Một đặc điểm của tế bào thực vật là sự hiện diện trong nguyên sinh chất của chúng những kho chứa chất lỏng đặc biệt - không bào chứa nhựa tế bào. Vì thành phần của nó khác về mặt hóa học so với thành phần của hyaloplasm, một ranh giới màng đi qua giữa chúng, được gọi là tonoplast. Lớp vỏ bao quanh không bào này thực hiện nhiều chức năng: từ duy trì hình dạng của chính organoid đến điều chỉnh trạng thái của toàn bộ tế bào.
Thuật ngữ này dựa trên hai từ Hy Lạp: tonos (căng thẳng) và plastos (điêu khắc).
Định nghĩa khái niệm
Nói một cách ngắn gọn, tonoplast là màng của không bào ngăn cách nội dung của nó với nguyên sinh chất của tế bào thực vật. Theo các đặc điểm của địa hình, cấu trúc này được gọi là màng nội chất. Trong các tế bào trưởng thành, trong đó có một không bào lớn (trung tâm), nguyên sinh chất sẽ trở thành đường viền bên trong của nguyên sinh chất (plasmalemma đóng vai trò là đường viền bên ngoài). Do đó, tế bào chất nằm giữa hai màng.
Nói cách khác, tonoplast là một rào cản giữa hai ngăn quan trọng nhất của tế bào thực vật: nguyên sinh chất và nhựa tế bào, sự tương tác giữa chúng điều chỉnh hoạt động sống của nó.
Đặc điểm chung và tầm quan trọng của tonoplast
Nội dung của không bào có vai trò rất lớn đối với tế bào thực vật. Nhiều hợp chất khác nhau cần thiết cho hoạt động của thực vật (protein, muối, sắc tố, khoáng chất, chất dinh dưỡng), và đôi khi các sản phẩm thoái hóa, có thể tích tụ ở đây. Chất lỏng không bào tạo thành một môi trường nội bào đặc biệt với hàm lượng đậm đặc của các hợp chất khác nhau.
Cấu trúc và chức năng của tonoplast hơi giống với plasmalemma. Tuy nhiên, nếu màng sau đóng vai trò là ranh giới tương tác của tế bào với môi trường bên ngoài, thì màng không bào chịu trách nhiệm trao đổi vật chất giữa tế bào chất và nhựa tế bào. Do sự tương tác này được quy định:
- thành phần hóa học của hyaloplasm và không bào;
- quy trình lưu trữ hoặc ngược lại, giải phóng các chất dinh dưỡng và các chất khác;
- nồng độ của các ion trong nguyên sinh chất;
- đặc tính thẩm thấu;
- turgor.
Thường do không bào trung tâm xảy ra áp suất turgor, được tạo ra do một lượng lớn nước vào bên trong. Hiệu ứng này đảm bảo tính đàn hồi và hình dạng của tế bào thực vật.
Vì tất cả các chức năng của không bào đều liên quan đến sự ra vào của các chất khác nhau từ nó, chúng ta có thể nói rằng tonoplast là cấu trúc quan trọng của organoid này, vì nó nằm trongtất cả các hệ thống giao thông đều được bản địa hóa ở đó.
Cấu trúc tonoplast
Cấu trúc của màng không bào được nghiên cứu bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại. Kết quả sau cho thấy rằng tonoplast là một lớp kép lipid trong đó các protein khác nhau được tích hợp vào. Nghĩa là, về mặt tổng thể, cấu trúc giống với một plasmalemma điển hình, nhưng ở mức độ tinh vi hơn, những màng này có nhiều điểm khác biệt.
Lipid tonoplast được đặc trưng bởi sự sắp xếp có trật tự với ưu thế là các phân tử phân cực, mang lại tính đàn hồi và chất lỏng cao. Màng chứa alpha-tocopherol, chất quyết định hoạt động chống oxy hóa.
Trong ảnh dưới đây: 1 - trung bì; 2 - tonoplast; 3 - không bào.
Protein được tích hợp vào tonoplast có các mức độ ngâm khác nhau. Liên kết giữa chúng và các phân tử lipid khá yếu. Cấu trúc không gian của protein màng không bào có hàm lượng mô-típ xoắn alpha cao (lên đến 56%).
Bề mặt của tonoplast được thấm qua với các lỗ rỗng và hệ thống vận chuyển phân tử cung cấp sự xâm nhập có chọn lọc của các chất từ nguyên sinh chất vào không bào và trở lại. Các kênh mang được hình thành bởi các protein khác nhau được tích hợp vào lớp lipid, bao gồm cả các porin.
Chức năng tonoplast
Tonoplast thực hiện các chức năng sau:
- cô lập - phân định nội dung của không bào khỏi nguyên sinh chất và ngược lại;
- bảo vệ - đảm bảo tính toàn vẹn của organoid, xác định sự an toànnguyên sinh chất (trộn lẫn nội dung của không bào với hyaloplast sẽ làm gián đoạn hoạt động của tế bào);
- thẩm thấu - do quy định vận chuyển ion, các gradient nồng độ nhất định của các chất được thiết lập trên cả hai mặt của màng;
- xuyên màng - cung cấp sự chuyển giao có chọn lọc các hợp chất khác nhau giữa nội dung không bào và nguyên sinh chất.
Trên thực tế, nó là tonoplast kiểm soát thành phần hóa học của nhựa tế bào của không bào và việc sử dụng nội dung của nó cho các nhu cầu của tế bào. Tất nhiên, các kênh vận chuyển của màng không hoạt động tự chủ, mà được kết nối với hệ thống điều hòa sinh hóa của nguyên sinh chất.
