Ein Merkmal von Pflanzenzellen ist das Vorhandensein spezieller Flüssigkeitsreservoirs in ihren Protoplasten - Vakuolen mit Zellsaft. Da sich sein Inh alt chemisch von der Zusammensetzung des Hyaloplasmas unterscheidet, verläuft zwischen ihnen eine Membrangrenze, die Tonoplast genannt wird. Diese Hülle, die die Vakuole umgibt, erfüllt viele Funktionen: von der Aufrechterh altung der Form des Organoids selbst bis zur Regulierung des Zustands der gesamten Zelle.
Der Begriff basiert auf zwei griechischen Wörtern: tonos (Spannung) und plastos (geformt).
Begriffsdefinition
Kurz gesagt, der Tonoplast ist die Membran der Vakuole, die ihren Inh alt vom Protoplasten der Pflanzenzelle trennt. Entsprechend den Merkmalen der Topographie wird diese Struktur als Endomembran bezeichnet. In reifen Zellen, in denen es eine große (zentrale) Vakuole gibt, wird der Tonoplast zur inneren Begrenzung des Protoplasten (das Plasmalemma dient als äußere Begrenzung). Das Zytoplasma liegt also zwischen zwei Membranen.
Mit anderen Worten, der Tonoplast ist eine Barriere zwischen den beiden wichtigsten Kompartimenten einer Pflanzenzelle: dem Protoplasten und dem Zellsaft, deren Wechselwirkung ihre lebenswichtige Aktivität reguliert.
Allgemeine Eigenschaften und Bedeutung des Tonoplasten
Der Inh alt der Vakuole spielt für die Pflanzenzelle eine große Rolle. Hier können sich verschiedene für das Funktionieren der Pflanze notwendige Verbindungen (Proteine, Salze, Farbstoffe, Mineralien, Nährstoffe) und manchmal auch Abbauprodukte ansammeln. Die Vakuolenflüssigkeit bildet ein spezielles intrazelluläres Milieu mit einem konzentrierten Geh alt an verschiedenen Verbindungen.
Der Aufbau und die Funktionen des Tonoplasten sind dem Plasmalemma etwas ähnlich. Wenn letztere jedoch als Grenze der Wechselwirkung der Zelle mit der äußeren Umgebung dient, ist die Vakuolenmembran für den Stoffaustausch zwischen Zytoplasma und Zellsaft verantwortlich. Aufgrund dieser Interaktion werden reguliert:
- chemische Zusammensetzung von Hyaloplasma und Vakuole;
- Speichervorgänge oder umgekehrt die Freisetzung von Nähr- und anderen Stoffen;
- Ionenkonzentration im Protoplasten;
- osmotische Eigenschaften;
- turgor.
Es ist oft auf die zentrale Vakuole zurückzuführen, dass ein Turgordruck entsteht, der durch das Einströmen einer großen Menge Wasser in sie entsteht. Dieser Effekt sorgt für die Elastizität und Form der Pflanzenzelle.
Da alle Funktionen der Vakuole mit dem Ein- und Austritt verschiedener Substanzen aus ihr verbunden sind, können wir sagen, dass der Tonoplast die Schlüsselstruktur dieses Organoids ist, da er sich darin befindetalle Verkehrssysteme sind dort lokalisiert.
Tonoplastenstruktur
Die Struktur der Vakuolenmembran wurde mittels Infrarotspektroskopie untersucht. Letztere zeigten, dass der Tonoplast eine Lipiddoppelschicht ist, in die verschiedene Proteine eingebaut sind. Das heißt, im Allgemeinen ähnelt die Struktur einem typischen Plasmalemma, aber auf einer subtileren Ebene weisen diese Membranen viele Unterschiede auf.
Tonoplast-Lipide zeichnen sich durch eine geordnete Anordnung mit überwiegend polaren Molekülen aus, die für hohe Elastizität und flüssige Eigenschaften sorgen. Die Membran enthält Alpha-Tocopherol, das die antioxidative Aktivität bestimmt.
Auf dem Foto unten: 1 - Mesoplasma; 2 - Tonoplast; 3 - Vakuole.
In den Tonoplasten integrierte Proteine haben unterschiedliche Immersionsgrade. Die Bindung zwischen ihnen und Lipidmolekülen ist eher schwach. Die räumliche Struktur vakuolärer Membranproteine hat einen hohen Anteil an alpha-helikalen Motiven (bis zu 56%).
Die Oberfläche des Tonoplasten ist von Poren und molekularen Transportsystemen durchzogen, die ein selektives Eindringen von Substanzen aus dem Protoplasten in die Vakuole und zurück ermöglichen. Trägerkanäle werden von verschiedenen Proteinen gebildet, die in die Lipidschicht integriert sind, darunter auch Porine.
Tonoplast-Funktionen
Tonoplast führt die folgenden Funktionen aus:
- isolierend - grenzt den Inh alt der Vakuole vom Protoplasten ab und umgekehrt;
- protective - gewährleistet die Integrität des Organoids, bestimmt die SicherheitProtoplast (das Mischen des Inh alts der Vakuole mit Hyaloplasma würde die Funktion der Zelle stören);
- osmotisch - durch die Regulation des Ionentransports stellen sich auf beiden Seiten der Membran bestimmte Konzentrationsgradienten von Substanzen ein;
- Transmembran - sorgt für einen selektiven Transfer verschiedener Verbindungen zwischen dem vakuolären Inh alt und dem Protoplasten.
Tatsächlich ist es der Tonoplast, der die chemische Zusammensetzung des Zellsaftes der Vakuole und die Verwendung seines Inh alts für zelluläre Bedürfnisse steuert. Die Transportkanäle der Membran arbeiten natürlich nicht autonom, sondern sind mit den biochemischen Regulationssystemen des Protoplasten verbunden.
