функций растительных вакуолей - накопление ионов и поддержание тургора (тургорного давления) . Вакуоль - это место запаса воды.
Мембрана, в которую заключена вакуоль, называется тонопласт. Вакуоль в растительной клетке одна и занимает довольно большой объем, в то время как вакуолей в животной клетке несколько, и каждая имеет свои функции: пищеварительные, фагоцитозные, сократительные. Вакуоли образуются из пузырьков аппарата Гольджи и могут быть сократительными (которые служат для осмотической регуляции) и центральными.
Вакуоль состоит из полости в цитоплазме, которая может достигать до 90% от общего объема всей клетки, из вакуолярной мембраны, которая ограничена от этой полости тонопластом и заполненна клеточным соком (концентрированный водный раствор минеральных солей, сахаров, органических кислот, пигментов и отходов жизнедеятельности клетки).
Вакуоль выполняет такие функции, как обеспечение роста растительной клетки за счет растяжения, происходящего в результате поступления в нее воды. Вакуоль также регулирует напряженное состояние клеточной стенки, которое происходит из-за давления внутриклеточной жидкости.
Помимо отходов в вакуоли также хранятся питательные вещества, которые используются цитоплазмой клетки при необходимости: это инсулин, сахароза и минеральные соли.
Ниже перечислены основные функции клеточных стенок растений .
1. Клеточные стенки обеспечивают отдельным клеткам и растению в целом механическую прочность и опору. В некоторых тканях прочность усиливается благодаря интенсивной лигнификации (небольшое количество лигнина присутствует во всех клеточных стенках). Особо важную роль играет лигнификация клеточных стенок у древесных и кустарниковых пород.
2. Относительная жесткость клеточных стенок и сопротивление растяжению обусловливают тургесцентность клеток, когда в них осмотическим путем поступает вода. Это усиливает опорную функцию во всех растениях и служит единственным источником опоры для травянистых растений и для таких органов, как листья, т. е. там, где отсутствует вторичный рост. Клеточные стенки также предохраняют клетки от разрыва в гипотонической среде.
3. Ориентация целлюлозных микрофибрилл ограничивает и в известной мере регулирует как рост, так и форму клеток, поскольку от расположения этих микрофибрилл зависит способность клеток к растяжению. Если, например, микрофибриллы располагаются поперек клетки, опоясывая ее как бы обручами, то клетка, в которую путем осмоса поступает вода, будет растягиваться в продольном направлении.
4. Система связанных друг с другом клеточных стенок (апопласт) служит главным путем, по которому передвигаются вода и растворенные в ней питательные вещества. Клеточные стенки скреплены между собой с помощью срединных пластинок. В стенках имеются небольшие поры, сквозь которые проходят цитоплазматические тяжи, называемые плазмодесмами. Плазмодесмы связывают живое содержимое отдельных клеток, т. е. объединяют все протопласты в единую систему, в так называемый симпласт.
5. Наружные клеточные стенки эпидермальных клеток покрываются особой пленкой - кутикулой, состоящей из воскообразного вещества кугина, что снижает потери воды и уменьшает риск проникновения в растение болезнетворных организмов. В пробковой ткани клеточные стенки по завершении вторичного роста пропитываются суберином, выполняющим сходную функцию.
6. Клеточные стенки сосудов ксилемы и ситовидных трубок флоэмы приспособлены для дальнего транспорта веществ по растению. Этот вопрос рассматривается в нашей статье.
7. Стенки клеток эндодермы корня пропитаны суберином и поэтому служат барьером на пути движения воды.
8. У некоторых клеток их видоизмененные стенки хранят запасы питательных веществ; таким способом, например, запасаются гемицеллюлозы в некоторых семенах.
9. У передаточных клеток площадь поверхности клеточных стенок увеличена и соответственно увеличена площадь поверхности плазматической мембраны, что повышает эффективность переноса веществ путем активного транспорта.
Плазмодесмы
Плазмодесмы - это живые связи, соединяющие соседние клетки растения через очень мелкие поры в смежных клеточных стенках. Плазматические мембраны соседних клеток переходят непосредственно одна в другую, выстилая поры. Через просвет каждой поры переходит из клетки в клетку и агранулярный эндоплазма-тический ретикулум. Такая система упрощает связи и координацию между отдельными растительными клетками, поскольку ионам и молекулам не приходится преодолевать на своем пути плазматическую мембрану. Их передвижение, однако, регулируется. Вирусы способны использовать поры в клеточных стенках и могут переходить из клетки в клетку по плазмодесмам.
Плазмодесмы играют также роль при формировании пор в ситовидных пластинках флоэмы.
Вакуоли
Вакуоль представляет собой наполненный жидкостью мембранный мешок, стенка которого состоит из одинарной мембраны. В животных клетках содержатся относительно небольшие вакуоли: фагоцитозные, пищеварительные, авто-фагические и сократительные. Иная картина наблюдается в растительных клетках, особенно в зрелой паренхиме. Здесь клетки содержат одну большую центральную вакуоль, окруженную мембраной, которая носит название тонопласта. Жидкость, заполняющая центральную вакуоль, называется клеточным соком. Это концентрированный раствор, содержащий минеральные соли, сахара, органические кислоты, кислород, диоксид углерода, пигменты и некоторые отходы жизнедеятельности или «вторичные» продукты метаболизма. Ниже перечислены функции, выполняемые вакуолями.
1. Вода обычно поступает в концентрированный клеточный сок путем осмоса, через избирательно проницаемый тонопласт. В результате в клетке развивается тургорное давление и цитоплазма прижимается к клеточной стенке. Осмотическое поглощение воды играет важную роль при растяжении клеток во время роста, а также в общем водном режиме растения.
2. Иногда в вакуолях содержатся растворимые пигменты. В эту группу входят анто-цианины, имеющие красную, синюю или пурпурную окраску, и некоторые родственные соединения, окрашенные в желтый или кремовый цвет. Именно эти пигменты главным образом и определяют окраску цветков (например, у роз, фиалок и георгин), а также окраску плодов, почек и листьев. У листьев они обусловливают различные оттенки осенней окраски, которая зависит также от фотосинтетических пигментов, содержащихся в хлоропластах. Окраска играет роль в привлечении насекомых, птиц и некоторых других животных, участвующих в опылении растений и в распространении семян.
3. У растений в вакуолях иногда содержатся гидролитические ферменты и тогда вакуоли функционируют как лизосомы. После гибели клетки тонопласт, как и все другие мембраны, теряет свою избирательную проницаемость, и ферменты высвобождаются из вакуолей, вызывая автолиз.
4. В вакуолях растения могут накапливаться конечные и некоторые вторичные продукты метаболизма. Из конечных продуктов иногда обнаруживаются, например, кристаллы оксалата кальция. Вторичные продукты, в частности алкалоиды и тан-нины, выполняют, возможно, защитную функцию, предотвращая поедание таких растений травоядными животными. Может накапливаться в вакуолях и латекс - млечный сок растений, такой, например, как у одуванчика. В млечном соке бразильской гевеи содержатся соединения, из которых синтезируют каучук, а в млечном соке мака снотворного - такие алкалоиды, как морфин, из которого получают героин.
5. Некоторые растворимые компоненты клеточного сока, например сахароза и минеральные соли, играют роль запасных питательных веществ, при необходимости используемых цитоплазмой.
Хлоропласты
Хлоропласта - это пластиды, содержащие хлорофилл и каротиноиды и осуществляющие фотосинтез. Они находятся главным образом в листьях. Описание их дано в нашей статье.
- Вернуться в оглавление раздела " "
Вакуоли - одномембранные органоиды, представляют собой «емкости», заполненные водными растворами органических и неорганических веществ. В образовании вакуолей принимают участие ЭПС и аппарат Гольджи. Молодые растительные клетки содержат много мелких вакуолей, которые затем по мере роста и дифференцировки клетки сливаются друг с другом и образуют одну большую центральную вакуоль . Центральная вакуоль может занимать до 95% объема зрелой клетки, ядро и органоиды оттесняются при этом к клеточной оболочке. Мембрана, ограничивающая растительную вакуоль, называется тонопластом. Жидкость, заполняющая растительную вакуоль, называется клеточным соком . В состав клеточного сока входят водорастворимые органические и неорганические соли, моносахариды, дисахариды, аминокислоты, конечные или токсические продукты обмена веществ (гликозиды, алкалоиды), некоторые пигменты (антоцианы).
В животных клетках имеются мелкие пищеварительные и автофагические вакуоли, относящиеся к группе вторичных лизосом и содержащие гидролитические ферменты. У одноклеточных животных есть еще сократительные вакуоли, выполняющие функцию осморегуляции и выделения.
Функции вакуоли: 1) накопление и хранение воды, 2) регуляция водно-солевого обмена, 3) поддержание тургорного давления, 4) накопление водорастворимых метаболитов, запасных питательных веществ, 5) окрашивание цветов и плодов и привлечение тем самым опылителей и распространителей семян, 6) см. функции лизосом.
Эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли образуют единую вакуолярную сеть клетки , отдельные элементы которой могут переходить друг в друга.
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Строение и функции нуклеиновых кислот АТФ
К нуклеиновым кислотам относят высокополимерные соединения распадающиеся при гидролизе на пуриновые и пиримидиновые основания пентозу и фосфорную... Клеточная теория Типы клеточной... Эукариотическая клетка строение и функции органоидов...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Строение и функции ДНК
ДНК - полимер, мономерами которой являются дезоксирибонуклеотиды. Модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 г. Дж. Уотсоном и Ф.
Репликация (редупликация) ДНК
Репликация ДНК - процесс самоудвоения, главное свойство молекулы ДНК. Репликация относится к категории реакций матричного синтеза, идет с участием ферментов. Под действием ферменто
Строение и функции РНК
РНК - полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды. В отличие от ДНК,
Строение и функции АТФ
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) - универсальный источник и основной аккумулятор энергии в живых клетках. АТФ содержится во всех клетках растений и животных. Количество АТФ в сре
Создание и основные положения клеточной теории
Клеточная теория - важнейшее биологическое обобщение, согласно которому все живые организмы состоят из клеток. Изучение клеток стало возможным после изобретения микроскопа. Впервые
Типы клеточной организации
Выделяют два типа клеточной организации: 1) прокариотический, 2) эукариотический. Общим для клеток обоих типов является то, что клетки ограничены оболочкой, внутреннее содержимое представлено цитоп
Эндоплазматическая сеть
Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭПР), - одномембранный органоид. Представляет собой систему мембран, формирующих «цистерны» и кана
Аппарат Гольджи
Аппарат Гольджи, или комплекс Гольджи, - одномембранный органоид. Представляет собой стопки уплощенных «цистерн» с расширенными краями. С ними связана система мелк
Лизосомы
Лизосомы - одномембранные органоиды. Представляют собой мелкие пузырьки (диаметр от 0,2 до 0,8 мкм), содержащие набор гидролитических ферментов. Ферменты синтезируются на шероховат
Митохондрии
Строение митохондрии: 1 - наружная мембрана; 2 - внутренняя мембрана; 3 - матрикс; 4
Пластиды
Строение пластид: 1 - наружная мембрана; 2 - внутренняя мембрана; 3 - строма; 4 - тилакоид; 5
Рибосомы
Строение рибосомы: 1 - большая субъединица; 2 - малая субъединица.
Рибос
Цитоскелет
Цитоскелет образован микротрубочками и микрофиламентами. Микротрубочки - цилиндрические неразветвленные структуры. Длина микротрубочек колеблется от 100 мкм до 1 мм, диаметр состав
Клеточный центр
Клеточный центр включает в себя две центриоли и центросферу. Центриоль представляет собой цилиндр, стенка которого образована девятью группами из т
Органоиды движения
Присутствуют не во всех клетках. К органоидам движения относятся реснички (инфузории, эпителий дыхательных путей), жгутики (жгутиконосцы, сперматозоиды), ложноножки (корненожки, лейкоциты), миофибр
Строение и функции ядра
Как правило, эукариотическая клетка имеет одно ядро, но встречаются двуядерные (инфузории) и многоядерные клетки (опалина). Некоторые высокоспециализированные клетки вторично утр
Хромосомы
Хромосомы - это цитологические палочковидные структуры, представляющие собой конденсированный
Обмен веществ
Обмен веществ - важнейшее свойство живых организмов. Совокупность реакций обмена веществ, протекающих в организме, называется метаболизмом. Метаболизм состоит из р
Биосинтез белков
Биосинтез белков является важнейшим процессом анаболизма. Все признаки, свойства и функции клеток и организмов определяются в конечном итоге белками. Белки недолговечны, время их существования огра
Генетический код и его свойства
Генетический код - система записи информации о последовательности аминокислот в полипептиде последовательностью нуклеотидов ДНК или РНК. В настоящее время эта система записи считае
Реакции матричного синтеза
Это особая категория химических реакций, происходящих в клетках живых организмов. Во время этих реакций происходит синтез полимерных молекул по плану, заложенному в структуре других полимерных моле
Строение гена эукариот
Ген - участок молекулы ДНК, кодирующий первичную последовательность аминокислот в полипептиде или последовательность нуклеотидов в молекулах транспортных и рибосомных РНК. ДНК одно
Транскрипция у эукариот
Транскрипция - синтез РНК на матрице ДНК. Осуществляется ферментом РНК-полимеразой.
РНК-полимераза может присоединиться только к промотору, который находится на 3"-конце матричной цепи ДНК
Трансляция
Трансляция - синтез полипептидной цепи на матрице иРНК.
Органоиды, обеспечивающие трансляцию, - рибосомы. У эукариот рибосомы находятся в некоторых органоидах - митохондриях и пластидах (7
Митотический цикл. Митоз
Митоз - основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материал
Мутации
Мутации - это стойкие внезапно возникшие изменения структуры наследственного материала на различных уровнях его организации, приводящие к изменению тех или иных признаков организма
Генные мутации
Генные мутации - изменения структуры генов. Поскольку ген представляет собой участок молекулы ДНК, то генная мутация представляет собой изменения в нуклеотидном составе этого участ
Хромосомные мутации
Это изменения структуры хромосом. Перестройки могут осуществляться как в пределах одной хромосомы - внутрихромосомные мутации (делеция, инверсия, дупликация, инсерция), так и между хромосомами - ме
Геномные мутации
Геномной мутацией называется изменение числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения нормального хода митоза или мейоза.
Гаплоидия - у
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