Et trekk ved planteceller er tilstedeværelsen i deres protoplaster av spesielle væskereservoarer - vakuoler med cellesaft. Siden innholdet er kjemisk forskjellig fra sammensetningen av hyaloplasma, passerer en membrangrense mellom dem, k alt tonoplast. Dette skallet som omgir vakuolen utfører mange funksjoner: fra å opprettholde formen på selve organoiden til å regulere tilstanden til hele cellen.
Begrepet er basert på to greske ord: tonos (spenning) og plastos (skulpturert).
Definisjon av konsept
Tonoplasten er kort sagt membranen til vakuolen som skiller innholdet fra plantecellens protoplast. I henhold til egenskapene til topografien blir denne strukturen referert til som endomembran. I modne celler, der det er en stor (sentral) vakuole, blir tonoplasten den indre grensen til protoplasten (plasmalemmaet fungerer som det ytre). Dermed er cytoplasmaet mellom to membraner.
Tonoplasten er med andre ord en barriere mellom de to viktigste avdelingene i en plantecelle: protoplasten og cellesaften, hvor interaksjonen mellom disse regulerer dens vitale aktivitet.
Tonoplastens generelle egenskaper og betydning
Innholdet i vakuolen spiller en enorm rolle for plantecellen. Ulike forbindelser som er nødvendige for plantens funksjon (proteiner, s alter, pigmenter, mineraler, næringsstoffer), og noen ganger nedbrytningsprodukter, kan samle seg her. Vakuolvæsken danner et spesielt intracellulært miljø med et konsentrert innhold av ulike forbindelser.
Strukturen og funksjonene til tonoplasten ligner noe på plasmalemmaet. Imidlertid, hvis sistnevnte tjener som grensen for interaksjonen mellom cellen og det ytre miljøet, er den vakuolære membranen ansvarlig for materialutvekslingen mellom cytoplasma og cellesaft. På grunn av denne interaksjonen er regulert:
- kjemisk sammensetning av hyaloplasma og vakuole;
- prosesser for lagring eller omvendt frigjøring av næringsstoffer og andre stoffer;
- konsentrasjon av ioner i protoplasten;
- osmotiske egenskaper;
- turgor.
Det er ofte på grunn av sentralvakuolen at det oppstår turgortrykk, som skapes på grunn av at det strømmer inn store mengder vann i den. Denne effekten sikrer elastisiteten og formen til plantecellen.
Siden alle funksjonene til vakuolen er assosiert med inn- og utgang av forskjellige stoffer fra den, kan vi si at tonoplasten er nøkkelstrukturen til denne organoiden, siden den er ialle transportsystemer er lokalisert der.
Tonoplast-struktur
Strukturen til den vakuolære membranen ble studert ved bruk av infrarød spektroskopi. Sistnevnte viste at tonoplasten er et lipid-dobbeltlag der ulike proteiner er integrert. Det vil si at strukturen generelt sett ligner et typisk plasmalemma, men på et mer subtilt nivå har disse membranene mange forskjeller.
Tonoplastlipider kjennetegnes av et ordnet arrangement med overvekt av polare molekyler, noe som gir høy elastisitet og væskeegenskaper. Membranen inneholder alfa-tokoferol, som bestemmer antioksidantaktiviteten.
På bildet nedenfor: 1 - mesoplasma; 2 - tonoplast; 3 - vakuole.
Proteiner integrert i tonoplasten har forskjellige grader av nedsenking. Båndet mellom dem og lipidmolekyler er ganske svakt. Den romlige strukturen til vakuolære membranproteiner har et høyt innhold av alfa-helikale motiver (opptil 56%).
Tonoplastens overflate er gjennomsyret av porer og molekylære transportsystemer som gir selektiv penetrasjon av stoffer fra protoplasten inn i vakuolen og tilbake. Bærerkanaler dannes av ulike proteiner integrert i lipidlaget, inkludert poriner.
Tonoplast-funksjoner
Tonoplast utfører følgende funksjoner:
- isolering - avgrenser innholdet i vakuolen fra protoplasten og omvendt;
- beskyttende - sikrer integriteten til organoiden, bestemmer sikkerhetenprotoplast (blanding av innholdet i vakuolen med hyaloplasma ville forstyrre cellens funksjon);
- osmotisk - på grunn av regulering av ionetransport etableres visse konsentrasjonsgradienter av stoffer på begge sider av membranen;
- transmembrane - gir selektiv overføring av ulike forbindelser mellom det vakuolære innholdet og protoplasten.
Faktisk er det tonoplasten som kontrollerer den kjemiske sammensetningen av cellesaften til vakuolen og bruken av innholdet til cellebehov. Transportkanalene til membranen fungerer selvsagt ikke autonomt, men er forbundet med de biokjemiske reguleringssystemene til protoplasten.
