Введение в вакуольные органеллы
Вакуоль — это клеточная органелла, обнаруженная в ряде различных типов клеток. Вакуоли представляют собой заполненные жидкостью замкнутые структуры, отделенные от цитоплазмы одной мембраной. Они находятся в основном в растительных клетках и грибах. Однако некоторые протисты, животные клетки и бактерии также содержат вакуоли. Вакуоли отвечают за широкий спектр важных функций в клетке, включая хранение питательных веществ, детоксикацию и экспорт отходов.

Вакуоль растительной клетки

Мариана Руис ЛедиофХэтс / Wikimedia Commons

Вакуоль растительной клетки окружена единственной мембраной, называемой тонопластом. Вакуоли образуются, когда пузырьки, высвобождаемые эндоплазматическим ретикулумом и комплексом Гольджи, сливаются вместе. Недавно развивающиеся растительные клетки обычно содержат ряд более мелких вакуолей. По мере созревания клетки в результате слияния более мелких вакуолей образуется большая центральная вакуоль. Центральная вакуоль может занимать до 90% объема клетки.

Функция вакуоли

Вакуоли растительной клетки выполняют ряд функций в клетке, в том числе:

Контроль тургорного давления: Тургорное давление — это сила, действующая на клеточную стенку, когда содержимое клетки прижимает плазматическую мембрану к клеточной стенке. Заполненная водой центральная вакуоль оказывает давление на клеточную стенку, помогая структурам растений оставаться жесткими и прямостоячими.
Рост: Центральная вакуоль способствует удлинению клеток, поглощая воду и оказывая тургорное давление на клеточную стенку. Этому росту способствует высвобождение определенных белков, которые уменьшают жесткость клеточной стенки.
Хранилище: Вакуоли хранят важные минералы, воду, питательные вещества, ионы, отходы, небольшие молекулы, ферменты и растительные пигменты.
Молекулярная деградация: Внутренняя кислая среда вакуоли способствует деградации более крупных молекул, направляемых в вакуоль для разрушения. Тонопласт помогает создать эту кислую среду, транспортируя ионы водорода из цитоплазмы в вакуоли. Среда с низким pH активирует ферменты, которые разлагают биологические полимеры.
Детоксикация: Вакуоли удаляют из цитозоля потенциально токсичные вещества, такие как избыток тяжелых металлов и гербицидов.
Защита: Некоторые вакуоли хранят и выделяют химические вещества, которые ядовиты или имеют неприятный вкус, чтобы удержать хищников от употребления растения.
Прорастание семян: Вакуоли служат источником питательных веществ для семян при прорастании. Они хранят необходимые углеводы, белки и жиры, необходимые для роста.

Растительные вакуоли функционируют в растениях так же, как лизосомы в клетках животных. Лизосомы представляют собой мембранные мешочки ферментов, расщепляющих клеточные макромолекулы. Вакуоли и лизосомы также участвуют в запрограммированной гибели клеток. Запрограммированная гибель клеток у растений происходит в результате процесса, называемого автолиз (автолиз). Автолиз растений — это естественный процесс, при котором растительная клетка разрушается собственными ферментами. В упорядоченной серии событий тонопласт вакуоли разрывается, высвобождая свое содержимое в цитоплазму клетки. Затем пищеварительные ферменты из вакуоли разрушают всю клетку.