Строение вакуоль
Вакуоли - это большие пузырьки в цитоплазме клетки или полости, ограниченные мембранной (тонопластом), заполненные в основном водным содержимым.
Вакуоли образуются из пузыреобразных расширений эндоплазматической сети или из везикул комплекса Гольджи и присутствуют во всех растительных и грибных клетках, а также в клетках многих протистов.
В клетках меристемы растений образуется много небольших вакуоль из пузыреобразных расширений ЭПС. Постепенно они увеличиваются и сливаются, образуя одну центральную вакуоль, занимающую большую часть внутреннего содержимого клетки (до 70-90%). Её могут пронизывать тяжи цитоплазмы. Мембрана, окружающая её, - тонопласт – такой же толщины, что и мембрана эндоплазматической сети (4-6 нм) (плазмалемма же более толстая и плотная, имеет меньшую проницаемость).
Клеточный сок
Вакуоль заполнена клеточным соком. Это водный раствор органических и неорганических веществ. Большинство из них – это продукты метаболизма протопласта, которые могут образовываться и распадаться в течение жизни клетки.
Концентрация клеточного сока и его химический состав постоянно изменяются, и зависит это от вида растения, органа, ткани и состояния клетки. В клеточном соке растворены соли, сахара (прежде всего глюкозу, фруктозу и сахарозу), органические кислоты (лимонную, яблочную, щавелевую, уксусную и др.), белки, аминокислоты. Это промежуточные продукты метаболизма, временно выведенные из обмена и изолированные тонопластом - запасные вещества клеток.
Кроме запасных веществ, которые могут повторно использоваться в метаболизме, клеточный сок содержит фенолы, танины (дубильные вещества), алкалоиды, антоцианы, которые выведены из обмена в вакуоль и таким образом изолированы от цитоплазмы.
Клеточный сок достаточно часто содержит танины.
Танины могут содержаться также в оболочках и цитоплазме клеток незрелых плодов, оболочек семян, листьев, древесины, коры.
Вакуоли некоторых растений содержат алкалоиды:
- кофеин – в семенах кофе,
- морфин – в плодах мака,
- атропин – в плодах белены,
- и др.
Считается, что танины с их терпким вкусом, токсические полифенолы и алкалоиды выполняют защитную функцию, отпугивая травоядных животных и предотвращая поедание растений, содержащих эти соединения.
Вакуоли также часто накопляют отходы - конечные продукты жизнедеятельности клетки.
Таким образом в вакуолях клеток откладывается щавелевокислый кальций (в виде кристаллов различной формы).
Клеточный сок многих растений содержит пигменты. Наиболее распространёнными из них являются антоцианы, придающие ему пурпурную, красную, синюю и фиолетовую окраску. Близкие к антоцианам флавоны и флавонолы окрашивают клеточный сок в жёлтый или кремовый цвет. Именно эти пигменты в основном и определяют окраску лепестков цветов (розы, георгины, фиалки, примулы и т.д.), плодов, почек и листья, а также корнеплодов (свеклы). Цвет антоцианов может изменяться в зависимости от кислотности среды:
- в кислой среде он красный,
- в нейтральной – фиолетовый,
- в щелочном – синий;
- могут наблюдаться также все переходящие оттенки.
Реакция клеточного сока в процессе жизнедеятельности может изменяться от сильнокислой до слабокислой или даже слабощелочной, что вызывает соответствующие изменения цвета пигментов. Потому цветы ряда растений (медуницы) во время цветения могут изменять свою окраску от розовой до синей.
В клеточном соке некоторых растений содержатся фитогормоны (регуляторы роста) - физиологически активные вещества, ферменты, фитонциды.
Когда клетка гибнет, тонопласт, как и другие мембраны, теряет свою выборочную проницаемость, и ферменты, освобождаясь из вакуоль, вызывают автолиз клетки.
Вакуоли играют проводящую роль в поглощении воды клетками растений.
Путём осмоса вода через тонопласт способна поступать в вакуоль, в которой клеточный сок более концентрированный, чем цитоплазма, и давит на цитоплазму, а тем самим и на клеточную оболочку. Как результат в клетке образуется тургорное давление, поддерживается относительная жесткость растительных клеток, это давление также обуславливает растягивание клеток во время роста. Клетки запасающих тканей растений часто вместо одной центральной вакуоли содержат несколько вакуоль, в которых накопляются запасные питательные вещества:
- жировые вакуоли (содержат растительные масла),
- белковые (алейроновые).
