O caracteristică a celulelor vegetale este prezența în protoplastele lor a unor rezervoare speciale de lichid - vacuole cu seva celulară. Deoarece conținutul său este diferit din punct de vedere chimic de compoziția hialoplasmei, între ele trece o limită de membrană, numită tonoplast. Acest înveliș care înconjoară vacuola îndeplinește multe funcții: de la menținerea formei organoidului în sine până la reglarea stării întregii celule.
Termenul se bazează pe două cuvinte grecești: tonos (tensiune) și plastos (sculptat).
Definiția conceptului
Pe scurt, tonoplastul este membrana vacuolei care separă conținutul său de protoplastul celulei vegetale. În funcție de caracteristicile topografiei, această structură este denumită endomembrană. În celulele mature, în care există o vacuola mare (centrală), tonoplastul devine granița interioară a protoplastei (plasmalema servește ca cea exterioară). Astfel, citoplasma se află între două membrane.
Cu alte cuvinte, tonoplastul este o barieră între cele mai importante două compartimente ale unei celule vegetale: protoplastul și seva celulară, interacțiunea dintre care îi reglează activitatea vitală.
Caracteristicile generale și semnificația tonoplastului
Conținutul vacuolei joacă un rol enorm pentru celula vegetală. Aici se pot acumula diverși compuși necesari funcționării plantei (proteine, săruri, pigmenți, minerale, nutrienți), și uneori produse de degradare. Lichidul vacuolar formează un mediu intracelular special cu un conținut concentrat de diverși compuși.
Structura și funcțiile tonoplastei sunt oarecum similare cu plasmalema. Cu toate acestea, dacă acesta din urmă servește drept graniță a interacțiunii celulei cu mediul extern, atunci membrana vacuolară este responsabilă pentru schimbul de material dintre citoplasmă și seva celulară. Datorită acestei interacțiuni sunt reglementate:
- compoziția chimică a hialoplasmei și vacuolei;
- procese de depozitare sau, dimpotrivă, eliberare de nutrienți și alte substanțe;
- concentrația ionilor în protoplast;
- caracteristici osmotice;
- turgor.
Adeseori, din cauza vacuolei centrale, apare presiunea turgenței, care este creată din cauza afluxului unei cantități mari de apă în ea. Acest efect asigură elasticitatea și forma celulei vegetale.
Deoarece toate funcțiile vacuolei sunt asociate cu intrarea și ieșirea din acesta a diferitelor substanțe, putem spune că tonoplastul este structura cheie a acestui organoid, deoarece se află întoate sistemele de transport sunt localizate acolo.
Structură de tonoplast
Structura membranei vacuolare a fost studiată folosind spectroscopie în infraroșu. Acesta din urmă a arătat că tonoplasta este un dublu strat lipidic în care sunt integrate diferite proteine. Adică, în termeni generali, structura seamănă cu o plasmălemă tipică, dar la un nivel mai subtil, aceste membrane au multe diferențe.
Lipidele tonoplaste se caracterizează printr-un aranjament ordonat cu predominanța moleculelor polare, care asigură elasticitate ridicată și proprietăți fluide. Membrana conține alfa-tocoferol, care determină activitatea antioxidantă.
În fotografia de mai jos: 1 - mezoplasmă; 2 - tonoplast; 3 - vacuole.
Proteinele integrate în tonoplast au grade diferite de imersare. Legătura dintre ele și moleculele de lipide este destul de slabă. Structura spațială a proteinelor membranei vacuolare are un conținut ridicat de motive elicoidale alfa (până la 56%).
Suprafața tonoplastei este pătrunsă cu pori și sisteme de transport molecular care asigură pătrunderea selectivă a substanțelor din protoplast în vacuole și înapoi. Canalele purtătoare sunt formate din diferite proteine integrate în stratul lipidic, inclusiv porine.
Funcții Tonoplast
Tonoplast îndeplinește următoarele funcții:
- izolare - delimitează conținutul vacuolei de protoplast și invers;
- protector - asigură integritatea organoidului, determină siguranțaprotoplast (amestecarea conținutului vacuolei cu hialoplasmă ar perturba funcționarea celulei);
- osmotic - datorită reglării transportului ionic, se stabilesc anumite gradiente de concentrație a substanțelor pe ambele părți ale membranei;
- transmembrană - asigură transferul selectiv al diverșilor compuși între conținutul vacuolar și protoplast.
De fapt, tonoplastul este cel care controlează compoziția chimică a sevei celulare a vacuolei și utilizarea conținutului său pentru nevoile celulare. Desigur, canalele de transport ale membranei nu funcționează autonom, ci sunt conectate cu sistemele de reglare biochimică ale protoplastei.
