Общие сведения и функции
Вакуоли присутствуют почти во всех клетках. Чаще всего их можно встретить у растений, грибов, простейших. У бактерий типичных вакуолей обычно нет; у отдельных групп встречаются особые внутриклеточные структуры. . У разных организмов они различаются по размеру: могут быть очень большими, занимать почти всю клетку, или оставаться крошечными пузырьками, формирующимися только при необходимости.
Основные функции:
- Накопление веществ. Внутри этого пузырька содержатся вода, сахара, соли, аминокислоты, пигменты и даже отходы, которые необходимо изолировать. У растений здесь находятся запасные вещества, необходимые во время роста или прорастания.
- Поддержание тургора. Заполненная клеточным соком вакуоль давит на клеточную стенку изнутри, создавая упругость и помогая растению сохранять форму.
- Регуляция осмотического давления. Эти полости контролируют, сколько воды поступает и выходит из структурной единицы. У простейших сократительные вакуоли выполняют эту функцию, выталкивая лишнюю воду наружу.
- Пищеварение. Некоторые вакуоли содержат ферменты, способные переваривать питательные частицы. Это часто встречается у простейших и некоторых животных клеток, например у лейкоцитов.
- Защитная функция. Вакуоль может хранить токсичные вещества или соединения, защищающие растение от поедания.
- Поддержание уровня pH. У растений вакуоль чаще имеет кислую среду; pH зависит от типа клетки и функций вакуоли. Это помогает регулировать химические реакции и правильно распределять ионы.
Из чего состоит вакуоль
Внутри пузырька находится внутриклеточная жидкость — клеточный сок. В его состав входят:
- Вода. Благодаря воде вакуоль увеличивается в размере и поддерживает давление внутри структурной единицы.
- Минеральные соли (например, нитраты), участвующие в обмене веществ.
- Углеводы. Источник энергии и резерв для длительного хранения.
- Пигменты. Окрашивают лепестки, плоды и листья.
- Органические кислоты. Участвуют в химических реакциях и влияют на кислотность соков.
- Белки и ферменты. Используются для переваривания веществ.
- Отходы обмена веществ.
Строение
Снаружи вакуоль ограничена специальной мембраной — тонопластом. Это тонкая, но прочная оболочка, отделяющая содержимое полости от цитоплазмы. Тонопласт действует как фильтр: пропускает одни молекулы (например воду и ионы) и задерживает другие, регулируя состав внутриклеточной жидкости. В тонопласте расположены белки-переносчики, которые управляют движением веществ внутрь и наружу.
Внутренняя часть пузырька заполнена жидкостью, состав которой изменяется в зависимости от потребностей организма. Иногда она почти полностью состоит из воды, а иногда содержит много солей, сахаров или пигментов. Концентрация этих веществ влияет на давление внутри структурной единицы, поэтому вакуоль играет важную роль в поддержании тургора.
Образование вакуолей
- Слияние провакуолей — характерно для растений и грибов. Провакуоли формируются и созревают в системе эндомембран (ЭПР, комплекс Гольджи, эндосомы), затем сливаются в крупную вакуоль. В растениях таким образом образуется центральная полость, занимающая большую часть структурной единицы.
- Фагоцитоз — встречается у животных и простейших. Организм обволакивает частицы или микроорганизмы, формируя пузырек — фагосому. Фагосома сливается с лизосомой, содержащей ферменты, и образуется пищеварительная вакуоль, внутри которой материал переваривается.
Вопрос–Ответ
Зачем растению нужна вакуоль?
Она помогает растению сохранять форму и упругость благодаря накоплению воды, создающей внутреннее давление — тургор. Также служит хранилищем питательных веществ, сахаров, минеральных солей и пигментов. Вакуоль может изолировать вредные вещества, чтобы они не мешали жизнедеятельности структурной единицы.
Чем заполнена вакуоль?
Внутри находится клеточный сок — раствор воды, солей, сахаров, органических кислот, пигментов и других веществ. Состав меняется в зависимости от состояния организма: при недостатке воды он становится более концентрированным, при избытке — более разбавленным.
Где встречаются вакуоли и почему их строение отличается?
Они есть у растений, животных, грибов, простейших и некоторых бактерий. У растений вакуоли огромные, так как выполняют несколько ключевых функций — от хранения веществ до поддержания тургора. У животных они меньше, часто участвуют в переваривании частиц или удалении отходов. У простейших встречаются пульсирующие вакуоли, которые работают как насосы и защищают организм от избытка воды.
Используемые источники
Билич Г. Л., Крыжановский В. А. «Биология». Полный курс: В 4 т. — издание 5-е. — М.: Оникс, 2009. — Т. 1. — 864 с.
Биология. Растения. 6–7 классы. — М.: Просвещение. — 224 с. — 2000 г.
Еленевский А. Г., Соловьева М. П., Тихомиров В. Н. «Ботаника высших или наземных растений. Учебник для педагогических вузов. — М.: Академия, 2004. — 432 с.
Рис Дж. Б., Урри Л. А., Кейн М. Л. и др. Биология Campbell: учебник. Полноцветное издание в трех томах. — М.; СПб.: Диалектика, 2021.
Тимонин А. К., Нотов А. А. Большой практикум по экологической анатомии покрытосеменных растений. — Тверь: Тверской государственный университет, 1993. — Т. 2. — 184 с.
