Una caratteristica delle cellule vegetali è la presenza nei loro protoplasti di speciali serbatoi di liquidi - vacuoli con linfa cellulare. Poiché il suo contenuto è chimicamente diverso dalla composizione dell'ialoplasma, tra loro passa un confine di membrana, chiamato tonoplasto. Questo guscio che circonda il vacuolo svolge molte funzioni: dal mantenimento della forma dell'organoide stesso alla regolazione dello stato dell'intera cellula.
Il termine si basa su due parole greche: tonos (tensione) e plastos (scolpito).
Definizione del concetto
In breve, il tonoplasto è la membrana del vacuolo che separa il suo contenuto dal protoplasto della cellula vegetale. In base alle caratteristiche della topografia, questa struttura è denominata endomembrana. Nelle cellule mature, in cui è presente un grande vacuolo (centrale), il tonoplasto diventa il bordo interno del protoplasto (il plasmalemma funge da quello esterno). Pertanto, il citoplasma si trova tra due membrane.
In altre parole, il tonoplasto è una barriera tra i due compartimenti più importanti di una cellula vegetale: il protoplasto e la linfa cellulare, la cui interazione ne regola l'attività vitale.
Caratteristiche generali e significato del tonoplasto
Il contenuto del vacuolo gioca un ruolo enorme per la cellula vegetale. Qui possono accumularsi vari composti necessari per il funzionamento della pianta (proteine, sali, pigmenti, minerali, sostanze nutritive) e talvolta prodotti di degradazione. Il fluido vacuolare forma uno speciale ambiente intracellulare con un contenuto concentrato di vari composti.
La struttura e le funzioni del tonoplasto sono in qualche modo simili al plasmalemma. Tuttavia, se quest'ultimo funge da confine dell'interazione della cellula con l'ambiente esterno, la membrana vacuolare è responsabile dello scambio di materiale tra il citoplasma e la linfa cellulare. A causa di questa interazione sono regolamentati:
- composizione chimica di ialoplasma e vacuolo;
- processi di stoccaggio o, al contrario, di rilascio di nutrienti e altre sostanze;
- concentrazione di ioni nel protoplasto;
- caratteristiche osmotiche;
- turgore.
Spesso è a causa del vacuolo centrale che si verifica la pressione del turgore, che si crea a causa dell'afflusso di una grande quantità d'acqua al suo interno. Questo effetto assicura l'elasticità e la forma della cellula vegetale.
Poiché tutte le funzioni del vacuolo sono associate all'ingresso e all'uscita di varie sostanze da esso, possiamo dire che il tonoplasto è la struttura chiave di questo organoide, poiché è intutti i sistemi di trasporto sono localizzati lì.
Struttura del tonoplasto
La struttura della membrana vacuolare è stata studiata mediante spettroscopia a infrarossi. Quest'ultimo ha mostrato che il tonoplasto è un doppio strato lipidico in cui sono integrate varie proteine. Cioè, in termini generali, la struttura ricorda un tipico plasmalemma, ma a un livello più sottile, queste membrane presentano molte differenze.
I lipidi tonoplasti sono caratterizzati da una disposizione ordinata con una predominanza di molecole polari, che fornisce elevata elasticità e proprietà fluide. La membrana contiene alfa-tocoferolo, che determina l'attività antiossidante.
Nella foto sotto: 1 - mesoplasma; 2 - tonoplasto; 3 - vacuolo.
Le proteine integrate nel tonoplasto hanno diversi gradi di immersione. Il legame tra loro e le molecole lipidiche è piuttosto debole. La struttura spaziale delle proteine della membrana vacuolare ha un alto contenuto di motivi alfa-elicoidali (fino al 56%).
La superficie del tonoplasto è permeata di pori e sistemi di trasporto molecolare che forniscono una penetrazione selettiva delle sostanze dal protoplasto nel vacuolo e nella schiena. I canali portatori sono formati da varie proteine integrate nello strato lipidico, comprese le porine.
Funzioni del tonoplasto
Tonoplast svolge le seguenti funzioni:
- isolante - delimita il contenuto del vacuolo dal protoplasto e viceversa;
- protettivo - garantisce l'integrità dell'organoide, determina la sicurezzaprotoplasto (mescolare il contenuto del vacuolo con lo ialoplasma interromperebbe il funzionamento della cellula);
- osmotico - a causa della regolazione del trasporto ionico, vengono stabiliti alcuni gradienti di concentrazione di sostanze su entrambi i lati della membrana;
- transmembrana - fornisce il trasferimento selettivo di vari composti tra il contenuto vacuolare e il protoplasto.
Infatti, è il tonoplasto che controlla la composizione chimica della linfa cellulare del vacuolo e l'utilizzo del suo contenuto per i bisogni cellulari. Naturalmente i canali di trasporto della membrana non funzionano in modo autonomo, ma sono collegati ai sistemi regolatori biochimici del protoplasto.
