Какое строение вакуоли в растительной клетке?

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?

Что такое вакуоли и их роль

Образование и строение вакуоли

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 вакуоли в клетке

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

• Именно благодаря вакуолям осуществляется рост клетки, они способствуют ее удлинению за счет особого тургорного давления на стенки клетки. Как мы писали выше, тургорное давление вакуоли на клеточную стенку происходит вследствие заполнения вакуоли водой.
• Вакуоли хранят важные минералы, питательные вещества, воду, необходимые клетке ферменты и растительные пигменты.
• Вакуоли удаляют из клетки потенциально токсичные вещества, такие как тяжелые металлы и гербициды. Также внутренняя кислая среда вакуолей осуществляют расщепление крупных молекул, которые мешают нормальной работе клеток.

Вакуоль в растительной клетке

Дополнительно в клетках растений вакуоли осуществляют такие функции как:

• Защиту, у некоторых растений именно вакуоли выделяют особые химические вещества, которые являются ядовитыми либо попросту неприятными по запаху для некоторых животных. Таким образом, растения защищают себя.
• Также у многих растений именно вакуоли ответственны за прорастание семян. В вакуолях хранятся важные белки, углеводы и жиры, необходимые для роста семян. По сути вакуоли являются источником питательных веществ для семян на время их прорастания.

Сравнение строения животной и растительной клетки. Основные сходства и различия

Клетка – это структурная и функциональная единица живого организма, которая несет генетическую информацию, обеспечивает обменные процессы, способна к регенерации и самовоспроизведению.

Есть одноклеточные особи и развитые многоклеточные животные и растения. Их жизнедеятельность обеспечивается работой органов, которые построены из разных тканей. Ткань, в свою очередь, представлена совокупностью клеток схожих по строению и выполняемым функциям.

Клетки разных организмов имеют свои характерные свойства и строение, но есть общие составляющие присущие всем клеткам: и растительным, и животным.

Органеллы свойственные всем типам клеток

Ядро – один из важных компонентов клетки, содержит генетическую информацию и обеспечивает передачу ее потомкам. Окружено двойной мембраной, что изолирует его от цитоплазмы.

Цитоплазма – вязкая прозрачная среда, заполняющая клетку. В цитоплазме размещены все органоиды. Цитоплазма состоит из системы микротрубочек, которая обеспечивает четкое перемещение всех органелл. А также контролирует транспорт синтезированных веществ.

Клеточная мембрана – оболочка, которая отделяет клетку от внешней среды, обеспечивает транспорт веществ в клетку и выведение продуктов синтеза или жизнедеятельности.

Эндоплазматическая сеть – мембранная органелла, состоит из цистерн и канальцев, на поверхности которых происходит синтез рибосом (гранулярная ЭПС). Места, где нет рибосом, образуют гладкий эндоплазматический ретикулум. Гранулярная и агранулярная сеть не отграничены, а переходят друг в друга и соединяются с оболочкой ядра.

Комплекс Гольджи – стопка цистерн, сплюснутых в центре и расширенных на периферии. Предназначен для завершения синтеза белков и дальнейшего транспорта их из клетки, вместе с ЭПС образует лизосомы.

Митохондрии – двухмембранные органоиды, внутренняя мембрана формирует выступы внутрь клетки – кристы. Отвечают за синтез АТФ, энергетический обмен. Выполняет дыхательную функцию (поглощая кислород и выделяя СО2).

Рибосомы – отвечают за синтез белка, в их структуре выделяют малую и большую субъединицы.

Лизосомы – осуществляют внутриклеточное переваривание, за счет содержания гидролитических ферментов. Расщепляют захваченные чужеродные вещества.

Как в растительных, так и животных клетках есть, помимо органелл, непостоянные структуры — включения. Они появляются при повышении обменных процессов в клетке. Они выполняют питательную функцию и содержат:

• Зерна крахмала в растениях, и гликоген — в животных,
• белки,
• липиды – высокоэнергетические соединения, обладают большей ценностью, чем углеводы и белки.

Есть включения, не играющие роли в энергетическом обмене, они содержат продукты жизнедеятельности клетки. В железистых клетках животных включения накапливают секрет.

Органеллы свойственные только растительной клетке

Клетки животных в отличие от клеток растений не содержат вакуолей, пластид, клеточной стенки. Клеточная стенка формируется из клеточной пластинки, образуя первичную и вторичную клеточную оболочки.

Первичная клеточная стенка встречается в недифференцированных клетках. В ходе созревания между мембраной и первичной клеточной стенкой закладывается вторичная оболочка. По своему строению она сходна с первичной, только имеет больше целлюлозы и меньшее количество воды.

Вторичная клеточная стенка оснащена множеством пор. Пора – это место, где между первичной оболочкой и мембраной отсутствует вторичная стенка. Поры размещены попарно в смежных клетках. Размещенные рядом клетки связываются друг с другом плазмодесмой – это канал, представляющий собой тяж цитоплазмы, выстланный плазмолеммой. Через него клетки обмениваются синтезированными продуктами.

Функции клеточной стенки:

1. Поддержание тургора клетки.
2. Придает форму клеткам, выполняя роль скелета.
3. Накапливает питательные продукты.
4. Защищает от внешнего воздействия.

Вакуоли – органеллы, наполненные клеточным соком, участвуют в переваривании органических веществ (сходны с лизосомами животной клетки). Образуются при помощи совместной работы ЭПС и комплекса Гольджи. Сначала формируется и функционирует несколько вакуолей, во время старения клетки они сливаются в одну центральную вакуоль.

Пластиды – автономные двухмембранные органеллы, внутренняя оболочка имеет выросты – ламеллы. Все пластиды делят на три типа:

• Лейкопласты – безпигментные образования, способны запасать крахмал, белки, липиды,
• хлоропласты – зеленные пластиды, содержат пигмент хлорофилл, способны к фотосинтезу,
• хромопласты – кристаллы оранжевого цвета, из-за наличия пигмента каротина.

Органеллы свойственные только животной клетке

Отличие растительной клетки от животной заключается в отсутствии в ней центриоли, трехслойной мембраны. Центриоли – парные органеллы, расположены вблизи ядра. Принимают участие в формировании веретена деления и способствуют равномерному расхождению хромосом к разным полюсам клетки.

Плазматическая мембрана — для клеток животных характерна трехслойная, прочная мембрана, построена из липидов протеинов.

Сравнительная характеристика растительной и животной клетки

Свойства	Растительная клетка	Животная клетка
Строение органелл	Мембранное
Ядро	Сформированное, с набором хромосом
Деление	Размножение соматических клеток, путем митоза
Органоиды	Сходный набор органелл
Клеточная стенка	+
Пластиды	+
Центриоли		+
Тип питания	Автотрофный	Гетеротрофный
Энергетический синтез	С помощью митохондрий и хлоропластов	Только с помощью митохондрий
Метаболизм	Преимущество анаболизма над катоболизмом	Катаболизм превышает синтез веществ
Включения	Питательные вещества (крахмал), соли	Гликоген, белки, липиды, углеводы, соли
Реснички	Крайне редко	Есть

Растительные клетки благодаря хлоропластам осуществляют процессы фотосинтеза – преобразуют энергию солнца в органические вещества, животные клетки на это не способны.

Митотическое деление растения идет преимущественно в меристеме, характеризуется наличием дополнительного этапа – препрофазы, в организме животных митоз присущ всем клеткам. Размеры отдельных растительных клеток (около 50мкм) превышают размеры животных клеток (примерно 20мкм).

Взаимосвязь между клетками растений осуществляется за счет плазмодесмы, животных – при помощи десмосом. Вакуоли растительной клетки занимают большую часть ее объёма, в животных – это мелкие образования в небольших количествах. Клеточная стенка растений построена из целлюлозы и пектина, у животных мембрана состоит из фосфолипидов.

Растения не способны активно передвигаться, поэтому приспособились автотрофному способу питания, синтезируя самостоятельно все необходимые питательные вещества из неорганических соединений. Животные – гетеротрофы и используют экзогенные органические вещества.

Сходство в структуре и функциональных возможностях растительных и животных клеток указывает на единство их происхождения и принадлежности к эукариотам. Их отличительные черты обусловлены различным способом жизни и питания.

Вакуоль — Особенности строения и функции вакуоля

Вакуоль — это центральный компонент, входящий в живую клетку и выполняющий некоторые жизненно необходимые функции. Ее строение отличается от других структур клетки, внутри вакуоли имеется свободное пространство и ее мембрана имеет проницаемую структуру.

Внутри вакуоль заполнена определенным водным раствором (так называемый клеточный сок), содержащий необходимые питательные вещества или продукты жизнедеятельности, такие как пигменты, которые окрашивают в разные цвета ягоды, цветы и другие органы растений, минеральные соли, различные сахара или отходы жизнедеятельности.

Разновидности

Данные органоиды относятся к одномембранным структурам клеток. Некоторые структуры постоянны, а другие появляются для каких-либо функций. Возникают они в следствие распространения пузырьков аппарата Гольджи и эндоплазматической сети.

Существует три вида органелл:

1. пищеварительные — это непостоянные компоненты, возникающие тогда, когда одноклеточные животные (или те организмы которые питаются с помощью фагоцитоза или пиноцитоза) захватывают пищу. Они заглатывают, переваривают пищу и усваивают питательные вещества. Этот органоид можно сравнить с желудком человека, он точно также переваривает захваченные микробы или водоросли,
2. сократительные представляет собой сеть каналов и выполняет функцию поглощения необходимой жидкости и выведения ненужной воды. Некоторые ученые предполагают, что эта органелла участвует в дыхании,
3. в клетке растений — это небольшие одномембранные структуры, заполненные клеточным соком. В молодых растительных клетках их может быть более трех штук. Основная роль вакуоли в растительной клетки — это запас питательных веществ и выведение ненужных и вредных компонентов наружу.

Смотря, на строение и устройство они могут запасать питательные вещества, растворять их или удалять из клетки.

Основные функции

Функции вакуоли разнообразны:

1. В некоторых растительных органоидах откладываются остатки жизнедеятельности, после из них образуются вещества, которые способны выделять фермент. Вот эти вещества отпугивают животных, которые питаются травой (они имеют горький или вяжущий привкус). Ярким примером служит растение одуванчик или молочай, если мы оторвем листик, то увидим белое молочко — это и есть содержимое вакуолей.
2. С помощью полупроницательной мембраны она может поглощать в себя воду, в результате этого повышается внутреннее давление в клетке. Это очень важно во время роста и для водного баланса растения.
3. В некоторых вакуолях находятся пигменты, которые собственно и окрашивают цветы, плоды и листья в разноцветные цвета. Яркая расцветка для цветов очень важна, так как насекомые в первую очередь опыляют яркие и большие цветы.
4. В растениях эти компоненты участвуют в аутолизе — это значит, что клетки занимаются самоперевариванием.
5. Некоторые из этих компонентов выполняют функцию определенных резервуаров, которые запасают необходимые питательные вещества. Такие, как сахароза, различные белки, органические кислоты, минеральные соли и многие другие вещества.

Итак, мы выяснили, что основные функции — это хранение необходимых питательных веществ, секреция, аутолиз и выделение. Они находятся не только в растительных, но и в животных клетках. Различают постоянные и непостоянные вакуоли.

Особенности и функции вакуоли в растительных клетках

Вакуоль это клеточная органелла, встречающаяся в ряде различных типов клеток. Она представляют собой заполненные жидкостью закрытые структуры, отделенную от цитоплазмы одной мембраной.

Вакуоли встречаются в основном в растительных клетках и грибах. Однако некоторые протисты, клетки животных и бактерии также содержат эти органеллы. Вакуоль отвечают за широкий спектр важных функций в клетке, включая хранение питательных веществ, детоксикацию и экспорт отходов.

Вакуоль в клетках растений

Вакуоль в растительной клетке окружена одной мембраной, называемой тонопластом. Она образуется, когда везикулы, высвобождаемые эндоплазматическим ретикулумом и комплексом Гольджи, сливаются вместе.

Недавно развившиеся растительные клетки обычно содержат несколько небольших вакуолей. По мере созревания клетки крупная центральная вакуоль образуется из слияния меньших вакуолей. Центральная вакуоль может занимать до 90% объема клетки.

Функция вакуоли

Вакуоли в клетках растений выполняют ряд важных функций, включая:

• Тургорное давление сила, воздействующая на клеточную стенку, так как содержимое клетки подталкивает плазматическую мембрану к стенке клетки. Вода, заполняющая центральную вакуолью, оказывает давление на клеточную стенку, чтобы помочь растительным структурам оставаться жесткими и прямыми.
• Рост центральные вакуоли помогают в удлинении клеток, поглощая воду и оказывают давление тургора на клеточную стенку. Росту способствует высвобождение определенных белков, которые снижают жесткость клеточной стенки.
• Хранение вакуоли хранят важные минералы, воду, питательные вещества, ионы, отходы, небольшие молекулы, ферменты и растительные пигменты.
• Деградация молекул внутренняя кислая среда вакуолей способствует деградации более крупных молекул, направляемых в вакуоль для разрушения. Тонопласт помогает создать эту кислую среду путем переноса ионов водорода из цитоплазмы в вакуоль. Среда с низким рН активирует ферменты, которые разрушают биологические полимеры.
• Детоксикация вакуоли удаляют потенциально токсичные вещества из цитозоля, такие как избыточные тяжелые металлы и гербициды.
• Защита некоторые вакуоли хранят и выделяют химические вещества, которые являются ядовитыми или неприятными для защиты растений от животных.
• Прорастание семян вакуоли являются источником питательных веществ для семян во время прорастания. Они хранят важные углеводы, белки и жиры, необходимые для роста.

Вакуоли клеток растений функционируют аналогично лизосомам в клетках животных. Лизосомы являются мембранными мешочками ферментов, которые переваривают клеточные макромолекулы.

Вакуоли и лизосомы также участвуют в запрограммированной гибели клеток, которая в растениях происходит посредством процесса, называемого автолизом. Автолиз растений это естественный процесс, при котором растительная клетка разрушается своими ферментами.

В упорядоченной серии событий вакуумирующий тонопласт разрывается, высвобождая свое содержимого в цитоплазму клетки. Пищеварительные ферменты из вакуоли затем разрушают всю клетку.

Вакуоли

Вакуоли — это одномембранные органоиды эукариотических клеток. При этом их содержат не все клетки эукариот. Функции вакуолей разнообразны. В основном сводятся к секреции, хранение запасных веществ, аутофагия, автолиз, поддержанию тургорного давления. Формируются путем слияния провакуолей, которые образуют ЭПС и комплекс Гольджи.

В животных клетках имеются небольшие вакуоли: фазоцитозные, пищеварительные и др. Сократительные вакуоли регулируют осмотическое давление, вывод продуктов распада. В растительных клетках обычно имеется одна большая центральная вакуоль.

Центральная вакуоль

Центральная вакуоль занимает более половины объема зрелых клеток, особенно в паренхиме и колленхиме. Основные функции – запас воды, накопление ионов, поддержание тургора.

Мембрана вакуоли называется тонопластом, а внутреннее содержимое — клеточным соком. Он представляет собой концентрированный раствор. Состав клеточного сока: вода, минеральные соли, сахара, танины, органические кислоты, кислород, диоксид углерода, пигменты антоцианы, продукты клеточного метаболизма и др.

Тонопласт избирательно проницаем. Через него в вакуоль поступает вода. Возникает тургорное давление, и цитоплазма прижимается к клеточной стенке. За счет такого осмотического поглощения воды клетка растягивается во время роста.

Ряд содержащихся в клеточном соке антоцианов придают разноцветную окраску цветкам и плодам. Так вакуоль выполняет функцию привлечения насекомых-опылителей и животных-распространителей плодов и семян. Совместно с каратиноидами антоцианы придают окраску осенней листве, когда разрушается хлорофилл.

Центральная вакуоль может содержать гидролитические ферменты, что позволяет ей выполнять функцию лизосом. После гибели клетки ферменты попадают в цитоплазму, и происходит автолиз.

В вакуолях накапливаются такие отходы жизнедеятельности как кристаллы оксалата кальция. Среди вторичных продуктов метаболизма — алкалоиды, которые предположительно выполняют защитную функцию наряду с танинами, препятствуя поеданию животными.

У некоторых растений в клеточном соке накапливается млечный сок, представляющий собой беловатую эмульсию. У ряда растений есть клетки, которые его экскретируют.

В центральных вакуолях также запасаются питательные вещества (сахароза, инулин), которые используются при необходимости, как и содержащиеся здесь минеральные соли.