A növényi sejtek sajátossága, hogy protoplasztjaikban speciális folyadéktárolók vannak – sejtnedvvel ellátott vakuolák. Mivel tartalma kémiailag eltér a hialoplazma összetételétől, egy membránhatár megy át közöttük, amelyet tonoplasztnak neveznek. Ez a vakuólumot körülvevő héj számos funkciót lát el: magának az organoidnak az alakjának megőrzésétől az egész sejt állapotának szabályozásáig.
A kifejezés két görög szón alapul: tonos (feszültség) és plastos (faragva).
A fogalom meghatározása
Röviden, a tonoplaszt a vakuólum membránja, amely elválasztja annak tartalmát a növényi sejt protoplasztjától. A topográfia sajátosságai szerint ezt a szerkezetet endomembránnak nevezik. Az érett sejtekben, amelyekben egy nagy (központi) vakuólum található, a tonoplaszt a protoplaszt belső határává válik (külsőként a plazmalemma szolgál). Így a citoplazma két membrán között van.
Más szóval, a tonoplaszt egy gát a növényi sejt két legfontosabb eleme között: a protoplaszt és a sejtnedv között, amelyek kölcsönhatása szabályozza annak létfontosságú tevékenységét.
A tonoplaszt általános jellemzői és jelentősége
A vakuólum tartalma óriási szerepet játszik a növényi sejtben. Itt felhalmozódhatnak különféle, a növény működéséhez szükséges vegyületek (fehérjék, sók, pigmentek, ásványi anyagok, tápanyagok), esetenként bomlástermékek. A vakuoláris folyadék speciális intracelluláris környezetet képez, amely koncentrált különféle vegyületeket tartalmaz.
A tonoplaszt szerkezete és funkciói némileg hasonlóak a plazmalemmához. Ha azonban ez utóbbi a sejt és a külső környezet kölcsönhatásának határa, akkor a vakuoláris membrán felelős a citoplazma és a sejtnedv közötti anyagcseréért. Ennek az interakciónak köszönhetően szabályozzák:
- hialoplazma és vakuólum kémiai összetétele;
- a tárolási folyamatok vagy fordítva, a tápanyagok és egyéb anyagok felszabadulása;
- ionok koncentrációja a protoplasztban;
- ozmotikus jellemzők;
- turgor.
Gyakran a központi vákuum miatt alakul ki turgornyomás, amely a nagy mennyiségű víz beáramlása miatt jön létre. Ez a hatás biztosítja a növényi sejt rugalmasságát és alakját.
Mivel a vakuólum összes funkciója a különféle anyagok be- és kilépéséhez kapcsolódik, elmondhatjuk, hogy a tonoplaszt ennek az organoidnak a kulcsszerkezete, mivelminden közlekedési rendszer ott van lokalizálva.
Tonoplast szerkezet
A vakuoláris membrán szerkezetét infravörös spektroszkópiával tanulmányozták. Ez utóbbi kimutatta, hogy a tonoplaszt egy lipid kettős réteg, amelybe különféle fehérjék épülnek be. Ez azt jelenti, hogy általánosságban a szerkezet egy tipikus plazmalemmára hasonlít, de finomabb szinten ezek a membránok sok eltérést mutatnak.
A tonoplaszt lipideket rendezett elrendezés jellemzi, túlsúlyban a poláris molekulák, ami nagy rugalmasságot és folyékony tulajdonságokat biztosít. A membrán alfa-tokoferolt tartalmaz, amely meghatározza az antioxidáns aktivitást.
Az alábbi képen: 1 - mezoplazma; 2 - tonoplaszt; 3 - vakuólum.
A tonoplasztba integrált fehérjék különböző fokú bemerüléssel rendelkeznek. A kötés köztük és a lipidmolekulák között meglehetősen gyenge. A vakuoláris membránfehérjék térszerkezete magas (akár 56%) alfa-spirális motívumot tartalmaz.
A tonoplaszt felületét pórusok és molekuláris transzportrendszerek hatják át, amelyek az anyagok szelektív behatolását biztosítják a protoplasztból a vakuólumba és vissza. A hordozócsatornákat a lipidrétegbe integrált különféle fehérjék, köztük a porinok alkotják.
Tonoplast funkciók
A Tonoplast a következő funkciókat látja el:
- szigetelő - elhatárolja a vakuólum tartalmát a protoplaszttól és fordítva;
- védő - biztosítja az organoid épségét, meghatározza a biztonságotprotoplaszt (a vakuólum tartalmának összekeverése hialoplazmával megzavarná a sejt működését);
- ozmotikus - az iontranszport szabályozása miatt bizonyos koncentráció-gradiensek jönnek létre a membrán mindkét oldalán;
- transzmembrán - biztosítja a különféle vegyületek szelektív átvitelét a vakuoláris tartalom és a protoplaszt között.
Valójában a tonoplaszt szabályozza a vakuólum sejtnedvének kémiai összetételét és tartalmának sejtszükségletekre való felhasználását. Természetesen a membrán transzportcsatornái nem önállóan működnek, hanem a protoplaszt biokémiai szabályozó rendszereivel vannak kapcsolatban.
