Вакуоль. Функции вакуоли

• Танковид Илона Евгеньевна, учитель биологии и химии

Разделы:Биология

Класс:10

Тип урока: урок формирования новых знаний.

образовательные: дать представление о строении и функционировании вакуолярной системы клетки; научить анализу блок-схем и рисунков; активизировать познавательную активность;

развивающие: продолжить умение анализировать, сопоставлять, сравнивать, выделять главное; устанавливать причинно-следственные связи; формировать умения работы с картами, схемами.

Методы: обяснительно-иллюстративные, исследовательские, мультимедийные курсы.

Формы работы: фронтальная, индивидуальная.

План урока

1. Организация начала урока.

2. Подготовка учащихся к усвоению новых знаний.

3. Изучение нового материала.

4. Первичное закрепление знаний.

5. Контроль и самопроверка знаний.

6. Подведение итогов урока.

7. Информаця о домашнем задании.

ХОД УРОКА1. Организация начала урока.2. Подготовка учащихся к усвоению новых знаний.

– Ребята, давайте вспомним из курса 9 класса основные органоиды эукариотической клетки. (Карточки с названиями органоидов: ядро (2 шт), ЭПС (2 шт), аппарат Гольджи (2 шт), рибосомы (2 шт), хлоропласты, митохондрии (2 шт), вакуоли, лизосомы, плазмалемма (2 шт), клеточная стенка – заранее заготовлены у учителя и используются на магнитной доске).

– Теперь предлагаю вам разделить все органоиды на две группы: первая – которые, присутствуют в животной клетки и вторая – в растительной. ( К доске можно вызвать двух учащихся для выполнения этого задания.)

– А какие функции выполняют данные органоиды?

– Скажите, а вакуоли могут присутствовать только в растительных клетках? (Учащиеся должны вспомнить простейших и наличие у последних сократительных и пищеварительных вакуолей).

– А какое можно дать общее определение термину вакуоль? (Это полости в цитоплазме животных и растительных клеток, ограниченных мембраной и заполненные жидкостью).

3. Изучение нового материала.

Темой сегодняшнего урока является рассмотрение структуры и функционирования вакуолярной системы клетки. Вакуолярная система клетки представляет собой единую систему клетки, отдельные компоненты которой могут переходить друг в друга при перестройке и изменении функции мембран. В ее состав входят: эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли (приложение 1).

Рассмотрим каждый из компонентов этой системы.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – пронизывает всю цитоплазму клетки, связана с цитоплазматической и ядерной мембранами. Обеспечивает функциональную взаимосвязь всех органоидов клетки между собой и с внешней средой. ЭПС – одномембранный органоид, состоящий из комплекса взаимосвязанных частей:

– разветвленных канальцев

– цистерн (уплощенных мембранных мешочков)

– трубочек и пузырьков

Структура и функция ЭПС (рисунок 1).

ЭПС бывает двух типов. Первый – гранулярная сеть или шероховатый эндоплазматический ретикулум (ШЭР). Представляет собой уплощенные цистерны, на поверхности которых располагаются многочисленные рибосомы или локализованы комплексы рибосом–полирибосомы. Второй – агранулярная сеть или гладкий эндоплазматический ретикулум (ГЭР). Включает в себя систему переплетающихся трубочек, каналов и пузырьков небольшого диаметра, не содержащих рибосом.

Между ШЭР и ГЭР существует структурная взаимосвязь вследствие перехода мембран одного типа в мембраны другого. Каналы и цистерны этих разновидностей ЭПС не разграничены специальными структурами. Вместе с тем ШЭР и ГЭР представляют собой достаточно дифференцированные органоиды метаболического аппарата клетки, обеспечивающие выполнение разных функций.

К функциям гранулярной сети относится:

– синтез белков;

– транспорт синтезированных белков в аппарат Гольджи;

– разнообразная посттрансляционная обработка белка;

– правильная укладка белковых молекул.

Функции агранулярной сети:

– синтез и расщепление углеводов и липидов;

– транспорт веществ, начальное формирование внутриклеточных мембран;

– транспорт и накопление ионов кальция.

Аппарат (комплекс) Гольджи – одномембранный органоид. Описан в 1889 году Гольджи. Локализован около ядра. При специальной окраске различим в оптическом микроскопе (имеет вид сетчатой структуры). Состоит из: уплощенных мешочков (цистерн) – имеют вид дискообразных полостей, расположенных часто группами по 13–15 (диктиосомы). Диаметр цистерн колеблется от 0,2 до 0,65 мкм; крупных вакуолей – образуются в результате расширения цистерн; мелких вакуолей – отшнуровываются от краев цистерн. Их число доходит до нескольких тысяч.Структура и функция комплекса Гольджи (рисунок 2).

Функции аппарата Гольджи:

– упаковка и накопление синтезированных в клетке веществ (упаковочный центр);

– полимеризация (образуются полисахариды, гликопротеиды, липопротеиды);

– формирование первичных лизосом;

– образование и регенерация мембран.

Лизосомы от “лизио” – растворяю и “сома” – тело – одномембранные органоиды, имеющие форму пузырьков (диаметр до 2-х мкм). Характерны для клеток животных, грибов, в растениях не выявлены. Различают 4 вида лизосом: – вторичная лизосома – гетерофагосома или пищеварительная вакуоль, возникает как результат соединения первичной лизосомы с поглощенным клеткой (путем фаго, и пиноцитоза) чужеродным материалом или собственными компонентами клетки, предназначенными для расщепления. Поглощенный материал постепенно переваривается под действием гидролаз поступивших в фагосому, переваренные вещества проходят через мембрану фагосомы и включаются в состав клетки.

– остаточные тельца – содержат непереваренные вторичными лизосомами питательные вещества. У простейших остаточные тельца выделяются во внешнюю среду. В других случаях они могут длительное время сохраняться в клетке и вызывать различные патологические процессы (у человека известно около 12 врожденных заболеваний, при которых отмечается дисфункция лизосом).

– цитолизосома – образуется при соединении первичной лизосомы с компонентами самой клетки (например, митохондрий или участков ЭПС). Они образуются в ходе различных физиологических (регенерация) и патологических процессов.

Свойства лизосом:

– образуются в комплексе Гольджи.

– содержатся в клетке от 10 до 100 и более.

– содержат около 60 гидролаз (класс ферментов, катализирующих реакции расщепления различных веществ: белков, жиров, углеводов, при участии молекул воды).

Структура и функции лизосом (рисунок 3).

Функция лизосом – внутриклеточное пищеварение.

Вакуоли – одномембранные органоиды, имеющие вид мешочков, заполненных жидкостью. Образуются из пузырьков ЭПС или аппарата Гольджи. Структура и функция вакуоли растительной и животной клетки (рисунок 4)

Функция вакуолей:

– обеспечение окраски органов растений (содержит антоциан);

– накопительное пространство (промежуточные продукты обмена растений – глюкоза, лимонная кислота);

– аккумуляция экскреторных веществ (пигменты, алкалоиды);

– выделительная (у пресноводных простейших удаляется вода и растворенные метаболиты).

Генезис и интеграция элементов вакуолярной системы (Приложение 2).

Вакуоли, ЭПС, ядерная мембрана, КГ объединяются общим понятием – вакуолярная система клетки. Вакуолярная система связана с внеклеточным пространством. В эндоплазматической сети происходит формирование и отпочковывание транспортных пузырьков, которые содержат продукты метаболизма, например белки и липиды. Пузырьки могут содержать экспортируемые вещества и вещества, которые используются внутри клетки. Аппарат Гольджи принимает транспортные пузырьки из эндоплазматической сети. Здесь идет “доработка”; к молекулам присоединяется углеводный “сигнал” при помощи которого молекулы попадают в соответствующий компартмент. Аппарат Гольджи отделяет продукты, подготовленные для включения, в секреторные пузырьки, которые переносят продукты и встраиваются в плазмалемму, или выводят наружу из клетки. Например, мукопротеид из бокаловидных клеток. Другие же секреторные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты, превращаются в лизосомы. Они могут переваривать попавшие в них вещества, избыточные органеллы (аутофагия) или целые клетки (автолиз).

4. Первичное закрепление знаний.

5. Контроль и самопроверка знаний.

Учащимся предлагается выполнить тест на компьютере. (Приложение 3).

6. Подведение итогов урока.

7. Информаця о домашнем задании.

Учебник “Общая биология” 10–11 класс с углубленным изучением биологии в школе. Под редакцией В.К. Шумного, Г.М. Дымшица и А.О. Рувинского. Москва “Просвещение”, 2001. §9, вакуолярная система. Стр. 58 вопр. 2 и 3.

19.01.2006

Питание при заболеваниях поджелудочной железы (панкреатите)

5 ноября, 2020

Рекомендованные блюда

Супы: с протёртыми или измельченными (при обострении) овощами (кроме капусты), манной, рисовой, овсяной крупами, вермишелью с добавлением сливочного масла или сметаны и зелени (при переносимости).

Каши: полужидкие (рассыпчатые — вне обострения) на воде или с добавлением молока.

Овощи: отварные (при обострении), запеченные, тушеные ( вне обострения), сырые ( при обострении и переносимости), с небольшим количеством растительного масла или сметаны (вне обострения), зеленый горошек( при переносимости).

Астроботаника и фитотерапия

26 октября, 2014

Астроботаника изучает растительный мир и влияние на него небесных светил. Лечение болезней травами должно проводиться с учетом астрологических закономерностей. Парацельс учил, что небосвод имеет значение не только для диагноза, но и для терапии. Если небо не признает лекарство, неблагосклонно к нему, никто не поможет больному. Поэтому прежде чем браться за лечение, нужно знать астрологические характеристики лекарственных растений и болезней. Нужно уметь определять наиболее благоприятное время для лечебной процедуры. Всякому растению соответствуют зодиакальный знак и светило. Эти соответствия изучались тысячелетиями. Древние считали, что любое растение содержит в своем зародыше изначальную космическую энергию (у индусов это Прана, у китайцев — Чи, у евреев — Од, у египтян — Ка, у европейцев — Эфир, или Пневма). В земных условиях эта энергия трансформируется, в соответствии с обобщением Аристотеля, в четыре основные силы Природы, или ее Стихии: Огонь, Воздух, Воду и Землю. Планеты и зодиакальные знаки носят на себе печать этих стихий и могут быть охарактеризованы одной из них или комбинацией нескольких. Зодиакальные знаки, как уже указывалось, разделены на тригоны по аристотелевским стихиям. В растительном мире преобразование сил Природы происходит при росте и высвобождении из семян. Если растение развивается в благоприятной окружающей среде, подходящих условиях макрокосмических планетарных и зодиакальных влияний, следует ожидать максимально активного развития астрального тела растения и наиболее оптимального для человека содержания биопотенциала в его плодах и листьях. При неблагоприятных условиях роста растению придется преодолевать сопротивление и противостоять волнам дисгармоничных космических влияний, бороться за выживание в среде обитания, что может затормозить его рост и эволюцию.

Астрология и медицина, управляемые части тела и возможные болезни: Рак

26 октября, 2014

Грудная клетка, грудь, желудок, органы пищеварения. Болезни легких, груди, печени; гастрит, язва, водянка, склероз, депрессия, опухоли

Астрология и медицина, управляемые части тела и возможные болезни: Близнецы

26 октября, 2014

Плечи, предплечья, кисти рук, ключицы, легкие, нервная система. Регулятор дыхательной и кровеносной систем. Болезни плеч и рук; бронхит, астма, пневмония, туберкулез; болезни кожи; депрессия, нервные расстройства

Астрология и медицина, управляемые части тела и возможные болезни: Телец

26 октября, 2014

Шея, глотка, мозжечок, пищевод, кости шеи, нос, уши, половые органы. Шейные позвонки, евстахиева труба. Болезни органов кровообращения; астма, зоб, ангина

Астрология и медицина, управляемые части тела и возможные болезни: Овен

26 октября, 2014

Голова, лицо, мозг, верхняя челюсть, глаза. Болезни головы, легких, груди, печени, сосудов; гайморит, ринит. Головные боли, головокружения, болезни глаз

Астрология и медицина, управляемые части тела и возможные болезни: Рыбы

26 октября, 2014

Ступни, голени, большой палец, кости стопы и пальцев, лимфатическая система. Подагра, опухоли, атеросклероз, расслаивающаяся аневризма, воспаление суставной сумки большого пальца ноги, расстройства терморегуляции из-за недостатка йода; грибковые болезни.

Астрология и медицина, управляемые части тела и возможные болезни: Водолей

26 октября, 2014

Ноги, лодыжки, кости нижних конечностей, голеностопный сустав, запястья рук; зрение; кровеносная система. Варикоз вен; нервные расстройства, психические расстройства, меланхолия, судороги в мышцах ног.

Астрология и медицина, управляемые части тела и возможные болезни: Козерог

26 октября, 2014

Коленные суставы, скелет, пищеварительная система, кожа и соединительная ткань, симпатическая нервная система. Переломы, артрит коленных суставов; потеря зубов, травмы связок колен; глухота; воспаление сальных желез.

Астрология и медицина, управляемые части тела и возможные болезни: Стрелец

26 октября, 2014

Бедра, таз, поясница, яичники, мышечная система, седалищный нерв, ногти, артериальная система. Двигательная атаксия, ревматизм, ишиас, болезни мышц, бедра, травма нижних конечностей; склероз сосудов мозга, неврозы.

Вакуоли – одномембранных оргонелы, заполненные жидкостью. Образуются вакуоли с пузырьков ЭПС или КГ. Располагаются в цитоплазме прокариотических клеток (например, газовые вакуоли), клетках животных (например, мае и сократительные вакуоли), растений (осморегуляторных, запасающие вакуоли). Особенно хорошо развиты вакуоли в клетках растений, где занимают большую часть клетки. Мембрана, что их окружает, называется тонопластом, а водный содержание – клеточным соком. Химический состав и концентрация клеточного сока очень изменчивы и зависят от вида растения и функций вакуолей. Клеточный сок запасающих вакуолей содержит глюкозу, фруктозу, сахарозу, органические кислоты (яблочную, лимонную), некоторые аминокислоты и гидрофильные белки и др. Хорошо развиты эти вакуоли в клетках арбуза, винограда, сахарной свеклы, яблок и т. В клеточном соке многих растений из семей маковых, пасленовых содержатся алкалоиды, которые защищают их от поедания животными. В вакуолях часто накапливаются и изолируются продукты обмена. Например, оксалат кальция откладывается в виде кристаллов различной формы. В клеточном соке растений могут находиться и такие соединения, как антоцианы. Антоцианы – это группа растительных водорастворимых пигментов, которые по своему химическому строению является гликозидами. Они очень распространены в природе, имеют красный, оранжевый, фиолетовый, синий цвета и поэтому определяют окраску многих плодов (сливы, черешни), корнеплодов (свекла, редис), цветов (медуница, георгины), листьев (бегонии) растений. Цвет антоцианов может меняться в зависимости от pH среды: в кислой окраска красная, в нейтральной – фиолетовое, в щелочной – синий. Поэтому медуница во время своего цветения меняет окраску от розового до синего.

Функции. В клетках вакуоли выполняют очень разные функции: переваривания сложных органических веществ (пищеварительные вакуоли одноклеточных животных), удаление избытка воды и продуктов обмена (сократительные вакуоли пресноводных водорослей и одноклеточных животных), запасания веществ (клетки грибов и растений), поддержание постоянной формы клетки (благодаря тургора, который осуществляется с привлечением водного содержания осморегуляторных вакуолей), накопление токсических продуктов обмена ( “изолирующие” вакуоли щавеля), защита от поедания (алкалоиды в вакуолях пасленовых) и др.

Единственная мембранная система – это комплекс мембранных структур, связанных между собой пространственно и функционально. Пространственный связь органелл в единой мембранной системе реализуется через сочетание плазматической мембраны с ЭПС, мембранами ЭПС с участками КГ, ЭПС и вакуолей, КГ с лизосомами и Пероксисомы . Поэтому в состав ЕВС входят:

ЭПС, КГ, лизосомы, вакуоли, пероксисомы. Функциональная связь этих органелл в клетке можно продемонстрировать на примере секреции пищеварительных ферментов в клетке поджелудочной железы в гранулярной ЭПС из аминокислот синтезируется белок в†’ накапливается в КГ, где происходит синтез неактивных пищеварительных ферментов в†’ концентрирования ферментов в пузырьках Гольджи (секреторные гранулы) в†’ переноса их к плазматической мембраны в†’ слияния пузырьков с мембраной и выделение ферментов.

Клетка – это окно в глубины жизни.

Е. Яковлева

Кроме пищеварительных вакуолей в организме простейших и ряда других живых организмов существует сократительная (или пульсирующая) вакуоль. Подробно охарактеризуем ее, коснувшись описания органеллы, ее работы и функций.

Общее понятие вакуоли

В самом общем значении вакуоль – это полость или пузырек, ограниченный мембраной и заполненный водным содержимым. Образуется он из провакуолей, которые, в свой черед, берут начало от пузырьков клеточного комплекса Гольджи или из подобных расширений эндоплазматической сети. Их рассматривают как обособленный от цитоплазмы компонент клетки.

В природе два вида вакуолей – пищеварительные и сократительные.

У растений вакуоли выполняют важную функцию – это резервуары-хранители воды. Также они поддерживают тургорное давление (внутреннее давление, напряжение внешних стенок растения) и накапливают в себе ионы. И именно вакуоли отвечают за окраску почек, плодов, листьев, лепестков и корнеплодов.

В зрелых растительных клетках вакуоли особенно заметны – они могут занимать до половины всего объема. Не исключено, что эти органеллы могут слиться в одну гигантскую.

Растительные вакуоли содержат в себе клеточный сок. В его составе следующие вещества:

• органические кислоты;
• танины;
• дисахариды, моносахариды;
• углеводы;
• неорганические соединения – хлориды, фосфаты, нитраты и т. д.

Характеристика сократительной разновидности

Сократительная вакуоль – это органоид, располагающийся в мембране клетки, ответственный за удаление излишков жидкости из цитоплазмы. Иными словами, это периодически опорожняющийся клеточный резервуар.

Работа комплекса, частью которого является сократительная вакуоль, поддерживает стабильный объем клетки. Если сократительная вакуоль выводит “отработанную” жидкость из клетки, то за приток воды в нее отвечает плазматическая мембрана. Вызывается он высоким цитоплазменным осмотическим давлением.

Другие определения термина

Сократительную вакуоль амебы, инфузории и иных организмов можно также определить следующими толкованиями:

• временная или постоянная органелла, которая выводит из организма воду и растворенные в ней вещества, а также участвует в регуляции осмотического давления;
• окруженная мембраной полость в цитоплазме, заполненная жидкостью;
• вид вакуоли, характерный для некоторых протистов, который при сокращении выводит из организма последних воду и растворы, а при расширении поглощает влагу из окружающей среды, выступая в роли регулятора осмотического давления.

Для кого характерна пульсирующая вакуоль

Сократительная вакуоль характерна для следующих групп живых организмов:

• пресноводные протисты (существа, не относящиеся к царствам животных, растений и грибов) – амебы (протей), инфузории (туфелька, трубач);
• некоторые морские формы протистов;
• пресноводные губки, относящиеся к семейству бадяговых.

Особенности функционирования органеллы

Жизненный цикл органоида несложен. Сократительная вакуоль инфузории, амебы и других протистов – пузырек, наполненный жидкостью. По мере заполнения водой и растворами он нарастает, а в конце цикла лопается – все его содержимое выплескивается наружу. Затем на его месте образуется новый пузырек-капелька, повторяющий участь предыдущего. Другой вариант – жидкость выходит из органеллы через специальный выделительный канал. В зависимости от разновидности животного, данный жизненный цикл-пульсация занимает от 1 до 5 минут. Количество сократительных вакуолей у простейших варьируется в пределах 1-100. К органеллам влага поступает через пульсирующие канальцы (5-7 “артерий”). Работают данные вакуоли ритмично, попеременно расширяясь и сокращаясь (или же лопаясь), создавая видимость пульсации. Сокращение органоида происходит трудами окружающих его микрофиламентов и микротрубочек. Ритм обратно зависим от температуры и солености поступающей жидкости – чем больше в воде солей, тем медленнее будут пульсировать органеллы.

Источник, откуда в сократительную вакуоль поступает жидкость, – это спонгиом (ударение на последний слог). Так именуется система трубчатых или пузыревидных вакуолей организма. Выводится же жидкость с помощью диффузии через пелликулу. Надо сказать, что пульсирующие вакуоли выполняют громадную работу – например, у инфузории-туфельки (имеющей два таких органоида) через них за 40-50 минут выделяется объем жидкости, равный всей массе этого простейшего.

Функции сократительной вакуоли

Рассмотрим основные задачи данной органеллы:

1. Поддержание должного осмотического давления внутри тела простейшего (осморегуляция) – это основная задача органоида. Так как концентрация разнообразных растворенных элементов внутри тела протиста или губки отличается от концентрации тех же веществ в окружающей его воде, то наблюдается разность осмотического давления внутри и вовне организма этого живого существа. Сократительная вакуоль устраняет дисбаланс, выполняя роль своеобразного насоса, откачивающего лишнюю жидкость из клетки. Доказательством наличия этой функции служит то, что более всего пульсирующие вакуоли развиты у пресноводных обитателей. У морских протистов они встречаются крайне редко, а также отличаются существенно замедленным циклом сокращений. Ведь, как известно, морская вода характеризуется более повышенным осмотическим давлением, чем пресная.
2. Выделительная функция – второстепенная задача сократительной вакуоли. Вместе с водой она выводит из клетки и ряд продуктов обмена веществ организма. Напомним, что основной эта функция считается у наружной клеточной мембраны.
3. Участие в процессе дыхания – водный раствор, поступающий в сократительную вакуоль, в какой-то мере обогащен растворенным кислородом, используемым простейшим, губкой.

Подводя итог, еще раз отметим, что пульсирующая (сократительная) вакуоль – это один из важных органоидов простейших, пресноводных и морских, а также ряда других живых существ. Она активно участвует в процессе их жизнедеятельности, выполняя осморегулирующую, выделительную и отчасти дыхательную функцию, проделывая гигантскую для размеров такого микроорганизма деятельность.

Похожие статьи

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 октября 2017; проверки требуют 52 правки. Перейти к навигацииПерейти к поиску

Вакуо́ль (лат. vacuus — пустой) — большая одномембранная органелла в центральной части растительной клетки (также есть в животных и грибных клетках, но у них вакуоли меньше), заполненная клеточным соком; содержится в некоторых эукариотическихклетках. Мембрана, в которую заключена вакуоль, называется тонопласт, а содержимое вакуоли — клеточный сок. Клеточный сок состоит из воды и растворенных в ней веществ, а также из моносахаридов, дисахаридов, танинов, углеводов, неорганических веществ (нитраты, фосфаты, хлориды и др.) и органических кислот.

Различают пищеварительные и сократительные (пульсирующие) вакуоли, регулирующие осмотическое давление и служащие для выведения из организма продуктов распада.

Общие сведения и функции

Функции и значение вакуолей значительно варьируются в зависимости от типа клетки, в которой они присутствуют, и имеют гораздо большее значение в клетках растений, грибов и некоторых протистов, чем у животных и бактерий. В целом, список функций вакуолей включает в себя:

• накопление и хранение воды
• регуляция водно-солевого обмена
• поддержание тургорного давления
• накопление запасных водорастворимых веществ
• откладывание растворимых пигментов, определяющих окраску цветов и плодов (антоцианины)

• содержат гидролитические ферменты (как лизосомы)
• участвуют в «захоронении» отбросов (конечных продуктов метаболизма)
• Иногда вакуоли разрушают токсичные или ненужные в клетке вещества. Обычно это выполняется специальными небольшими вакуолями, содержащими соответствующие ферменты. Такие вакуоли получили название лизосомных.
• активный транспорт и накопление некоторых ионов

Вакуоли имеются не только в растительных, но и в животных клетках, однако в растительных клетках они особенно заметны благодаря своим крупным размерам. Такие вакуоли обычно занимают большую часть растительной клетки, а ядро, хлоропласты, митохондрии и прочие находящиеся в цитоплазме органеллы оттеснены к периферии. В центральной вакуоли растительной клетки могут накапливаться красные, синие и пурпурные пигменты, молекулы питательных веществ, соли и другие соединения. Вакуоль-подходящее место и для хранения ядовитых веществ; находясь здесь, они не могут нанести вред цитоплазме или каким-либо органеллам. Например, у некоторых акаций в вакуолях содержатся цианиды. До тех пор пока они остаются в интактных вакуолях, эти цианиды растению не вредят. Если, однако, какое-нибудь животное начнет щипать его листья, то клетки разрушатся, цианид выделится из разорванных вакуолей и животное отравится. (Самому растению урон от этого выделившегося цианида невелик, так как клетки его все равно уже будут разрушены.)

Открытие

Сократительные вакуоли впервые в истории были открыты Ладзаром Спалланцани (1776) во время изучения простейших. Он ложно принял их за органы дыхания. В 1841 году Феликс Дюжарден назвал эту одномембранную органеллу вакуолью. В 1842 году Маттиас Шлейден применил этот термин для растительных клеток, чтобы отличить структуру с соком клетки от остальной протоплазмы.^[1][2][3][4]

В 1885 году Хуго Де Фриз назвал мембрану вакуоли тонопластом.

Бактериальная клетка

Вакуоли встречаются в трёх родах филаментныхсеробактерий: Thioploca, Beggiatoa и Thiomargarita.Цитозоль чрезвычайно редуцирован в этих родах, и вакуоль может занимать 40-98 % клетки. Вакуоль содержит в себе высокие концентрации нитрат-ионов, и поэтому считается накопительным органоидом.

Газовые везикулы, также известные как газовые вакуоли, являются нанокомпозитами, которые свободно проницаемы для газа и присутствуют у некоторых видов цианобактерий. Они позволяют бактериям контролировать свою плавучесть.

Растительная клетка

Большинство зрелых растительных клеток имеют одну большую вакуоль, которая обычно занимает более 30 % объёма клетки, и может занимать до 80 % объёма у определённых типов клеток при определённых условиях. Большинство растений содержат в вакуолях химические вещества, которые способны реагировать с веществами в цитозоле при разрушении клетки, образуя токсичные или ядовитые вещества. В чесноке аллиин находится в цитоплазме, а фермент аллициназа (находится в цитоплазме). Они обычно отделены друг от друга, и никак не контактируют, но при разрушении вакуоли реагируют и образуют аллицин. Аллицин представляет собой маслянистую слегка желтоватую жидкость, которая придаёт чесноку уникальный запах.

Образование вакуолей

Вакуоли развиваются из мембранных пузырьков — провакуолей. Провакуоли являются производными эндоплазматического ретикулума и комплекса Гольджи, они сливаются и образуют вакуоли. Вакуоли и их содержимое рассматриваются как обособленный от цитоплазмыкомпартмент.

Строение

Для большинства зрелых клеток характерна центральная вакуоль. Вакуоли особенно хорошо заметны во многих зрелых клетках растений, так как они составляют более половины объёма клетки, при этом они могут сливаться в одну. При этом вакуоль настолько крупна, что занимает 75-90 % объёма клетки, так, что протопласт (живое содержимое клетки) располагается в виде очень тонкого постенного слоя, выстилающего клеточную оболочку.

Вакуоли содержатся почти во всех растительных клетках. Они представляют собой полости в клетке, заполненные обычно водянистым содержимым — клеточным соком. Клеточный сок представляет собой, как правило, водный раствор различных веществ, являющихся продуктами жизнедеятельности протопласта. Основной компонент — вода. В ней накапливаются многочисленные соединения — минеральные или органические. Реакция клеточного сока обычно слабокислая или нейтральная, реже щелочная (рН 3-5). Вещества, входящие в состав клеточного сока, разнообразны — это неорганические вещества (нитраты, фосфаты, хлориды и др.), углеводы (сахара и полисахариды), белки, органические кислоты и их соли, алкалоиды, гликозиды, пигменты, танины, фитонциды и другие органические соединения, растворимые в воде.

От цитоплазмы клеточный сок ограничен избирательно проницаемой вакуолярной мембраной — тонопластом (не путать с тонопластом хлоропласта) (лат. tonus — напряжение; греч. платос — оформленный), выполняющим барьерную и транспортную функцию.

Примечания

1. ↑Henry Leffmann.Observations et expérience faites sur les animalcules des infusions // Journal of the Franklin Institute. — 1920-09. — Т. 190, вып. 3. — С. 447–448. — ISSN0016-0032. — doi:10.1016/s0016-0032(20)90580-x.
2. ↑Félix Dujardin.Histoire naturelle des zoophytes. Infusoires, comprenant la physiologie et la classification de ces animaux, et la manière de les étudier à l’aide du microscope.. — Paris :: Roret,, 1841.
3. ↑M. J. Schleiden.Grundzüge der wissenschaftlichen Botanik : nebst einer methodologischen Einleitung als Anleitung zum Studium der Pflanze /. — Leipzig :: Verlag von Wilhelm Engelmann,, 1842.
4. ↑Wayne, Randy O.Plant Cell Biology : From Astronomy to Zoology.. — Burlington: Elsevier Science, 2009. — 1 online resource (549 pages) с. — ISBN 978-0-08-092127-3, 0-08-092127-2.

Литература