что такое вакуоль в биологии определение

Вакуоль: значение, функции и типы вакуолей в клетках

Вакуоль — это мембраносвязанная органелла, которая присутствует в клетках растений и грибов, а также в некоторых клетках протистов (эукариотов), животных и бактерий. Вакуоли — это, по существу, закрытые отсеки, которые заполнены водой, содержащей неорганические и органические молекулы, включая ферменты в растворе, хотя в некоторых случаях они могут содержать твердые вещества, которые были поглощены.

Вакуоли образуются в результате слияния нескольких мембранных везикул и фактически являются их более крупными формами. Органелла не имеет основной формы или размера; ее структура изменяется в соответствии с требованиями клетки.

Открытие

Сократительные вакуоли («звезды») были впервые обнаружены Спалланцани (1776) у простейших, хотя и ошибочно приняты за органы дыхания. Дюжарден (1841) назвал эти «звезды» вакуолями. В 1842 году Шлейден применил термин для растительных клеток, чтобы отличить структуру с клеточным соком от остальной протоплазмы.

В 1885 году де Фриз назвал вакуольную мембрану тонопластом.

Функция вакуолей

Функция и значение вакуолей сильно варьируют в зависимости от типа клеток, в которых они присутствуют, занимая гораздо большее место в клетках растений, грибов и некоторых протистов, чем у животных и бактерий. В общем случае функции вакуоли включают в себя:

Вакуоли также играют важную роль в аутофагии, поддерживая баланс между биогенезом (производством) и деградацией (или оборотом) многих веществ и клеточных структур в определенных организмах. Они также помогают в лизисе и утилизации неправильно свернутых белков, которые начали накапливаться в клетке.

Томас Боллер и другие предположили, что вакуоль участвует в разрушении вторгающихся бактерий, а Роберт Б. Меллор предположил, что органоспецифические формы играют роль в «жилье» симбиотических бактерий. У протистов вакуоли выполняют дополнительную функцию хранения пищи, которая была поглощена организмом, и помогают в процессе пищеварения и утилизации отходов для клетки.

В клетках животных вакуоли выполняют в основном подчиненную роль, помогая в более крупных процессах экзоцитоза и эндоцитоза.

Животные вакуоли меньше, чем их растительные аналоги, но также обычно больше по количеству. Есть также животные клетки, которые не имеют вакуолей.

Экзоцитоз — это процесс экструзии белков и липидов из клетки. Эти вещества всасываются в секреторные гранулы в аппарате Гольджи, прежде чем транспортироваться к клеточной мембране и секретироваться во внеклеточную среду. В этом качестве вакуоли представляют собой просто везикулы — хранилища, которые позволяют удерживать, транспортировать и утилизировать выбранные белки и липиды во внеклеточную среду клетки.

Эндоцитоз является обратной стороной экзоцитоза и может протекать в различных формах. Фагоцитоз («поедание клеток») — это процесс, при котором бактерии, мертвые ткани или другие частицы материала, видимые под микроскопом, поглощаются клетками. Материал вступает в контакт с клеточной мембраной, которая затем инвагинирует.

Инвагинация прекращается, оставляя поглощенный материал в вакуоле, заключенном в мембрану, и клеточную мембрану нетронутой. Пиноцитоз («клеточное питье») — это, по сути, тот же процесс, с той разницей, что проглоченные вещества находятся в растворе и не видны под микроскопом.Фагоцитоз и пиноцитоз осуществляются совместно с лизосомами, которые завершают расщепление поглощенного материала.

Компоненты типичной животной клетки:
1. Ядрышко
2. Ядрo
3. Рибосома (точки в составе 5)
4. Везикула
5. Грубый эндоплазматический ретикулум
6. Аппарат Гольджи (или тело Гольджи)
7. Цитоскелет
8. Гладкий эндоплазматический ретикулум
9. Митохондрия
10. Вакуоль
11. Цитозоль (жидкость, содержащая органеллы; с которой состоит цитоплазма)
12. Лизосома
13. Центросома
14. Клеточная мембрана

Типы вакуолей

Газовые вакуоли

Газовые пузырьки, также известные как газовые вакуоли, представляют собой наночастицы, которые свободно проницаемы для газа и встречаются в основном у цианобактерий, но также встречаются у других видов бактерий и некоторых архей.

Газовые пузырьки позволяют бактериям контролировать свою плавучесть. Они образуются, когда небольшие биконические структуры вырастают, образуя веретена. Стенки пузырьков состоят из гидрофобного газового везикулярного белка А (GvpA), который образует цилиндрическую полую белковую структуру, заполняющуюся газом. Небольшие отклонения в аминокислотной последовательности вызывают изменения в морфологии газового пузырька, например, GvpC — это более крупный белок.

Центральные вакуоли

Большинство зрелых растительных клеток имеют одну большую вакуоль, которая обычно занимает более 30% объема клетки, и которая может занимать до 80% объема для определенных типов клеток и условий.Нити цитоплазмы часто проходят через вакуоль.

Вакуоль окружена мембраной, называемой тонопластом и заполнена клеточным соком. Также называемый вакуолярной мембраной, тонопласт представляет собой цитоплазматическую мембрану, окружающую вакуоль, отделяющую вакуолярное содержимое от цитоплазмы клетки. Как мембрана, она в основном участвует в регулировании движения ионов вокруг клетки и выделении материалов, которые могут быть вредными или представлять угрозу для клетки.

Перенос протонов из цитозоля в вакуоль стабилизирует рН цитоплазмы, делая внутреннюю часть вакуоли более кислой, создавая движущую силу протонов, которую клетка может использовать для транспортировки питательных веществ в вакуоль или из нее. Низкий рН вакуоли также позволяет действовать деградирующим ферментам.

Хотя одиночные большие вакуоли наиболее распространены, размер и количество вакуолей могут варьировать в различных тканях и стадиях развития. Например, развивающиеся клетки в меристемах содержат маленькие провакуолы, а клетки сосудистого камбия имеют много маленьких вакуолей зимой и одну большую летом.

Помимо хранения, основная роль центральной вакуоли заключается в поддержании давления тургора на клеточную стенку. Белки, содержащиеся в тонопласте (аквапорины), управляют потоком воды в вакуоль и из нее посредством активного транспорта, перекачивая ионы калия (К+) внутрь вакуоли и из нее.

Благодаря осмосу вода будет диффундировать в вакуоль, оказывая давление на клеточную стенку. Если потеря воды приводит к значительному снижению тургорного давления, клетка начинает плазмолитизироваться.

Давление тургора, оказываемое вакуолями, также необходимо для клеточного удлинения: поскольку клеточная стенка частично разрушается под действием экспансинов, менее жесткая стенка расширяется под давлением, идущим изнутри вакуоли. Давление тургора, оказываемое вакуолем, также необходимо для поддержания растений в вертикальном положении.

Другая функция центральной вакуоли заключается в том, что она толкает все содержимое цитоплазмы клетки к клеточной мембране и таким образом удерживает хлоропласты ближе к свету. Большинство растений хранят химические вещества в вакуоли, которые вступают в реакцию с химическими веществами в цитозоле. Если клетка разрушена, например, травоядным, то эти два химических вещества могут вступать в реакцию, образуя токсичные химические вещества. В чесноке аллиин и фермент аллииназа обычно разделяются, но образуют аллицин, если вакуоль нарушена. Аналогичная реакция отвечает за образование syn-propanethial-S-оксида при резке лука.

Вакуоли в клетках грибов выполняют те же функции, что и в растениях, и на каждую клетку может приходиться более одной вакуоли. В дрожжевых клетках вакуоль представляет собой динамическую структуру, способную быстро изменять свою морфологию. Они участвуют во многих процессах, включая гомеостаз клеточного рН и концентрацию ионов, осморегуляцию, накопление аминокислот и полифосфатов и деградационные процессы. Токсичные ионы, такие как стронций, кобальт и свинец транспортируются в вакуоль, чтобы изолировать их от остальной части клетки.

Сократительные вакуоли

Сократительные вакуоли — это специализированная осморегуляторная органелла, которая присутствует у многих свободноживущих эукариотов. Сократительная вакуоль является частью комплекса сократительной вакуоли, который включает в себя радиальные плечи и губку.

Сократительный вакуольный комплекс работает периодически, чтобы удалить избыток воды и ионов из клетки, чтобы сбалансировать поток воды в клетку. Когда сократительная вакуоль медленно поглощает воду, сократительная вакуоль увеличивается, это называется диастолой, и когда она достигает своего порога, центральная вакуоль сокращается, а затем периодически сокращается (систола), чтобы высвободить воду.]

Пищевые вакуоли

Пищевые вакуоли (также называемые пищеварительными вакуолями — это органеллы, обнаруженные в инфузориях, и Plasmodium falciparum, простейший паразит, вызывающий малярию.

Источник

Вакуоль — Особенности строения и функции вакуоля

Вакуоль – строение и функции в клетке: что это такое и каковы ее особенности

Все живые существа на планете Земля имеют клеточное строение. Этот факт не относится к внеклеточной форме жизни — вирусам. Одной из составных частей клетки является вакуоль. Она встречается как у животных и растений, так и у грибов, водорослей, бактерий. Что представляет собой вакуоль, ее строение и функции будут описаны ниже.

Суть понятия

Изучение, что такое вакуоль, следует начать с понятия эукариотов — это одна из разновидностей клеток, в которых присутствует ядро, отделенное от цитоплазмы двойной перегородкой — мембраной или тонопластом.

Обратите внимание! Для ядра характерен существенный числовой параметр. Это связано с содержанием в нем молекулы ДНК.

В клетке присутствует емкость, которая относится к категории органоидов (или органелл) и необходима живому организму для конкретных нужд. По внешнему виду органелла напоминает мешочек. В целом считается закрытой структурой. Вакуоль отделяется от прочих клеточных составляющих одной мембраной.

Что такое вакуоль, каково ее происхождение. Органелла образуется из провакуолей — это такие новообразования в виде тонопластовых пузырьков. Категория провакуолей относится к комплексу Гольджи и эндоплазматическому ретикулуму. Их слияние обуславливает появление органелл.

Перечислим основные характеристики вакуолей:

Вакуоль растительной и животной клетки

Существует разделение вакуолей на следующие категории:

Строение и функции

Строение

Такие понятия, как строение и функции вакуоли, считаются взаимозависимыми.

Данная клеточная органелла встречается в составе многих клеток, преимущественно грибов и растений. Ученые диагностируют ее присутствие также в составе бактерий и животных. Это обусловлено многоплановостью функций органеллы и ее важностью для живого организма.

Функции

Органоид занимает от 0,05 до 0,9 клеточного пространства. Это обусловлено значением и расположением вакуоли в составе определенного организма.

Оптимальным вариантом для изучения вакуоли, ее строения и функций является таблица.

Данная таблица наглядно и кратко представляет информацию о функциях вакуоли.

Вывод

Вакуоль встречается как у животных и растений. Ее присутствие отмечается в составе бактерий, грибов. В зависимости от места расположения видоизменяется состав органеллы и перечень ее функций.

Клетка растений

Есть несколько причин, почему растения выделяют в отдельное царство.

Основные (общие для всех клеток) органеллы :

Строение вакуоли

В растительной клетке (и клетках грибов) она крупная — по размеру может быть даже больше ядра.
Органойд окружен мембраной, внутри содержится вода с растворенными в ней веществами.

Функции вакуоли:

10. Органелла растительной клетки — хлоропласт.
Основной признак, по которому живой организм относят к царству Растений, это способность к фотосинтезу — автотрофному питанию.

Органелла, которая отвечает за этот процесс — синтеза органических веществ (глюкозы) из неорганических (CO2, H2O и солнечного света) — хлоропласт.

Хлоропласты — это вид пластид. В растениях пластиды бывают трех видов:

Строение хлоропластов

Сразу оговоримся — строение этих органелл оказалось возможным изучить только с помощью электронного микроскопа.

Именно в этой системе происходит фотосинтез. Давайте разберем подробнее сам процесс.

Процесс фотосинтеза

Фотосинтез — процесс синтеза органических веществ за счет энергии света.

Хлорофилл улавливает энергию света, преобразует ее в АТФ (синоним энергии в биологии), и синтезирует глюкозу — органическое вещество.

Ферменты — биокатализаторы всех природных процессов, расположены так же в хлоропластах.

Уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:

6СO2 + 6H2O = C6H12O6 (глюкоза) + 6O2

Это суммарное уравнение процесса, который, на самом деле, состоит из двух фаз: темновой и световой.

Световая фаза фотосинтеза:

(происходит на мембранах тилакойдов)

Темновая фаза:
(происходит в стромах хлоропласта)

Фотосинтез обеспечивает 2 абсолютно важные для жизни на Земле вещи:

Рост клетки

Растительные клетки растут за счет увеличения объема цитоплазмы и за счет увеличения размера вакуолей. Клеточная оболочка при этом растягивается.

Обсуждение: “Клетка растений”

Вакуоль у эукариот: состав растительных и животных клеток, строение и функции, типы вакуолей

> Наука > Биология > Вакуоль, её особенности: строение, состав, функции

Вакуоль — это ёмкость внутри клетки, относящаяся к органоидам и используемая живым организмом для различных нужд. Обычно она имеет вид мешочка. Отделена от клетки единственной мембраной, именуемой тонопластом. Образуются вакуоли из тонопластовых пузырьков. Бывают у растений и животных, водорослей, грибов, бактерий, у вирусов и фагов их нет.

Состав вакуоли

Часто основной состав органоида — это раствор необходимых веществ, то есть клеточный сок.

Несмотря на различия животных и растительных организмов, их клеточный сок представлен схожими веществами.

: энергетический и пластический обмен – процессы в клетке.

Строение и функции

В некоторых органах многоклеточных организмов этот органоид бурно разрастается, вытесняя прочее содержимое клетки на самый её край. Например, в горбе верблюда после прихода в оазис постепенно накапливается смесь воды и жира — вакуоли увеличиваются, горб растёт, набухает, поднимается.

Заметны различия между растительными и животными органоидами. Вакуоль у растений часто единственная в клетке, но крупная и содержащая какие-либо запасы. В животной клетке их много, они мелкие и выполняют в основном выделительные и пищеварительные функции. Рассмотрим основные типы (таблица).

Дополнительные сведения:

Симбиоз двух организмов

Симбиоз одного живого существа с другими организмами, находящимися в его пищеварительной вакуоли, рассматривается как один из важных элементов эволюции. Особенность одноклеточных и мелких эукариот: для них обычны специализированные органоиды, по нескольку одновременно, с частой сменой, сочетанием, изменением функций.

Устойчивый симбиоз гриба с водорослями внутри его органоидов привёл к появлению лишайников.

Эвглена зелёная, как принято считать, имеет в качестве хлоропластов хламидомонад, эволюционировавших внутри её организма.

Плавучий папоротник азолла образует заполненные слизью полости, и когда в них попадает сине-зелёная водоросль анабена (Anabaena azollae), полость закрывается, образуя вакуоль для проживания в ней этой водоросли.

Отзывы и комментарии

Что такое вакуоли: виды и особенности структур

Образование 27 сентября 2016

Клетки растений и животных содержат целый ряд структур, выполняющих обеспечение их жизненных функций. Одними из них являются вакуоли. Между собой они имеют ряд существенных отличий. Из нашей статьи вы узнаете, что такое вакуоли и зачем они необходимы живым организмам.

Постоянные структуры клетки

Вакуолями называют одномембранные органеллы растительных и животных клеток. Одни из них являются постоянными структурами, другие возникают по мере их функциональной необходимости. В зависимости от особенностей строения эти органеллы способны запасать питательные вещества, расщеплять их и выполнять регуляторную функцию.

Виды структур

Существует три вида вакуолей. В клетках растений находятся сократительные и пищеварительные. Они регулируют осмотическое давление, выводят наружу непереваренные остатки и выполняют секреторную функцию. А вот у растений это крупные резервуары, содержащие воду, в которой растворены все необходимые клетке вещества.

Вакуоли в клетке растений

В молодых растительных клетках эти структуры могут занимать практически все внутреннее содержимое. И это легко объяснить. Ведь растущему организму нужно много резервных веществ для развития. Что такое вакуоли растительных клеток? Это крупные одномембранные резервуары с клеточным соком.

Последний представляет собой воду с растворенными углеводами и остатками неорганичских веществ. В состав клеточного сока также входят разнообразные продукты обмена. Это могут быть алкалоиды, танины. Здесь также находятся пигменты, которые придают цвет различным частям растений.

Таким образом, вакуоль в растительной клетке играет роль своеобразной “кладовой”.

Сократительные вакуоли

Строение вакуоля, который выполняет регуляторную функцию, совсем иное. Больше всего таких структур встречается в клетках пресноводных и морских простейших животных.

Что такое вакуоли, которые регулируют тургор клеток? Они представляют собой пульсирующие пузырьки, вокруг которых располагается сеть канальцев. Это транспортные пути для жидкости.

По канальцам лишняя жидкость сначала поступает из цитоплазмы в вакуоль, а из нее уже выводится наружу.

Откуда вообще появляется лишняя жидкость в клетке и зачем ее нужно удалять? Все дело в законах физики. Согласно им, движение происходит из области с большей концентрацией в меньшую.

Поскольку солей в окружающей среде больше, вода начинает направляться в клетку. Ее поверхностный аппарат может просто не выдержать такого давления.

А благодаря сократительным вакуолям поддерживается одинаковый уровень осмотического давления и равновесие с окружающей средой.

Пищеварительные вакуоли

Пищеварительные вакуоли расщепляют сложные вещества до простых, которые способны усваивать организмы. Эти структуры являются непостоянными образованиями. Они возникают в той части цитоплазмы, где находятся частицы пищи. Это могут быть как твердые частицы, так и жидкости. Вокруг них образуется одномембранный пузырек, содержащий гидролитические ферменты.

В зависимости от характера содержимого среда в нем изменяется от кислотной до щелочной. Эти биологически активные вещества ускоряют химические реакции, но не входят в состав ее продуктов. Далее через стенку вакуоли пища поступает в цитоплазму и усваивается организмом. Ее непереваренные остатки выделяются через оболочку клеток или специализированные образования.

Итак, в нашей статье мы рассмотрели, что такое вакуоли, познакомились с их разнообразием. В зависимости от особенностей строения они способны запасать вещества, расщеплять их или выводить из клетки и ее структур.

Люди объединялись в группы с древнейших времён. Первобытные охотники сообща охотились, земледельцы обрабатывали поля. Что такое кооперативы они не знали. Но их объединения вполне можно отнести к современному понятию к…

Домашний уют
Что такое декор? Виды и особенности

Многие из нас очень часто слышат слово “декор” в повседневной жизни. На первый взгляд это слово понятно и подразумевает украшение какого-либо объекта или предмета. Но так ли это на самом деле? Давайте же попр…

Новости и общество
Что такое грузооборот, виды и особенности морских перевозок

Для определения эффективности любого предприятия, экономической отрасли, потребуется посчитать множество показателей. Один из них грузооборот.Что такое грузооборот? А это количество перевезенного груза на отдел…

Бизнес
Что такое МФЦ. Услуги и особенности работы

Получение справки или подача заявления, как и прочие услуги муниципальных органов, всегда было огромной проблемой для любого гражданина. Бюрократическая система была настолько недоработанной, что гражданам очень часто…

Домашний уют
Что такое рашпиль? Разновидности и особенности эксплуатации

Что такое рашпиль? Под таким определением известна особая разновидность привычного для нас всех напильника. Инструмент содержит наиболее фактурную, острую и редкую насечку из всех приспособлений данного образца. Поэто…

Домашний уют
Что такое тамбур: значение и особенности планирования

Каждый житель частного дома согласится с тем, что входная дверь открывается довольно часто. Выходят и заходят сами хозяева, например, в сад или огород, на работу, учебу, также частенько заглядывают гости, нужно выпуст…

Домашний уют
Что такое наличник? Виды и установка

Установка двери является ответственным мероприятием. К каждому этапу работы мастер должен подходить очень ответственно. Не является исключением и декоративная отделка. Для обрамления дверной коробки применяется особен…

Домашний уют
Что такое пиломатериалы? Виды и назначение

Древесина давно известна человечеству как один из лучших строительных материалов. Его характеристики позволяют применять ее во многих сферах народного хозяйства. Этот материал надежен, долговечен, наделен эстетическим…

Домашний уют
Что такое спилок? Виды и применение материала

Вопрос натуральности материала волнует каждого покупателя, когда он приобретает изделия из кожи. Современные производители владеют технологиями, в результате применения которых получается материал, трудноотличимый от …

Духовное развитие
Что такое проповедь? Виды и формы проповеди

“Проповедь” – это слово, которое у всех на слуху, но никто не знает, что же оно все-таки означает. В сознании большинства людей этот термин ассоциируется с пропагандой или популяризацией каких-либо религиозных доктрин…

Источник