Вакуоли и клеточный сок, состав клеточного сока, его свойства. Главные функции вакуолей

Вакуоли содержатся почти во всех растительных клетках. Они представляют собой полости в клетке, заполненные водянистым содержимым – клеточным соком. От цитоплазмы клеточный сок изолирован избирательно проницаемой вакуолярной мембраной – тонопластом. Тонопласт выполняет барьерные и транспортные функции.

Для большинства зрелых клеток растений характерна крупная центральная вакуоль, занимающая до 70-90% объема клетки. При этом протопласт со всеми органеллами располагается в виде очень тонкого постенного слоя, выстилающего клеточную стенку. В постенном протопласте обычно встречаются мелкие цитоплазматические вакуоли. Иногда ядро располагается в центре клетки в ядерном кармашке цитоплазмы, который связан с постенным слоем тончайшими цитоплазматическими тяжами, пересекающими центральную вакуоль.

Клеточный сок представляет собой водный раствор различных веществ, являющихся продуктами жизнедеятельности протопласта, в основном, запасными веществами и отбросами.

Реакция клеточного сока обычно слабокислая или нейтральная, реже щелочная. Вещества, входящие в состав клеточного сока, чрезвычайно разнообразны. Это углеводы, белки, органические кислоты и их соли, аминокислоты, минеральные ионы, алкалоиды, гликозиды, танниды, пигменты и другие растворимые в воде соединения. Большинство из них относится к группе эргастических веществ – продуктов метаболизма протопласта, которые могут появляться и исчезать в различные периоды жизни клетки. Многие вещества клеточного сока образуются только в растительных клетках.

Углеводы клеточного сока растений представлены моносахаридами (глюкоза, фруктоза), дисахаридами (сахароза) и полисахаридами (слизи, инулин).

Глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза (плодовый сахар) накапливаются в больших количествах в сочных плодах. Сахароза (свекловичный сахар) в больших количествах накапливается в корнеплодах сахарной свеклы и стеблях сахарного тростника. Для ряда семейств растений (кактусовые, толстянковые, орхидные) характерно накопление в клеточном соке слизей, удерживающих воду. Инулин – запасной полисахарид, откладывается в виде коллоидного раствора в клеточном соке подземных органов сложноцветных вместо крахмала.

Белки накапливаются в виде коллоидного раствора в вакуолях клеток созревающих семян. При обезвоживании семян на поздних этапах их развития вода удаляется из вакуолей, концентрация белка в клеточном соке повышается, и он переходит в состояние твердого геля. Дегидратированные вакуоли зрелых семян называют

алейроновыми зернами.

Из органических кислот в клеточном соке наиболее часто встречаются лимонная, яблочная, янтарная и щавелевая. Эти кислоты находятся в большом количестве в клеточном соке незрелых плодов, придавая им кислый вкус. При созревании плодов органические кислоты могут использоваться как субстраты дыхания, поэтому кислый вкус плодов обычно исчезает. Соли органических кислот вместе с минеральными ионами играют большую роль в осмотических процессах.

Танниды (дубильные вещества) – полимерные фенольные соединения вяжущего вкуса. Они обладают антисептическими свойствами и защищают ткани растений от инфекций и загнивания. Особенно богаты дубильными веществами клетки коры стеблей и корней (дуб, ива), незрелых плодов (грецкий орех), листьев (чай) и некоторых патологических наростов – галлов. Танниды используются в медицине, для дубления кожи, окраски ткани в темно-коричневый цвет.

Алкалоиды – разнообразные в химическом отношении азотсодержащие органические вещества, имеющие горький вкус. Они обладают свойствами оснований и содержатся в клеточном соке, как правило, в виде солей. Многие алкалоидоносные растения ядовиты и не поедаются травоядными животными. В клетках, содержащих алкалоиды, не развиваются споры и зачатки микроорганизмов, растения не поражаются грибными и бактериальными болезнями. Особенно богаты алкалоидами представители семейств пасленовых, маковых, мареновых, лютиковых и др.

Гликозиды – обширная группа природных веществ, соединения сахаров со спиртами, альдегидами, фенолами и другими веществами. Ряд гликозидов растений используется в медицине. К гликозидам принадлежат также пигменты клеточного сока –

флавоноиды. Одни из них – антоцианы – придают клеточному соку красный, синий или фиолетовый цвет; другие – флавоны – желтый. С антоцианами связана окраска цветков многих растений. Цветовая гамма обусловлена реакцией клеточного сока: если она кислая, то господствуют красные тона, нейтральная – фиолетовые, при слабощелочной реакции – синие. На возникновение оттенков оказывает влияние также образование антоцианами комплексов с различными металлами. Флавоны обусловливают желтый цвет лепестков ряда растений.

Значение органических кислот, таннидов, алкалоидов и гликозидов клеточного сока в обмене веществ клетки выяснено недостаточно. Раньше их рассматривали как конечные продукты обмена. В настоящее время показано, что многие из них могут вновь вовлекаться в процессы метаболизма и поэтому их можно рассматривать и как запасные вещества.

Центральная вакуоль возникает путем слияния многочисленных мелких вакуолей, которые имеются в меристематических (эмбриональных) клетках. Эти цитоплазматические вакуоли образуются, как считают, за счет мембран эндоплазматической сети или аппарата Гольджи.

Система растительных вакуолей — вакуом

Функции вакуолей:

  1. Обеспечение осмотических свойств

  2. Участие в биохимическом круговороте клетки

  3. Регуляция водно-солевого обмена

  4. Накопление низкомолекулярных водорастворимых продуктов обмена

  5. Запас питательных веществ (белки, углеводы)

  6. Выведение из обмена токсических веществ; местом удаления экскреторных веществ из протопласта

  7. Разрушение токсических веществ. По гидролитическому действию напоминает лизосомы (с помощью ферментов – гидролаз)

просто и понятно о строении, функциях и роли в клетке

Содержание:

  • Определение и роль
  • Образование и строение

  • Функции в клетке

  • Роль в растительной клетке

  • Видео

    • Определение и роль

    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.

    Вакуоль амебы.

    Функции 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.

    Роль 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.

    Видео

    И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.

    Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

    При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

    Страница про автора

    Эта статья доступна на английском языке – Vacuole.

    Схожі записи:

    Сок | физиология растений | Британика

    • Развлечения и поп-культура
    • География и путешествия
    • Здоровье и медицина
    • Образ жизни и социальные вопросы
    • Литература
    • Философия и религия
    • Политика, право и правительство
    • Наука
    • Спорт и отдых
    • Технология
    • Изобразительное искусство
    • Всемирная история
    • Этот день в истории
    • Викторины
    • Подкасты
    • Словарь
    • Биографии
    • Резюме
    • Популярные вопросы
    • Инфографика
    • Демистификация
    • Списки
    • #WTFact
    • Товарищи
    • Галереи изображений
    • Прожектор
    • Форум
    • Один хороший факт
    • Развлечения и поп-культура
    • География и путешествия
    • Здоровье и медицина
    • Образ жизни и социальные вопросы
    • Литература
    • Философия и религия
    • Политика, право и правительство
    • Наука
    • Спорт и отдых
    • Технология
    • Изобразительное искусство
    • Всемирная история
    • Britannica объясняет
      В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
    • Britannica Classics
      Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
    • Demystified Videos
      В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
    • #WTFact Видео
      В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
    • На этот раз в истории
      В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
    • Студенческий портал
      Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
    • Портал COVID-19
      Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
    • 100 женщин
      Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
    • Спасение Земли
      Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
    • SpaceNext50
      Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!

    Содержание

    • Введение

    Краткие факты

    • Связанный контент

    Центральная вакуоль – определение, функция, структура и тест

    Центральная вакуоль Определение

    Центральная вакуоль – это большая вакуоль, расположенная внутри растительных клеток. Вакуоль — это сфера, заполненная жидкостью и молекулами внутри клетки. Центральная вакуоль запасает воду и поддерживает тургорное давление в растительной клетке. Он также подталкивает содержимое клетки к клеточной мембране, что позволяет растительным клеткам получать больше световой энергии для производства пищи посредством фотосинтеза. Вакуоли также встречаются в клетках животных, протистов, грибов и бактерий, но крупные центральные вакуоли встречаются только в растительных клетках.

    Функция центральной вакуоли

    Основной функцией центральной вакуоли является поддержание тургорного давления в клетке. Тургорное давление — это давление содержимого клетки на клеточную стенку; он встречается только в клетках с клеточными стенками, таких как растения, грибы и бактерии. Тургорное давление изменяется в клетке за счет осмоса, который представляет собой диффузию воды в клетку или из нее. Когда растительная клетка находится в гипотоническом растворе, снаружи клетки концентрация молекул воды выше, чем внутри, и вода будет поступать в клетку. У растений это приводит к тому, что вакуоли наполняются водой, и клетка приобретает высокую тургор. Это оптимальные условия для растительных клеток. Изотонические растворы имеют примерно одинаковую концентрацию молекул воды внутри и снаружи клеточной мембраны, поэтому количество воды, выходящей и входящей, одинаково. Клетки растений становятся вялыми в изотонических растворах, и растение может начать поникать. В гипертонических растворах, где воды внутри клетки больше, чем снаружи, вода будет вытекать из клетки, и растение увянет и, возможно, погибнет. Центральная вакуоль способна хранить много воды и набухать, так что растительные клетки могут поддерживать высокую тургор, необходимую для оптимального функционирования растения. Центральная вакуоль также может временно хранить отходы и питательные вещества, и их концентрация также влияет на тургорное давление; наличие в центральной вакуоли молекул, отличных от воды, снижает набухание, поэтому клетка всегда должна иметь гораздо более высокую концентрацию воды в своей центральной вакуоли, чем любая другая молекула.

    Растительные клетки прекрасно себя чувствуют в гипотонических растворах, потому что их клеточные стенки не дают им лопнуть из-за чрезмерного потребления воды. Напротив, клетки животных, у которых нет клеточных стенок, лучше всего себя чувствуют в изотонических растворах. Если клетки животных находятся в гипотонических растворах, в клетку попадет слишком много воды, и клетка может лопнуть.

    Центральная вакуоль может занимать от 30 до 90 процентов пространства растительной клетки внутри клеточной мембраны, и одна из других функций центральной вакуоли — подталкивать другое содержимое клетки ближе к клеточной мембране. Это позволяет органеллам внутри растительной клетки, называемым хлоропластами, получать больше света, что очень важно, поскольку фотосинтез происходит в хлоропластах. Фотосинтез — это производство питательных веществ из энергии света, углекислого газа и воды; это то, как растение делает себе пищу. Подталкивая хлоропласты ближе к поверхности клетки, центральная вакуоль позволяет хлоропластам получать больше энергии от солнечного света.

    Структура центральной вакуоли

    Центральная вакуоль состоит из двух частей: клеточного сока и тонопласта. Клеточный сок относится к жидкости внутри вакуоли. Это в основном вода, но также состоит из ионов, солей, отходов, питательных веществ и иногда молекул пигмента. Тонопласт – мембрана центральной вакуоли; она также известна как вакуолярная мембрана. Он отделяет содержимое центральной вакуоли от остальной части клетки. Он состоит из фосфолипидов и белков, как и клеточная мембрана, покрывающая растительную клетку. Белки в мембране тонопласта могут контролировать вход и выход воды в центральной вакуоли наряду с регулированием движения ионов, таких как калий.


    На этой схеме растительной клетки центральная вакуоль показана синим цветом.

    • Хлоропласт – Органелла растительной клетки, осуществляющая фотосинтез.
    • Вакуоль – Небольшая заполненная жидкостью сфера мембраны в клетке, которая содержит и транспортирует молекулы.
    • Осмос – Диффузия воды через полупроницаемую мембрану.
    • Тонопласт – Фосфолипидная мембрана центральной вакуоли.

    Тест

    1. Клетки каких организмов имеют центральную вакуоль?
    A. Растения
    B. Животные
    C. Грибы
    D. Оба A и C

    Ответ на вопрос #1 0

    9 0123 9 правильно. Вакуоли встречаются внутри клеток растений, грибов и некоторых простейших, бактерий и животных, но только клетки растений имеют центральную вакуоль. Одной из отличительных характеристик растительной клетки является ее большая центральная вакуоль, которая может занимать 30-90% места в ячейке.

    2. В оптимальных условиях растительные клетки имеют _____ тургорное давление.
    A. Высокий
    B. Низкий
    C. Средний

    Ответ на вопрос № 2

    правильный. Растительные клетки работают лучше всего, когда центральная вакуоль заполнена водой. Наполнившись водой, набухшая центральная вакуоль давит на остальную часть цитоплазмы клетки, которая, в свою очередь, давит на клеточную стенку. Это создает высокое тургорное давление. При потере тургорного давления растения увядают.

    3. Что НЕ является функцией центральной вакуоли?
    A. Для хранения продуктов жизнедеятельности
    B. Для регулирования тургорного давления клетки
    C. Для выталкивания других частей растительной клетки к поверхности клеточной мембраны фотосинтез

    Ответ на вопрос №3

    D верно. Центральная вакуоль хранит продукты жизнедеятельности, питательные вещества и воду и поддерживает тургорное давление в растительной клетке. Поскольку он занимает так много места в клетке, он прижимает другие органеллы, такие как хлоропласты, ближе к клеточной мембране, и это позволяет хлоропластам поглощать больше света для использования в фотосинтезе.