یکی از ویژگی های سلول های گیاهی وجود مخازن مایع ویژه در پروتوپلاست های آنها است - واکوئل هایی با شیره سلولی. از آنجایی که محتویات آن از نظر شیمیایی با ترکیب هیالوپلاسم متفاوت است، یک مرز غشایی از بین آنها عبور می کند که به آن تونوپلاست می گویند. این پوسته که واکوئل را احاطه کرده است، وظایف بسیاری را انجام می دهد: از حفظ شکل خود ارگانوئید گرفته تا تنظیم وضعیت کل سلول.
این اصطلاح بر اساس دو کلمه یونانی است: tonos (تنش) و plastos (مجسمه شده).
تعریف مفهوم
به طور خلاصه، تونوپلاست غشای واکوئل است که محتویات آن را از پروتوپلاست سلول گیاهی جدا می کند. با توجه به ویژگی های توپوگرافی، این ساختار به عنوان غشای داخلی شناخته می شود. در سلول‌های بالغ، که در آن یک واکوئل بزرگ (مرکزی) وجود دارد، تونوپلاست به مرز داخلی پروتوپلاست تبدیل می‌شود (پلاسمالما به عنوان خارجی عمل می‌کند). بنابراین، سیتوپلاسم بین دو غشاء قرار دارد.
به عبارت دیگر، تونوپلاست سدی بین دو بخش مهم سلول گیاهی است: پروتوپلاست و شیره سلولی، که تعامل بین آنها فعالیت حیاتی آن را تنظیم می کند.
ویژگی های عمومی و اهمیت تونوپلاست
محتوای واکوئل نقش بزرگی برای سلول گیاهی دارد. ترکیبات مختلف لازم برای عملکرد گیاه (پروتئین ها، نمک ها، رنگدانه ها، مواد معدنی، مواد مغذی) و گاهی اوقات محصولات تخریب می توانند در اینجا انباشته شوند. مایع واکوئولی یک محیط داخل سلولی ویژه با محتوای غلیظی از ترکیبات مختلف را تشکیل می‌دهد.
ساختار و عملکرد تونوپلاست تا حدودی شبیه پلاسمالما است. با این حال، اگر دومی به عنوان مرز تعامل سلول با محیط خارجی عمل کند، غشای واکوئولی مسئول تبادل مواد بین سیتوپلاسم و شیره سلولی است. با توجه به این تعامل تنظیم می شود:
- ترکیب شیمیایی هیالوپلاسم و واکوئل؛
- فرایندهای ذخیره سازی یا برعکس، آزادسازی مواد مغذی و سایر مواد؛
- غلظت یونها در پروتوپلاست؛
- ویژگی های اسمزی؛
- turgor.
اغلب به دلیل واکوئل مرکزی است که فشار تورگو ایجاد می شود که به دلیل ورود مقدار زیادی آب به داخل آن ایجاد می شود. این اثر خاصیت ارتجاعی و شکل سلول گیاهی را تضمین می کند.
از آنجایی که تمام عملکردهای واکوئل با ورود و خروج مواد مختلف از آن مرتبط است، می توان گفت که تونوپلاست ساختار کلیدی این ارگانوئید است، زیرا درهمه سیستم های حمل و نقل در آنجا بومی سازی شده اند.
ساختار تونوپلاست
ساختار غشای واکوئلی با استفاده از طیف‌سنجی مادون قرمز مورد مطالعه قرار گرفت. دومی نشان داد که تونوپلاست یک دولایه لیپیدی است که پروتئین های مختلفی در آن ادغام می شوند. یعنی به طور کلی، ساختار شبیه یک پلاسمالما معمولی است، اما در سطح ظریف تر، این غشاها تفاوت های زیادی دارند.
لیپیدهای تونوپلاست با آرایش منظم با غلبه مولکول های قطبی مشخص می شوند که خاصیت ارتجاعی و سیال بالایی را فراهم می کند. غشا حاوی آلفا توکوفرول است که فعالیت آنتی اکسیدانی را تعیین می کند.
در عکس زیر: 1 - مزوپلاسم; 2 - تونوپلاست; 3 - واکوئل.
پروتئین های ادغام شده در تونوپلاست درجات غوطه وری متفاوتی دارند. پیوند بین آنها و مولکول های چربی نسبتا ضعیف است. ساختار فضایی پروتئین های غشای واکوئولی دارای محتوای بالایی از نقوش آلفا-مارپیچ (تا 56٪) است.
سطح تونوپلاست با منافذ و سیستم های انتقال مولکولی نفوذ می کند که نفوذ انتخابی مواد را از پروتوپلاست به داخل واکوئل و پشت ایجاد می کند. کانال های حامل توسط پروتئین های مختلف ادغام شده در لایه لیپیدی، از جمله پورین ها، تشکیل می شوند.
عملکردهای Tonoplast
Tonoplast عملکردهای زیر را انجام می دهد:
- ایزوله - محتویات واکوئل را از پروتوپلاست و بالعکس محدود می کند؛
- محافظت - یکپارچگی ارگانوئید را تضمین می کند، ایمنی را تعیین می کندپروتوپلاست (اختلاط محتویات واکوئل با هیالوپلاسم باعث اختلال در عملکرد سلول می شود)؛
- اسموتیک - به دلیل تنظیم انتقال یون، گرادیان غلظت خاصی از مواد در دو طرف غشاء ایجاد می شود؛
- transmembrane - انتقال انتخابی ترکیبات مختلف را بین محتوای واکوئولی و پروتوپلاست فراهم می کند.
در واقع این تونوپلاست است که ترکیب شیمیایی شیره سلولی واکوئل و استفاده از محتویات آن را برای نیازهای سلولی کنترل می کند. البته، کانال های انتقال غشاء به طور مستقل کار نمی کنند، بلکه با سیستم های تنظیم کننده بیوشیمیایی پروتوپلاست مرتبط هستند.
