Odlika biljnih ćelija je prisustvo u njihovim protoplastima specijalnih rezervoara za tečnost - vakuola sa ćelijskim sokom. Budući da se njegov sadržaj kemijski razlikuje od sastava hijaloplazme, između njih prolazi membranska granica, nazvana tonoplast. Ova ljuska koja okružuje vakuolu obavlja mnoge funkcije: od održavanja oblika samog organoida do regulacije stanja cijele ćelije.
Izraz se zasniva na dvije grčke riječi: tonos (napetost) i plastos (skulptirano).
Definicija koncepta
Ukratko, tonoplast je membrana vakuole koja odvaja njen sadržaj od protoplasta biljne ćelije. Prema karakteristikama topografije, ova struktura se naziva endomembranom. U zrelim stanicama, u kojima postoji jedna velika (centralna) vakuola, tonoplast postaje unutrašnja granica protoplasta (plazmalema služi kao vanjska). Dakle, citoplazma je između dvije membrane.
Drugim riječima, tonoplast je barijera između dva najvažnija odjeljka biljne stanice: protoplasta i ćelijskog soka, interakcija između kojih reguliše njenu vitalnu aktivnost.
Opšte karakteristike i značaj tonoplasta
Sadržaj vakuole igra veliku ulogu za biljnu ćeliju. Ovdje se mogu akumulirati različiti spojevi potrebni za funkcioniranje biljke (proteini, soli, pigmenti, minerali, hranjive tvari), a ponekad i produkti razgradnje. Vakuolna tečnost formira posebno unutarćelijsko okruženje sa koncentrisanim sadržajem različitih jedinjenja.
Struktura i funkcije tonoplasta su donekle slične plazmalemi. Međutim, ako potonji služi kao granica interakcije stanice s vanjskim okruženjem, tada je vakuolarna membrana odgovorna za razmjenu materijala između citoplazme i ćelijskog soka. Zbog ove interakcije su regulirane:
- hemijski sastav hijaloplazme i vakuole;
- procesi skladištenja ili, obrnuto, oslobađanje nutrijenata i drugih supstanci;
- koncentracija jona u protoplastu;
- osmotske karakteristike;
- turgor.
Često zbog centralne vakuole nastaje turgorni pritisak, koji nastaje zbog dotoka velike količine vode u nju. Ovaj efekat osigurava elastičnost i oblik biljne ćelije.
Budući da su sve funkcije vakuole povezane sa ulaskom i izlaskom raznih supstanci iz nje, možemo reći da je tonoplast ključna struktura ovog organoida, budući da je usvi transportni sistemi su tamo lokalizovani.
Tonoplast struktura
Struktura vakuolne membrane proučavana je infracrvenom spektroskopijom. Potonji je pokazao da je tonoplast lipidni dvosloj u koji su integrirani različiti proteini. To jest, generalno, struktura liči na tipičnu plazmalemu, ali na suptilnijem nivou, ove membrane imaju mnogo razlika.
Tonoplast lipide karakteriše uređen raspored sa dominacijom polarnih molekula, što obezbeđuje visoku elastičnost i fluidna svojstva. Membrana sadrži alfa-tokoferol, koji određuje antioksidativnu aktivnost.
Na slici ispod: 1 - mezoplazma; 2 - tonoplast; 3 - vakuola.
Proteini integrisani u tonoplast imaju različite stepene imerzije. Veza između njih i molekula lipida je prilično slaba. Prostorna struktura proteina vakuolne membrane ima visok sadržaj alfa-helikalnih motiva (do 56%).
Površina tonoplasta je prožeta porama i molekularnim transportnim sistemima koji obezbeđuju selektivno prodiranje supstanci iz protoplasta u vakuolu i nazad. Kanali nosači su formirani od različitih proteina integrisanih u lipidni sloj, uključujući porine.
Tonoplast funkcije
Tonoplast obavlja sljedeće funkcije:
- izolacija - razdvaja sadržaj vakuole od protoplasta i obrnuto;
- zaštitno - osigurava integritet organoida, određuje sigurnostprotoplast (miješanje sadržaja vakuole sa hijaloplazmom bi poremetilo funkcionisanje ćelije);
- osmotski - zbog regulacije transporta jona uspostavljaju se određeni gradijenti koncentracije tvari na obje strane membrane;
- transmembrana - omogućava selektivni transfer različitih jedinjenja između vakuolnog sadržaja i protoplasta.
U stvari, tonoplast je taj koji kontroliše hemijski sastav ćelijskog soka vakuole i upotrebu njegovog sadržaja za ćelijske potrebe. Naravno, transportni kanali membrane ne rade autonomno, već su povezani sa biohemijskim regulatornim sistemima protoplasta.
