Вакуоль строение и функции таблица кратко

Обновлено: 05.07.2024

Вакуоли — это большие пузырьки в цитоплазме клетки или полости, которые имеют ограничение в виде мембраны (тонопласта) и в большинстве случаев заполнены водным содержимым.

Говоря о строении вакуоли нужно сразу отметить, что пузыреобразные расширения эндоплазматической сети и везикулы комплекса Гольджи — то, из чего образуются вакуоли. Они есть во всех растительных и грибных клетках, в клетках многих протистов.

Множество небольших вакуоль образуются в клетках меристемы растений из пузыреобразных расширений эндоплазматической сети. Постепенно они увеличиваются в размерах и объединяются. Так образуется одна центральная вакуоль, которая занимает большую часть внутреннего содержимого клетки — а это от 70 до 90%. Вакуоль в животной клетке мельче.

Центральная вакуоль может быть пронизана тяжами цитоплазмы.

Мембрана или тонопласт — это то, что окружает вакуоль: она имеет толщину, как у мембраны эндоплазматической сети (4-6 нм). В отличие от нее, плазмалемма более толстая и плотная, отличается меньшей проницаемостью.

Клеточный сок

Клеточный сок — то, что заполняет вакуоль.

Он представляет собой водный раствор органических и неорганических веществ. Почти все они являются продуктами метаболизма протопласта: они могут образовываться и распадаться на протяжении жизни клетки.

Клеточный сок имеет концентрацию и химический состав, которые постоянно меняются. Они зависят от вида растения, органа, ткани и состояния, в котором находится клетка.

В клеточном соке в растворенном виде присутствуют:

соли;
сахара (глюкоза, фруктоза и сахароза);
органические кислоты (лимонная, уксусная, щавелевая, яблочная и др);
белки;
аминокислоты.

Все это — промежуточные продукты метаболизма, которые временно выводятся из обмена и изолируются при помощи тонопласта. То есть, это запасные вещества клеток.

Запасные вещества могут повторно использоваться в метаболизме. Помимо них в клеточном соке содержатся фенолы, танины или дубильные вещества, алкалоиды, антоцианы — они выведены из процесса обмена и, как следствие, изолированы от цитоплазмы.

Очень часто в клеточном соке можно обнаружить танины.

Еще танины можно найти в оболочках и цитоплазме клеток незрелых плодов, в оболочках семян, листьев, древесины и коры.

Если рассматривать строение и функции вакуолей некоторых растений, то можно обнаружить в них алкалоиды. К примеру, в:

в семенах кофе — кофеин;
в плодах мака — морфин;
в плодах белены — атропин и др.

Танины, токсические полифенолы и алкалоиды содержатся в растениях с определенной целью — выполнять защитную функцию. Они отпугивают травоядных животных и предотвращают, тем самым, поедание растений.

Строение и функции вакуолей предполагают скапливание отходов, которые являются конечными продуктами жизнедеятельности клетки.

Так в вакуолях клеток скапливается щавелевокислый кальций — он имеет вид кристаллов различной формы.

Многие растения содержат в своем клеточном соке пигменты. Самые распространенные пигменты — антоцианы. Благодаря им растение приобретает красную, пурпурную, синюю и фиолетовую окраски.

Если растение имеет желтый или кремовый цвет сока, это значит, что в нем содержатся близкие к антоцианам флавоны и флавонолы. Все эти пигменты отвечают за окраску лепестков (у роз, георгин, примул, фиалок и др), плодов, почек, листьев и иногда корнеплодов (у свеклы).

Кислотность среды влияет на цвет антоцианов:

он красный, если среда кислая;
фиолетовый, если среда нейтральная;
синий, если среда щелочная.

Кроме того, наблюдаются и переходящие оттенки.

Реакция клеточного сока склонна к частым изменениям — от кислой до слабокислой, а иногда и слабощелочной. Именно это является причиной соответствующих изменений цвета пигментов.

Во время цветения цветы некоторых растений, к примеру, медуницы, меняют окраску от розовой до синей.

Также клеточный сок отдельных растений может содержать фитогормоны или регуляторы роста. Это физиологически активные вещества, ферменты и фитонциды.

После гибели клетки тонопласт и прочие мембраны утрачивают свою выборочную проницаемость. В результате ферменты, высвобождаясь из вакуоль, становятся причиной автолиза клетки.

Огромное значение вакуолей заключается в том, что они выполняют проводящую роль в поглощении воды клетками растений.

Вода поступает в вакуоль через тонопласт при помощи осмоса. В вакуоли клеточный сок является более концентрированным, чем цитоплазма, поэтому здесь вода давит на цитоплазму и, соответственно, клеточную оболочку.

В результате в клетке образуется тургорное давление, обеспечивается относительная жесткость растительных клеток. За счет этого давления клетки растягиваются в процессе роста.

Строение и функции вакуоли не всегда бывают стандартными. Вместо одной центральной вакуоли может быть несколько — это встречается в клетках запасающих тканей растений. В этих вакуолях скапливаются запасные питательные вещества:

Вакуоль представляет собой полость, отграниченную от цитоплазмы клетки мембраной. Она заполнена клеточным соком и может выполнять различные функции. Подобные органоиды встречаются в клетках всех живых организмов, за исключением вирусов и фагов. О том, для чего нужна эта органелла, как выглядит, что находится в вакуоли у растений и животных, расскажем в статье.

Строение и функции вакуоли

Главный компонент вакуоли — клеточный сок, заполняющий внутренне пространство органоида. Основной состав содержимого вакуолей схож для клеток различных организмов. Клеточный сок состоит из:

воды;
минеральных солей: хлоридов, фосфатов, нитратов;
углеводов (в том числе крахмал (у растений), гликоген (у животных);
жиров;
пигментов (красящих веществ);
веществ, восстанавливающих целостность структуры при повреждении;
газов, расходуемых по мере необходимости.

Не во всех вакуолях и не всегда отмечается наличие всех причисленных компонентов, но схожесть состава клеточного сока растений и животных доказана. Однако вакуоли у животных и растений различаются, в первую очередь размерами, и имеют другие особенности в строении и функциях.

Рис. 1. Растительная клетка.

На вопрос, есть ли в животной клетке вакуоль, ответ утвердительный. Да, такой органоид имеется и выполняет важные функции.

Вакуоли в растительной клетке максимально заполнены клеточным соком, поэтому органелла, как правило, единственная, но большая, ею занята вся центральная часть клетки, она служит резервуаром для запасных веществ. Клетки животных содержат много мелких вакуолей, отвечающих за пищеварение и выделение.

Рис. 2. Животная клетка.

Типы вакуолей

Основные типы вакуолей, встречающихся в клетках живых организмов, строение и выполняемые ими функции представлены в таблице.

В клетках плодов, семян, видоизменённых подземных побегов многих растений, в специализированных тканях животных. Органелла разрастается, заполняя практически весь объём

Запасает воду, питательные вещества, витамины и минералы

Характерна для клеток животных, микроорганизмов, способна быстро менять объем и форму

Переваривание попадающей в её полость органики за счёт содержащихся в клеточном соке ферментов

Характерна для животных клеток, одноклеточных организмов. Легко распознаётся по форме

Сбор и удаление продуктов жизнедеятельности на клеточном уровне, обеспечение нормального тургора (осмотического давления) в клетке

Аэросома (наполненная газом)

Характерна для растений с плавучими органами, некоторых животных, обитающих в воде

Накопление водорода и других газов с целью улучшения плавучести

Характерна для клеток растений и животных, защищающихся с помощью яда и использующих токсины для других целей

Заметим, что аэросомы и токсические вакуоли можно отнести к запасающим органоидам со специфическим использованием накопленных веществ.

Сократительная (выделительная) вакуоль инфузорий напоминает формой звёздочку. Биология этого органоида походит на почки и мочевой пузырь млекопитающих.

Рис. 3. Инфузория.

Кратко о том, какие признаки имеют вакуоли, каково их строение и функции, можно рассказать в докладе на уроке биологии в 9 классе.

Что мы узнали?

Вакуоли встречаются в клетках почти всех живых организмов, они выполняют различные функции: запасающую, выделительную, пищеварительную. Вакуоли имеют форму пузырьков различного размера и формы, наполненных клеточным соком. В растительных клетках они обычно более крупные, чем в животных, чаще выполняют запасающую функцию. Вакуоли участвуют в регуляции осмотического давления внутри клеток, обменных процессах.

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

минеральные компоненты;
сахара;
органические кислоты;
пигменты (у растений);
углекислый газ и кислород;
другие продукты клеточного метаболизма.

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:

В клетках плодов, семян, корневищ многих растений, и некоторых тканей животных, разрастаясь, занимает почти весь объём

Запас воды, питательных веществ, минералов и витаминов.

Расположена в клетках животных, губок, микроорганизмов. Быстро меняет объём и форму.

Обволакивание и переваривание органики с помощью ферментов.

В клетках животных и одноклеточных организмов. Отличается формой (у инфузорий — напоминает звёздочку).

Сбор и удаление отходов жизнедеятельности клетки, поддержание в клетке необходимого уровня осмотического давления.

Обычна для клеток растений с плавающими на воде листьями, ряски, плавучих микроводорослей наподобие спирулины, некоторых водных животных.

Накачка водородом и другими газами, с целью повышения плавучести (непотопляемости).

В клетках многих растений, насекомых, рыб (фугу), ядовитых животных. Содержит алкалоиды, полифенолы и прочее (пример: соланин зелёных картофельных клубней).

Вакуоль в животной клетке

Их основная роль:

накопление и запас питательных компонентов;
содержание продуктов распада и их разложение;
переваривание крупных частиц или макромолекул.

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:

поддерживает тургор и за счет растяжения клеточка растет;
транспортирует в цитоплазму необходимые компоненты;
переваривает за счет ферментов ненужные вещества;
содержит растительные пигменты, окрашивая ткани в зеленые, оранжевые, красные, желтые цвета и промежуточные оттенки;
у некоторых в составе вакуолей есть ядовитые вещества, которые защищают растение от поедания;
за счет питательных веществ органоиды участвуют в прорастании семян.

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.

Вакуоли представляют собой одномембранные клеточные органоиды, то есть другими словами являются одним из важных компонентов клетки, причем не любой клетки, а только клетки эукариотической, то есть такой, у которой в наличии ядро и мембрана (внешняя оболочка). Впрочем, не все эукариотические клетки имеют вакуоли среди своих органоидов, в основном они встречаются в клетках растений и грибов. О том, какое строение вакуоли, и какую роль она осуществляет для нормальной работы клетки наша статья.

Образование и строение

Все вакуоли образуются от провакуолей, которые в свою очередь появляются при рождении клетки в виде мембранных пузырьков.

Так выглядят вакуоли в растительной и животной клетке. Внешне она представляет собой большой пузырек, который в зрелой клетке может занимать более половины всего объема (особенно в растительной клетке).

По краям вакуоль подобно клетке окружена защитной оболочкой – мембраной, называемой тонопластом. Внутри же вакуоли находится клеточный сок, представляющий собой концентрированный раствор из воды, минеральных солей, сахаров, органических кислот, кислорода, диоксида углерода, продуктов клеточного метаболизма и так далее.

Мембрана-тонопласт вакуоли местами проницаема, в частности через нее в вакуоль поступает вода, благодаря этому вакуоль начинает осуществлять давление на окружающую цитоплазму (это давление называют тургорным), как следствие цитоплазма прижимается к стенкам клетки. Такое давление, вызванное вакуолей, помогает клеткам растений оставаться жесткими и прямыми и в целом способствуют их росту.

Функции в клетке

Вакуоли обеспечивают нормальную работу клетки и осуществляют целый ряд полезных функций:

Что такое вакуоль растительной клетки

Вакуоли – это действительно полости, которые есть в клетках растений и животных. В зависимости от тканей, местоположения, возраста клетки, вакуоли могут выполнять очень разнообразные функции. Особенно многочисленны функции вакуолей в растительных клетках.

Вакуоли – это органеллы клетки, которые представляют собой полости, заполненные жидкостью (клеточным соком) и отделенные от цитоплазмы клетки одной мембраной.

Особенности строение вакуолей растительной клетки

Вакуоли образуются из слившихся вместе везикул. Их образуют эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджи. В молодой растительной клетки вакуоли небольших размеров и обычно их несколько штук. Клетка растет и созревает, и мелкие вакуоли сливаются. Они образуют одну большую, так называемую, центральную вакуоль. Эта крупная вакуоль может занимать до 90% объема растительной клетки.

Функции вакуоли растительной клетки

Поскольку основное местонахождение вакуолей это растительные клетки, то и главная роль этого органоида именно в растительных клетках. Какие же функции выполняют вакуоли?

Одно из основных свойств – поддержание тургорного давления. Жидкость, которая заполняет центральную вакуоль, давит на клеточную стенку. Благодаря этому, растительные структуры остаются жесткими и выпрямленными. (Вспомните, что происходит с листьями растений, если забыть их полить несколько дней.)
Основное место хранении различных веществ. Это, в первую очередь, вода. Кроме нее: минералы, все питательные вещества, ионы, небольшие молекулы и отходы. Также растительные пигменты и ферменты.
Участвуют в росте клетки. Центральные вакуоли, оказывая давление тургора на клеточную стенку, помогают в удлинении клетки. Кроме того, из вакуолей выделяются особые белки, которые уменьшают жесткость клеточной стенки и делают ее более эластичной и способной к растягиванию.
Являются местом деградации молекул. Кислая среда внутреннего содержимого вакуолей, созданная тонопластом, активизирует ферменты. Более крупные молекулы (биологические полимеры) направляются в вакуоль и там разрушаются под их воздействием.
Сходная функция – детоксикация. С помощью вакуолей из цитозоля (жидкая составляющая цитоплазмы, окружающая органеллы клетки) удаляются потенциально опасные токсичные вещества. Это могут быть тяжелые металлы или гербициды.
Защита. Интересно, что вакуоли растительных клеток могут содержать и выделять химические вещества, которые неприятны или даже ядовиты для животных. Поэтому некоторые растения животные не только не едят, а стараются обходить их стороной.
Вакуоли обеспечивают прорастающие семена питательными веществами. Все необходимые для роста углеводы, белки и липиды, хранятся в вакуолях.

Типы вакуолей растительной клетки

Тип вакуолей определяется их основной функцией.

Химический состав вакуоли растительной клетки

Что же составляет химический состав вакуолей? Клеточный сок – это результат жизнедеятельности протопласта клетки. Клеточный сок – это водный раствор, обычно слабо концентрированный. В его состав входят как различные органические вещества, так и минеральные. Эти смеси образуют истинные или коллоидные растворы. При обезвоживании вакуолей эти вещества превращаются в форму кристаллов или кристаллоидов.

Клеточный сок имеет кислую среду. Состав химических веществ в клеточном соке во многом зависит от вида и состояния самого растения и его возраста.

Неорганические вещества клеточного сока:

фосфаты;
нитраты;
хлориды;
сульфаты,
карбонаты: кальция, калия, натрия;
йод,
бром.

Органические вещества более разнообразны:

Безазотистые вещества:

углеводы:
- моносахариды (глюкоза, фруктоза),
- дисахариды (сахароза),
- полисахариды (инулин),
- пектины;
- амигдалин и синиргин (горький вкус),
- кумарин (резкий запах),
- сапонин, дигитоксин (ядовиты в больших дозах),
- флавоны — это пигменты желтого цвета,
- антоцианы – пигменты, цвет окраски которых зависит от Ph среды клеточного сока. (В нейтральной среде – антоцианы лиловатой окраски, в щелочной — синие, в кислой — красные).
Примером красного цвета антоцианов могут быть расцветки в цветках пионов, гераней, маков, роз. Синий цвет — это антоцианы клеток цветков дельфиниума, васильков; малиново-лиловый — сливы, винограда, даже корнеплод свеклы.

Ярко-красный цвет осенних листьев – это тоже заслуга антоцианов. По мере разрушения хлорофилла, антоцианов становится все больше, особенно в холодную и солнечную погоду. Обратите внимание, что самые яркие листья во время холодной, но ясной осени.

Эти вещества, соединяясь с белками дают нерастворимое соединение. Богаты этими веществами кора дуба (до 20%), листья чая (15-20%). При дублении кожи, получается очень прочное и красивое изделие. Кроме дубления кожи, дубильные вещества используются как лекарства. Например, при лечении расстройств желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), ожогов и кожных заболеваний. Они обладают еще вяжущим и противовоспалительным свойствами.
- Органические кислоты: щавелевая кислота; яблочная, лимонная, винная, янтарная, бензойная, салициловая.
- Соли органических кислот: щавелевокислый кальций (оксалат кальция), щавелевокислый магний, щавелевокислый натрий, виннокаменный кальций.
1. Азотосодержащие:
- Белки – белковые кристаллоиды и глобоиды;
Обычно они накапливаются в вакуолях клетки, но при обезвоживании могут выпасть из коллоидного раствора, образуя кристаллоиды. Кристаллоид, заключенный в тонопласт высохшей вакуоли, называется алейроновым зерном.
- Аминокислоты: лейцин, аспарагин и тирозин;
- Алкалоиды.
Алколоиды обычно обладают жгучим вкусом и ядовиты. Они имеют выраженную физиологическую активность. И хотя для растений они полезны лишь косвенно, то на организмы животных и человека могут оказывать достаточно сильное влияние. И это влияние может быть как положительным, так и отрицательным, а иногда и губительным.

Алколоиды чаще всего используют в качестве лекарственных препаратов: наркотики, транквилизаторы, обезболивающие. Например: хинин, атропин, кофеин, эфедрин, стрихнин, морфин и другие. Никотин и анабазин используют как инсектицидные средства (против насекомых).

Размер вакуоли в растительной клетке

Поскольку вакуоли располагаются внутри клеток, то их размеры сопоставимы с размерами клеток. Например, большинство клеток растений имеет размер 15-60 мкм (бывают экземпляры как 10, так и 100 мкм). Клетки животные меньше по размеру.

Обычно объем вакуоли в клетки составляет более 30% от объема клетки. Но это не постоянная величина. В зависимости от типа клетки вакуоли могут составить от 5 до 90% объема клетки.

Количество и размер вакуолей также зависит и от возраста клеток. В молодых клетках – вакуоли небольшие и их несколько. С возрастом клетки, вакуоли сливаются в одну крупную.

Чем отличается вакуоль растительной клетки от животной

Вакуоли характерны в основном для клеток растений и грибов. Но некоторые животные клетки также могут содержать вакуоли.

В животных клетках вакуоли по своей сути выполняют функцию лизосом. Они содержат ферменты. С помощью процессов фагоцитоза и пиноцитоза вакуоли переваривают питательные частицы, отмершие части и элементы клеток.

Как и вакуоли растительных клеток, они накапливают и запасают питательные вещества и регулируют содержание солей и воды в клетках.

Какое значение для растительной клетки имеет вакуоль

Значение вакуолей растительных и животных клеток связано с их основными функциями.

В составе сока, находящегося внутри вакуолей, есть ферменты. Именно они разрушают все образовавшиеся вредные соединения. Очень важно значение вакуолей при гибели клетки. Вакуоли отмерших клеток лопаются, и ферменты разрушают уже не только продукты жизнедеятельности клетки, но и саму клетку. Это явление автолиза.

Ни одна растительная клетка не сможет существовать без внутреннего давления или тургора. Некоторые клетки умеют увеличиваться в размерах, и расти за счет этого растяжения. Вакуоли поддерживают упругость клеток.

Водный баланс важен для любого организма, в том числе и для клеток. Удерживать концентрацию внутриклеточной жидкости на постоянном уровне и регулировать водный баланс помогают вакуоли.

Даже внешняя красота листьев, цветов и плодов связана с вакуолями растительных клеток. В них содержаться красящие вещества, которые придают тканям определенный окрас. Вместе с хромопластами, сочетание цветов получается многообразным.

А вспомните, какое разнообразие вкусов дарят нам растения, благодаря клеточному соку. Сладкая малина, кислая смородина, кисло-сладкая облепиха. А лимон? Достаточно сказать название и мгновенно вспоминается яркий кислый вкус. Количество запасенного сока тоже впечатляет. Персики и вишня, арбузы и дыни. Даже высушенный сок вкусен – курага и изюм.

Читайте также: