Et træk ved planteceller er tilstedeværelsen i deres protoplaster af specielle væskereservoirer - vakuoler med cellesaft. Da dets indhold er kemisk forskelligt fra sammensætningen af hyaloplasmaet, passerer en membrangrænse mellem dem, kaldet tonoplasten. Denne skal, der omgiver vakuolen, udfører mange funktioner: fra at bevare formen på selve organoiden til at regulere hele cellens tilstand.
Udtrykket er baseret på to græske ord: tonos (spænding) og plastos (skulptureret).
Definition af begreb
Tonoplasten er kort sagt vakuolens membran, der adskiller dens indhold fra plantecellens protoplast. Ifølge funktionerne i topografien omtales denne struktur som endomembran. I modne celler, hvori der er én stor (central) vakuole, bliver tonoplasten protoplastens indre grænse (plasmalemmaet fungerer som det ydre). Således er cytoplasmaet mellem to membraner.
Med andre ord er tonoplasten en barriere mellem de to vigtigste rum i en plantecelle: protoplasten og cellesaften, hvis interaktion regulerer dens vitale aktivitet.
Tonoplastens generelle karakteristika og betydning
Vakuolens indhold spiller en stor rolle for plantecellen. Forskellige forbindelser, der er nødvendige for plantens funktion (proteiner, s alte, pigmenter, mineraler, næringsstoffer), og nogle gange nedbrydningsprodukter, kan ophobes her. Vakuolvæsken danner et særligt intracellulært miljø med et koncentreret indhold af forskellige forbindelser.
Tonoplastens struktur og funktioner minder lidt om plasmalemmaet. Men hvis sidstnævnte tjener som grænsen for cellens interaktion med det ydre miljø, er den vakuolære membran ansvarlig for materialeudvekslingen mellem cytoplasma og cellesaft. På grund af denne interaktion er reguleret:
- kemisk sammensætning af hyaloplasma og vakuole;
- processer til opbevaring eller omvendt frigivelse af næringsstoffer og andre stoffer;
- koncentration af ioner i protoplasten;
- osmotiske karakteristika;
- turgor.
Det er ofte på grund af den centrale vakuole, at der opstår turgortryk, som skabes på grund af tilstrømningen af en stor mængde vand ind i den. Denne effekt sikrer plantecellens elasticitet og form.
Da alle vakuolens funktioner er forbundet med ind- og udgang af forskellige stoffer fra den, kan vi sige, at tonoplasten er nøglestrukturen i denne organoid, da den er ialle transportsystemer er lokaliseret der.
Tonoplaststruktur
Strukturen af den vakuolære membran blev undersøgt ved hjælp af infrarød spektroskopi. Sidstnævnte viste, at tonoplasten er et lipid-dobbeltlag, hvori forskellige proteiner er integreret. Det vil sige, generelt set ligner strukturen et typisk plasmalemma, men på et mere subtilt niveau har disse membraner mange forskelle.
Tonoplastlipider er karakteriseret ved et ordnet arrangement med en overvægt af polære molekyler, hvilket giver høj elasticitet og flydende egenskaber. Membranen indeholder alfa-tocopherol, som bestemmer antioxidantaktiviteten.
På billedet nedenfor: 1 - mesoplasma; 2 - tonoplast; 3 - vakuum.
Proteiner integreret i tonoplasten har forskellige grader af nedsænkning. Bindingen mellem dem og lipidmolekyler er ret svag. Den rumlige struktur af vakuolære membranproteiner har et højt indhold af alfa-spiralformede motiver (op til 56%).
Tonoplastens overflade er gennemsyret af porer og molekylære transportsystemer, der sørger for selektiv penetrering af stoffer fra protoplasten ind i vakuolen og tilbage. Bærerkanaler dannes af forskellige proteiner integreret i lipidlaget, inklusive poriner.
Tonoplast-funktioner
Tonoplast udfører følgende funktioner:
- isolering - afgrænser indholdet af vakuolen fra protoplasten og omvendt;
- beskyttende - sikrer organoidens integritet, bestemmer sikkerhedenprotoplast (blanding af indholdet af vakuolen med hyaloplasma ville forstyrre cellens funktion);
- osmotisk - på grund af reguleringen af iontransport etableres visse koncentrationsgradienter af stoffer på begge sider af membranen;
- transmembrane - giver selektiv overførsel af forskellige forbindelser mellem det vakuolære indhold og protoplasten.
Faktisk er det tonoplasten, der styrer den kemiske sammensætning af vakuolens cellesaft og brugen af dens indhold til cellulære behov. Selvfølgelig fungerer membranens transportkanaler ikke autonomt, men er forbundet med protoplastens biokemiske reguleringssystemer.
