Вакуоли — это одномембранные органоиды, представляющие собой пузырьки или полости, заполненные преимущественно водным содержимым. Они являются постоянными органоидами эукариотической клетки и наиболее выражены в растительных клетках, грибах и у многих протистов.
Строение и происхождение
· Образование: вакуоли формируются из пузыревидных расширений эндоплазматической сети (ЭПС) или из пузырьков комплекса Гольджи. Комплекс Гольджи упаковывает в пузырьки вещества, синтезированные в ЭПС, и доставляет их к вакуолям.
· Тонопласт: мембрана, ограничивающая вакуоль в растительных клетках, называется тонопластом. Тонопласт обладает избирательной проницаемостью, что позволяет ему играть барьерную роль и определять ход физиологических процессов в клетке.
· Центральная вакуоль: у молодых растений образуется много небольших вакуолей (провакуолей), которые в процессе роста сливаются в одну большую центральную вакуоль. В зрелой растительной клетке центральная вакуоль может занимать значительную часть объема — до 70–90% объема клетки.
· Клеточный сок: содержимое вакуоли представляет собой водный раствор, называемый клеточным соком.
Состав клеточного сока
Химический состав и концентрация клеточного сока изменчивы и зависят от типа растения, органа, ткани и возраста клетки.
Клеточный сок содержит:
· Запасные вещества: временные запасы, такие как водорастворимые углеводы (сахара, например, глюкоза, фруктоза, сахароза, инулин) и простые белки.
· Конечные продукты обмена: изолируются ненужные или токсичные вещества. К ним относятся алкалоиды, таннины (дубильные вещества) и кристаллы оксалата кальция. Считается, что алкалоиды и таннины выполняют защитную функцию, отталкивая травоядных животных.
· Пигменты: содержатся антоцианы, которые придают клеточному соку красный, синий или фиолетовый цвет, причем окраска зависит от реакции (pH) клеточного сока.
Функции вакуолей в растительных клетках
Вакуоли выполняют несколько ключевых функций:
1. Тургор и осморегуляция: вакуоль играет главную роль в поглощении воды за счет осмоса, поскольку клеточный сок является более концентрированным раствором, чем цитоплазма. Это создает тургорное давление (внутриклеточное давление), которое прижимает цитоплазму к клеточной стенке. Тургорное давление обеспечивает рост клеток растяжением и придает механическую прочность тканям, поддерживая их форму.
2. Запасающая функция: вакуоли служат местом хранения запасных питательных веществ (сахаров, белков).
3. Лизосомная функция и утилизация: вакуоли могут функционировать подобно лизосомам, поскольку содержат гидролитические ферменты. При гибели клетки эти ферменты высвобождаются, вызывая автолиз (самопереваривание). Вакуоли также изолируют токсичные конечные продукты обмена.
4. Регуляция: вакуоли участвуют в регуляции водного режима и водно-солевого обмена клетки.
Специализированные вакуоли
Сократительные вакуоли
Эти вакуоли характерны для одноклеточных пресноводных протистов (например, инфузорий).
Функция: они выполняют осморегуляцию. Поскольку внутренняя среда протистов более концентрирована, чем пресная вода, вода непрерывно поступает в клетку путем осмоса. Сократительные вакуоли собирают избыток воды и периодически выводят ее наружу, предотвращая разрыв клетки.
Пищеварительные Вакуоли
В клетках простейших (протистов) образуются пищеварительные вакуоли (или вторичные лизосомы), когда первичные лизосомы сливаются с фагоцитарными пузырьками. В них происходит расщепление питательных веществ до мономеров.
Стань покорителем биологии вместе с нами!
Для сдачи ЕГЭ на высокие баллы необходимо научиться применять знания на заданиях формата экзамена. В онлайн школе Lomonosov.school вы сможете не только наработать свои знания для сдачи ЕГЭ, но и научитесь применять их для решения заданий.