Značilnost rastlinskih celic je prisotnost v njihovih protoplastih posebnih rezervoarjev za tekočino - vakuol s celičnim sokom. Ker se njegova vsebina kemično razlikuje od sestave hialoplazme, med njima poteka membranska meja, imenovana tonoplast. Ta lupina, ki obdaja vakuolo, opravlja številne funkcije: od ohranjanja oblike samega organoida do uravnavanja stanja celotne celice.
Izraz temelji na dveh grških besedah: tonos (napetost) in plastos (izklesan).
Definicija koncepta
Skratka, tonoplast je membrana vakuole, ki loči njeno vsebino od protoplasta rastlinske celice. Glede na značilnosti topografije se ta struktura imenuje endomembrana. V zrelih celicah, v katerih je ena velika (centralna) vakuola, postane tonoplast notranja meja protoplasta (plazmalema služi kot zunanja). Tako je citoplazma med dvema membranama.
Z drugimi besedami, tonoplast je ovira med dvema najpomembnejšima oddelkoma rastlinske celice: protoplastom in celičnim sokom, interakcija med katerima uravnava njeno vitalno aktivnost.
Splošne značilnosti in pomen tonoplasta
Vsebina vakuole igra veliko vlogo za rastlinsko celico. Tu se lahko kopičijo različne spojine, potrebne za delovanje rastline (beljakovine, soli, pigmenti, minerali, hranila), včasih pa tudi produkti razgradnje. Vakuolna tekočina tvori posebno znotrajcelično okolje s koncentrirano vsebnostjo različnih spojin.
Struktura in funkcije tonoplasta so nekoliko podobne plazmalemi. Če pa slednja služi kot meja interakcije celice z zunanjim okoljem, je vakuolna membrana odgovorna za izmenjavo materiala med citoplazmo in celičnim sokom. Zaradi te interakcije so regulirani:
- kemična sestava hialoplazme in vakuole;
- procesi shranjevanja ali, nasprotno, sproščanje hranil in drugih snovi;
- koncentracija ionov v protoplastu;
- osmotske lastnosti;
- turgor.
Velikokrat zaradi centralne vakuole nastane turgorni tlak, ki nastane zaradi dotoka velike količine vode vanjo. Ta učinek zagotavlja elastičnost in obliko rastlinske celice.
Ker so vse funkcije vakuole povezane z vstopom in izstopom različnih snovi iz nje, lahko rečemo, da je tonoplast ključna struktura tega organoida, saj je vtam so lokalizirani vsi transportni sistemi.
Tonoplast struktura
Strukturo vakuolne membrane smo proučevali z infrardečo spektroskopijo. Slednje je pokazalo, da je tonoplast lipidni dvosloj, v katerega so integrirani različni proteini. Na splošno je struktura podobna tipični plazmalemi, vendar imajo te membrane na bolj subtilni ravni veliko razlik.
Lipide Tonoplasta je značilna urejena razporeditev s prevlado polarnih molekul, kar zagotavlja visoko elastičnost in tekoče lastnosti. Membrana vsebuje alfa-tokoferol, ki določa antioksidativno aktivnost.
Na spodnji fotografiji: 1 - mezoplazma; 2 - tonoplast; 3 - vakuola.
Proteini, integrirani v tonoplast, imajo različne stopnje potopitve. Vez med njimi in lipidnimi molekulami je precej šibka. Prostorska struktura beljakovin vakuolne membrane ima visoko vsebnost alfa-vijačnih motivov (do 56%).
Površina tonoplasta je prežeta s porami in molekularnimi transportnimi sistemi, ki zagotavljajo selektivno prodiranje snovi iz protoplasta v vakuolo in nazaj. Nosilne kanale tvorijo različni proteini, integrirani v lipidno plast, vključno s porini.
Tonoplast funkcije
Tonoplast opravlja naslednje funkcije:
- izolacija - loči vsebino vakuole od protoplasta in obratno;
- zaščitno - zagotavlja celovitost organoida, določa varnostprotoplast (mešanje vsebine vakuole s hialoplazmo bi motilo delovanje celice);
- osmotski - zaradi regulacije ionskega transporta se na obeh straneh membrane vzpostavijo določeni koncentracijski gradienti snovi;
- transmembranski - zagotavlja selektiven prenos različnih spojin med vakuolno vsebino in protoplastom.
Pravzaprav je tonoplast tisti, ki nadzoruje kemično sestavo celičnega soka vakuole in uporabo njene vsebine za celične potrebe. Seveda transportni kanali membrane ne delujejo avtonomno, ampak so povezani z biokemičnimi regulacijskimi sistemi protoplasta.
