Центральна вакуоль рослинної клітини

Рослинні клітини вищих і нижчих рослин містять в цитоплазмі вакуолі, заповнені клітинним соком. У молодих діляться клітинах вакуолей може бути декілька. У міру диференціювання клітин невеликі вакуолі зливаються, утворюючи одну велику центральну вакуоль, яка оточена напівпроникною мембраною, званої тонопластом. Тонопласт схожий за будовою з плазматичною мембраною.
Освіта вакуолі пов’язано з функціями шорсткого ретикулума та апарату Гольджі. Первинні вихідні дрібні вакуолі утворюються в апараті Гольджі, їх мембрани синтезуються в Шер.
Велика центральна вакуоль займає до 90% об’єму клітини і відтісняє цитоплазму разом з органоїдами до периферії клітини. Цитоплазма може не цілком покривати центральну вакуоль з поверхні, а розділятися на тонкі тяжі, які у вигляді стрічок оперізують розбухлу центральну вакуоль.
Клітинний сік, що знаходиться в порожнині центральної вакуолі, являє собою водний розчин неорганічних солей, цукрів, органічних кислот і високомолекулярних білків при кислих значеннях реакції середовища (рН 2-5). Розчинені в клітинному соку молекули визначають його осмотичну концентрацію. Напівпроникна мембрана – тонопласт забезпечує транспорт молекул води по градієнту концентрації всередину вакуолі; збільшилася в обсязі вакуоль тисне на клітинну стінку, що надає клітині пружність, напруженість, тургесцентность. Підтримання тургорного тиску – одна з головних функцій центральної вакуолі.
Вакуолі можуть використовуватися клітинами в якості резервуарів, куди надходять запасні поживні речовини і метаболіти. Залежно від особливостей метаболізму рослини в вакуолі можуть накопичуватися алкалоїди, поліфеноли, кофеїн. У вакуолі можуть запасатися резервні полісахариди рослинної клітини, наприклад інулін. У клітинному соку можуть накопичуватися неорганічні солі у вигляді фосфатів калію, натрію, кальцію, а також солі органічних кислот. Так, оксалати кальцію можуть утворювати всередині вакуолей кристалічні структури різноманітної форми – друзи і Рафіду. У вакуолі можуть перебувати пігменти, наприклад антоціани. Пігменти можуть бути як в розчиненому вигляді, так і у формі осаду. Антоціани забезпечують забарвлення віночка багатьох квіткових рослин, таких як незабудки, герань болотна, дельфиниуми.
У клітинах насіння злаків у вакуолях запасаються білки. Вони синтезуються в шорсткою ретикулуме, потім маркуються в апараті Гольджі і секретируются через тонопласт в центральну вакуоль. Механізм секреції такий же, як і черезплазматичну мембрану. В результаті вакуоль заповнюється альбумінами, поступово зневоднюється і перетворюється на тверде алейроновом зерно. При проростанні насіння вода поглинається клітиною, накопичується в вакуолі, і під дією гідролітичних ферментів, наявних у вакуолі, відбувається гідроліз білків до їх мономерів – амінокислот. Амінокислоти використовуються клітинами зародка для його зростання.
У ряді випадків центральна вакуоль може виконувати аутофагіческую функцію – переварювання дефектних клітинних компонентів, як це відбувається в лізосомах. Цей процес вивчений на клітинах дріжджів. Тонопласт формує впячивание всередину вакуолі зі структурою, яка повинна бути переварена. Усередині вакуолі утворюється своєрідний ендоцітозного пухирець, який поступово руйнується і зникає.
Таким чином, центральна вакуоль рослинної клітини – це структура, що забезпечує тургесцентность клітин, що виконує запасаючу і аутофагіческую функції, що є резервуаром для води і багатьох речовин.

Питання
1. Як утворюється центральна вакуоль? Де синтезується тонопласт?
2. Яка роль центральної вакуолі у формуванні тургорного напруги клітини?
3. Які органічні сполуки можуть накопичуватися в центральній вакуолі?
4. Які мінеральні солі може містити центральна вакуоль?
5. У якому вигляді оксалати кальцію містяться в центральній вакуолі?
6. Що таке алейроновие зерна? Опишіть спосіб їх утворення. У чому їх роль?
7. Що таке аутофагіческая функція центральної вакуолі?
8. Які пігменти можуть знаходитися в центральній вакуолі? Яка їхня роль для рослини?

Посилання на основну публікацію