Вакуоль в клетке человека кратко и понятно
Обновлено: 04.07.2024
А вакуоль ( / ˈ v æ k juː oʊ л / ) это мембрана-граница органелла который присутствует в растение и грибковый клетки и немного протист, животное [1] и бактериальный клетки. [2] Вакуоли - это, по существу, закрытые отсеки, заполненные водой, содержащей неорганические и органические молекулы, включая ферменты в решение, хотя в некоторых случаях они могут содержать захваченные твердые частицы. Вакуоли образуются путем слияния множества мембран. пузырьки и фактически представляют собой их более крупные формы. [3] Органелла не имеет основной формы или размера; его структура меняется в зависимости от требований клетки.
Содержание
Открытие
В 1885 г. де Фрис назвал вакуумную мембрану тонопластом. [8]
Функция
Функция и значение вакуолей сильно различаются в зависимости от типа клетки, в которой они присутствуют, и имеют гораздо большее значение в клетках растений, грибов и некоторых протистов, чем клетки животных и бактерий. В общем, к функциям вакуоли относятся:
В клетках животных вакуоли выполняют в основном подчиненные роли, помогая более крупным процессам экзоцитоз и эндоцитоз.
Вакуоли животных меньше, чем их аналоги в растениях, но обычно их больше. [14] Есть также животные клетки, не имеющие вакуолей. [15]
Экзоцитоз - это процесс вытеснения белков и липидов из клетки. Эти материалы абсорбируются секреторными гранулами внутри аппарат Гольджи перед транспортировкой к клеточной мембране и секреции во внеклеточную среду. В этом качестве вакуоли представляют собой просто накопительные везикулы, которые позволяют удерживать, транспортировать и удалять выбранные белки и липиды во внеклеточную среду клетки.
Сальмонелла способен выжить и размножаться в вакуолях нескольких млекопитающее вид после поглощения. [18]
Вакуоль, вероятно, развивалась несколько раз независимо, даже в пределах Viridiplantae. [14]
Типы вакуолей
Газовые вакуоли
Газовые пузырьки, также известные как газовые вакуоли, представляют собой нанокомпоненты, которые свободно проницаемы для газа, [19] и встречаются в основном у цианобактерий, но также встречаются у других видов бактерий и некоторых архей. [20] Газовые пузырьки позволяют бактериям контролировать свою плавучесть. Они образуются, когда небольшие биконические структуры разрастаются в веретенообразные формы. Стенки везикул состоят из гидрофобного белка газовых везикул А (GvpA), который формирует цилиндрическую полую белковую структуру, заполняющуюся газом. [20] [21] Небольшие отклонения в аминокислотной последовательности вызывают изменения морфологии газового пузырька, например, GvpC - более крупный белок. [22]
Центральные вакуоли
В антоциан-задерживание вакуолей Rhoeo spathacea, а паукообразный, в клетках, которые плазмолизировали
Самый зрелый клетки растений имеют одну большую вакуоль, которая обычно занимает более 30% объема клетки и может занимать до 80% объема для определенных типов клеток и условий. [23] Нити цитоплазма часто пробегают через вакуоль.
Транспортировка протоны из цитозоля в вакуоль стабилизирует цитоплазматический pH, делая вакуолярный интерьер более кислым, создавая движущая сила протона которые клетка может использовать для транспортировки питательных веществ в вакуоль или из нее. Низкий pH вакуоли также позволяет разрушающие ферменты играть. Хотя чаще всего встречаются одиночные большие вакуоли, размер и количество вакуолей могут различаться в разных тканях и на разных стадиях развития. Например, развивающиеся клетки в меристемы содержат мелкие провакуоли и клетки сосудистый камбий зимой у них много маленьких вакуолей, а летом - одна большая.
Помимо хранения, основная роль центральной вакуоли заключается в поддержании тургор давление на клеточная стенка. Белки, содержащиеся в тонопласте (аквапорины) контролировать поток воды в вакуоль и из нее через активный транспорт, накачка калий (K + ) ионы внутрь и наружу вакуоля. Из-за осмос, вода будет диффундировать в вакуоль, оказывая давление на клеточную стенку. Если потеря воды приводит к значительному снижению тургорного давления, клетка буду плазмолиз. Тургорное давление со стороны вакуолей также необходимо для удлинения клеток: поскольку клеточная стенка частично разрушается под действием экспансиныменее жесткая стенка расширяется за счет давления изнутри вакуоли. Тургорное давление, оказываемое вакуолью, также важно для поддержания растений в вертикальном положении. Другая функция центральной вакуоли состоит в том, что она прижимает все содержимое цитоплазмы клетки к клеточной мембране и, таким образом, сохраняет хлоропласты ближе к свету. [25] Большинство растений хранят химические вещества в вакуоли, которые вступают в реакцию с химическими веществами в цитозоле. Если ячейка сломана, например, травоядное животное, то два химиката могут вступить в реакцию с образованием токсичных химикатов. В чесноке Alliin и фермент аллииназа обычно разделены, но образуют аллицин если вакуоль нарушена. Подобная реакция отвечает за производство син-пропантиаль-S-оксид когда лук вырезаны. [ нужна цитата ]
Вакуоли в клетках грибов выполняют те же функции, что и в растениях, и на клетку может быть более одной вакуоли. В дрожжи клетки вакуоль - это динамичный структура, которая может быстро изменить ее морфология. Они участвуют во многих процессах, включая гомеостаз рН клетки и концентрации ионов, осморегуляция, хранение аминокислоты и полифосфат и деградационные процессы. Токсичные ионы, такие как стронций ( Sr 2+
), кобальт(II) ( Co 2+
), и вести(II) ( Pb 2+
) переносятся в вакуоль, чтобы изолировать их от остальной части клетки. [26]
Сократительные вакуоли
Сократительные вакуоли представляет собой специализированную осморегуляторную органеллу, которая присутствует у многих свободноживущих протистов. [27] Сократительная вакуоль является частью комплекса сократительной вакуоли, который включает радиальные рукава и спонгиом. Комплекс сократительной вакуоли периодически сокращается, чтобы удалить лишнюю воду и ионы из клетки, чтобы сбалансировать поток воды в клетку. [28] Когда сократительная вакуоль медленно впитывает воду, сократительная вакуоль увеличивается, это называется диастолой, и когда она достигает своего порога, центральная вакуоль сжимается, а затем периодически сжимается (систола), выделяя воду. [29]
Пищевые вакуоли
Пищевые вакуоли органеллы обнаружены в Инфузории, и Плазмодий falciparum, простейший паразит, вызывающий Малярия.
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 являются многофункциональными органеллами, обнаруженными в клетках всех растений и грибов, а также в некоторых клетках протистов, животных и бактерий.
Действительно, вакуоли представляют собой небольшие компартменты в цитоплазме клетки, однако, в отличие от того, что наблюдается человеческим глазом, они не пусты, но содержат химические вещества и ферменты, которые позволяют разлагать вещества (такие как пищевые и токсичные соединения). ).
Характеристика вакуолей
1- Вакуоли состоят в основном из воды и аминокислот. Кроме того, жидкости в вакуолях включают ферменты, сахара, минеральные соли (калий, натрий), кислород, углекислый газ и некоторые пигменты, отвечающие за окраску листьев растений и цветов..
2. Вакуоли окружены слоем липидов, что позволяет не допускать попадания соленой воды в цитоплазму. Этот слой называется "тонопласт".
3. Вакуоли образуются, когда везикулы, выделяемые эндоплазматическим ретикулумом, и пузырьки, выделяемые аппаратом Гольджи, сливаются в одной органелле..
4- Они находятся в основном в клетках растений и грибов. Тем не менее, некоторые животные, бактериальные и протистические клетки имеют вакуоли.
5- Вакуоли не имеют определенного размера или формы. Эти две характеристики будут зависеть от индивидуальных потребностей клетки.
6- Новые клетки содержат серию небольших вакуолей; однако, когда клетка созревает, эти маленькие органеллы сливаются в единую центральную вакуоль.
7- Центральная вакуоль занимает 90% объема ячейки и может занимать 95%, когда она расширяется за счет поглощения воды.
Функции вакуолей
Вакуоли выполняют широкий спектр функций внутри клетки. Среди основных функций следующие:
1- регулировать осмотические свойства клетки
Осмос - это явление, которое относится к прохождению жидкости через полупроницаемую мембрану, как это происходит в клетках, мембраны которых позволяют прохождение воды и других веществ..
Следует отметить, что вакуоли регулируют прохождение этих веществ, сохраняя те, которые они считают вредными, и метаболизируя другие вещества..
2- Хранить вещества
Вакуоли позволяют хранить различные вещества, необходимые для клеток, такие как пища, вода, ионы, минералы, питательные вещества, ферменты, растительные пигменты и полезные бактерии для клетки..
Таким же образом, вакуоли позволяют хранить отработанные ячейки, а также изолировать материалы, которые могут быть вредными..
3- Помогите сохранить давление внутри клетки (тургор)
Тургор - это явление, которое возникает, когда клетка набухает из-за силы, действующей на внутренние жидкости..
Это явление создает избыточное давление на клеточную стенку. Вакуоли сбрасывают часть этого давления, используя воду (гидростатическое давление), которая помогает поддерживать жесткость ячейки и растения.
4- Поддерживать баланс рН внутри клетки
Вакуоль поглощает кислотность цитоплазмы клетки.
5- Экспорт продуктов из клетки
В отличие от животных, растения не имеют самой системы выведения, поэтому она зависит от других методов удаления отходов и токсичных веществ..
Клетка использует вакуоль, чтобы избавиться от молекул, которые ей не нужны. Для достижения этого вакуоль поглощает нежелательный элемент и, следовательно, движется к клеточной стенке.
6- Разложение молекул
Кислая среда внутри вакуолей, а также ферменты, присутствующие в этой органелле, помогают разрушать большие молекулы, которые отправляются в вакуоли..
Тонопласт вмешивается в перенос ионов водорода из цитоплазмы в вакуоль, что повышает кислотность окружающей среды. В этом смысле вакуоли напоминают лизосомы в клетках животных.
7- Детоксикация
Вакуоли защищают цитозоль от токсичных веществ, таких как тяжелые металлы и гербициды.
Некоторые вакуоли хранят и выделяют химические соединения, которые являются ядовитыми или имеют плохой вкус. Эти химические вещества удерживают хищников от тела.
9- Прорастание семян
Вакуоли являются источником питательных веществ, которые требуются семенам для прорастания, так как эти органеллы хранят углеводы, белки и липиды, необходимые для роста..
10- Автолиз
Тонопласт, который окружает вакуоль, разрушается, высвобождая вещества, которые он хранит; Позже пищеварительные ферменты вакуоли разлагают клетки.
Вакуоли также вмешиваются в другие клеточные действия, такие как:
2 - The биогенез, производство живых существ из других живых существ.
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:
Читайте также: