En egenskap hos växtceller är närvaron i deras protoplaster av speciella vätskereservoarer - vakuoler med cellsav. Eftersom dess innehåll skiljer sig kemiskt från hyaloplasmans sammansättning, passerar en membrangräns mellan dem, kallad tonoplast. Detta skal som omger vakuolen utför många funktioner: från att bibehålla formen på själva organoiden till att reglera hela cellens tillstånd.
Termen är baserad på två grekiska ord: tonos (spänning) och plastos (skulpterad).
Definition av begrepp
Tonoplasten är kort sagt membranet i vakuolen som separerar dess innehåll från växtcellens protoplast. Enligt egenskaperna hos topografin kallas denna struktur för endomembran. I mogna celler, där det finns en stor (central) vakuol, blir tonoplasten protoplastens inre gräns (plasmalemmat fungerar som den yttre). Således är cytoplasman mellan två membran.
Med andra ord är tonoplasten en barriär mellan de två viktigaste avdelningarna i en växtcell: protoplasten och cellsaven, vars växelverkan reglerar dess vitala aktivitet.
Tonoplastens allmänna egenskaper och betydelse
Innehållet i vakuolen spelar en stor roll för växtcellen. Olika föreningar som är nödvändiga för växtens funktion (proteiner, s alter, pigment, mineraler, näringsämnen), och ibland nedbrytningsprodukter, kan samlas här. Vakuolvätskan bildar en speciell intracellulär miljö med ett koncentrerat innehåll av olika föreningar.
Tonoplastens struktur och funktioner liknar något plasmalemmat. Men om den senare fungerar som gränsen för cellens interaktion med den yttre miljön, är det vakuolära membranet ansvarigt för materialutbytet mellan cytoplasman och cellsaven. På grund av denna interaktion regleras:
- kemisk sammansättning av hyaloplasma och vakuol;
- processer för lagring eller, omvänt, frigöring av näringsämnen och andra ämnen;
- koncentration av joner i protoplasten;
- osmotiska egenskaper;
- turgor.
Det är ofta på grund av centralvakuolen som turgortryck uppstår, vilket skapas på grund av att en stor mängd vatten strömmar in i den. Denna effekt säkerställer växtcellens elasticitet och form.
Eftersom alla funktioner i vakuolen är förknippade med in- och utträde av olika ämnen från den, kan vi säga att tonoplasten är nyckelstrukturen för denna organoid, eftersom den är ialla transportsystem är lokaliserade där.
Tonoplaststruktur
Strukturen av det vakuolära membranet studerades med infraröd spektroskopi. Den senare visade att tonoplasten är ett lipiddubbelskikt i vilket olika proteiner är integrerade. Det vill säga, generellt sett liknar strukturen ett typiskt plasmalemma, men på en mer subtil nivå har dessa membran många skillnader.
Tonoplastlipider kännetecknas av ett ordnat arrangemang med en dominans av polära molekyler, vilket ger hög elasticitet och flytande egenskaper. Membranet innehåller alfa-tokoferol, som bestämmer antioxidantaktiviteten.
På bilden nedan: 1 - mesoplasma; 2 - tonoplast; 3 - vakuol.
Proteiner som är integrerade i tonoplasten har olika grader av nedsänkning. Bindningen mellan dem och lipidmolekyler är ganska svag. Den rumsliga strukturen hos vakuolära membranproteiner har ett högt innehåll av alfa-spiralformade motiv (upp till 56%).
Ytan på tonoplasten är genomträngd av porer och molekylära transportsystem som ger selektiv penetrering av ämnen från protoplasten in i vakuolen och tillbaka. Bärarkanaler bildas av olika proteiner integrerade i lipidskiktet, inklusive poriner.
Tonoplast-funktioner
Tonoplast utför följande funktioner:
- isolering - avgränsar innehållet i vakuolen från protoplasten och vice versa;
- skyddande - säkerställer organoidens integritet, bestämmer säkerhetenprotoplast (att blanda innehållet i vakuolen med hyaloplasma skulle störa cellens funktion);
- osmotisk - på grund av regleringen av jontransport etableras vissa koncentrationsgradienter av ämnen på båda sidor av membranet;
- transmembran - ger selektiv överföring av olika föreningar mellan det vakuolära innehållet och protoplasten.
I själva verket är det tonoplasten som styr den kemiska sammansättningen av cellsaften i vakuolen och användningen av dess innehåll för cellulära behov. Självklart fungerar membranets transportkanaler inte autonomt, utan är kopplade till protoplastens biokemiska regleringssystem.
