Obilježje biljnih stanica je prisutnost u njihovim protoplastima posebnih spremnika tekućine - vakuola sa staničnim 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 reguliranja stanja cijele stanice.
Izraz se temelji na dvije grčke riječi: tonos (napetost) i plastos (skulptirano).
Definicija pojma
Ukratko, tonoplast je membrana vakuole koja odvaja svoj sadržaj od protoplasta biljne stanice. Prema značajkama topografije, ova struktura se naziva endomembranom. U zrelim stanicama, u kojima se nalazi jedna velika (središnja) vakuola, tonoplast postaje unutarnja 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 staničnog soka, interakcija između kojih regulira njezinu vitalnu aktivnost.
Opće karakteristike i značaj tonoplasta
Sadržaj vakuole igra veliku ulogu za biljnu stanicu. Ovdje se mogu nakupljati razni spojevi potrebni za funkcioniranje biljke (proteini, soli, pigmenti, minerali, hranjive tvari), a ponekad i produkti razgradnje. Vakuolna tekućina tvori posebnu unutarstaničnu okolinu s koncentriranim sadržajem različitih spojeva.
Struktura i funkcije tonoplasta donekle su slične plazmalemi. Međutim, ako potonji služi kao granica interakcije stanice s vanjskim okolišem, tada je vakuolarna membrana odgovorna za razmjenu materijala između citoplazme i staničnog soka. Zbog ove interakcije su regulirane:
- kemijski sastav hijaloplazme i vakuole;
- procesi skladištenja ili, obrnuto, oslobađanje hranjivih i drugih tvari;
- koncentracija iona u protoplastu;
- osmotske karakteristike;
- turgor.
Često zbog središnje vakuole nastaje turgorski tlak, koji nastaje zbog dotoka velike količine vode u nju. Ovaj učinak osigurava elastičnost i oblik biljne stanice.
Budući da su sve funkcije vakuole povezane s ulaskom i izlaskom raznih tvari iz nje, možemo reći da je tonoplast ključna struktura ovog organoida, budući da je utamo su lokalizirani svi transportni sustavi.
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, općenito govoreći, struktura nalikuje tipičnoj plazmalemi, ali na suptilnijoj razini, ove membrane imaju mnogo razlika.
Lipidi Tonoplasta karakteriziraju uređeni raspored s prevlastom polarnih molekula, što osigurava visoku elastičnost i svojstva fluida. Membrana sadrži alfa-tokoferol, koji određuje antioksidativno djelovanje.
Na slici ispod: 1 - mezoplazma; 2 - tonoplast; 3 - vakuola.
Proteini integrirani u tonoplast imaju različite stupnjeve 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 prožeta je porama i molekularnim transportnim sustavima koji omogućuju selektivno prodiranje tvari iz protoplasta u vakuolu i natrag. Noseči kanali formirani su od raznih proteina integriranih 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 s hijaloplazmom poremetilo bi funkcioniranje stanice);
- osmotski - zbog regulacije transporta iona uspostavljaju se određeni gradijenti koncentracije tvari s obje strane membrane;
- transmembrana - osigurava selektivni prijenos različitih spojeva između vakuolnog sadržaja i protoplasta.
Zapravo, tonoplast je taj koji kontrolira kemijski sastav staničnog soka vakuole i korištenje njegovog sadržaja za stanične potrebe. Naravno, transportni kanali membrane ne rade autonomno, već su povezani s biokemijskim regulatornim sustavima protoplasta.
