TONOPLAST: MGA KATANGIAN AT PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2026

Ang Tonoplast ay ang salitang ginamit sa biyolohiya upang makilala ang mga panloob na lamad ng mga vacuoles sa mga cell cells. Ang Tonoplast ay may isang pumipili pagkamatagusin at i-lock ang tubig, ion, at solute sa loob ng mga vacuoles.

May mga kumpletong pag-aaral sa molekular na komposisyon ng mga tonoplast, dahil ang mga transporter na protina na matatagpuan sa mga lamad na ito ay umayos ang paglago ng halaman, ang stress sa pagka-asin at desiccation, at pagkamaramdamin sa mga pathogen.

Ang toneplast ng isang cell cell (Pinagmulan: Mariana Ruiz sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Kadalasan, ang vacuole na binubuo ng tonoplast ay naglalaman ng 57.2% ng buong dami ng cell sa mga halaman. Gayunpaman, ang porsyento na ito ay maaaring magkakaiba depende sa paraan ng pamumuhay, pagiging cacti at mga halaman sa disyerto na karaniwang mga may mas maliit o mas malaking bakante.

Sa ilang mga species ng mga halaman, ang vacuole na delimited ng tonoplast ay maaaring sakupin hanggang sa 90% ng interior volume ng lahat ng mga cell cells.

Dahil ito ay kasangkot sa isang palaging trapiko ng mga molekula, ions at enzyme sa pagitan ng cytosol at interior ng vacuole, ang tonoplast ay mayaman sa mga transporter protein, channel at aquaporins (pores o mga channel kung saan dumadaan ang tubig).

Marami sa mga panloob na vesicle tulad ng phagosome o transport vesicle ay nagtatapos sa pakikipagtalik sa tonoplast upang ideposito ang kanilang nilalaman sa loob ng vacuole, kung saan ang kanilang mga sangkap na nasasakupan ay maaaring masiraan at i-recycle.

Itinuon ng mga biotechnologist ang kanilang mga pagsisikap sa mga pamamaraan na kinakailangan upang isama, sa mga halaman ng komersyal na interes tulad ng trigo at bigas, mga tonoplast na may mga katangian ng mga halaman na lumalaban sa stress ng asin.

katangian

Ang Tonoplast ay binubuo ng karamihan ng mga protina at lipid na nakaayos sa anyo ng isang lipid bilayer, higit pa o mas katulad sa plasma ng lamad. Gayunpaman, kung ihahambing sa iba pang mga lamad ng cell, mayroon itong natatanging mga protina at lipid sa komposisyon nito.

Ang vacuolar lamad (ang tonoplast) ay binubuo ng 18% neutral lipids at sterols, 31% glycolipids, at 51% phospholipids. Karaniwan, ang mga fatty acid na naroroon sa lipid na bumubuo ng bilayer ay ganap na puspos, iyon ay, wala silang dobleng mga bono.

Ang malaking vacuole na tinukoy ng tonoplast ay nagsisimula bilang isang hanay ng maraming mga maliliit na vacuoles na na-synthesize sa endoplasmic reticulum, kalaunan ang mga protina mula sa Golgi apparatus ay isinama sa kanila.

Schematic ng gitnang vacuole ng isang cell cell (Pinagmulan: Ako ang may-akda: Gevictor sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang mga protina mula sa Golgi apparatus ay ang mga channel, ang mga enzyme, transporter at istruktura ng istruktura at ang pag-angkla ng mga glycoproteins na ipoposisyon sa tonoplast.

Ang lahat ng mga maliliit na vacuole ay nag-fuse at mag-ayos ng dahan-dahan at progresibo hanggang sa mabuo nila ang tonoplast na nagbibigay ng isang malaking vacuole, pangunahin na puno ng tubig at mga ion. Ang prosesong ito ay nangyayari sa lahat ng mga organismo ng kaharian na Plantae, samakatuwid, ang lahat ng mga selula ng halaman ay may isang tonoplast.

Ang Tonoplast, tulad ng mitochondrial lipid bilayer, ay nasa pagitan ng istraktura nito ng dalawang uri ng pangunahing bomba ng proton, isang ATPase at isang pyrophosphatase, na ginagawang posible para sa interior ng vacuole na magkaroon ng acidic pH.

Mga Tampok

Ang pangunahing pag-andar ng tonoplast ay upang gumana bilang isang semipermeable na hadlang, pinapawi ang puwang na binubuo ng vacuole at paghihiwalay nito mula sa natitirang nilalaman ng cytosolic.

Ang "semi-pagkamatagusin" na ito ay ginagamit ng mga cell cells para sa turgor, control ng pH, paglaki, kasama ng maraming iba pang mga pag-andar.

Turgor at potensyal ng tubig

Ang pinaka-pinag-aralan na function ng tonoplast sa mga halaman ay upang ayusin ang cell turgor. Ang konsentrasyon ng mga ions at tubig na matatagpuan sa loob ng vacuole ay lumahok, sa pamamagitan ng potensyal ng presyon (Ψp), sa potensyal ng tubig (Ψ) upang ang mga molekula ng tubig ay pumasok o umalis sa loob ng cell.

Salamat sa pagkakaroon ng tonoplast, nabuo ang potensyal ng presyon (Ψp) ng protoplast (lamad ng plasma) sa cell pader sa mga cell. Ang puwersa na ito ay nakakakuha ng mga positibong halaga habang pinipilit ng vacuole ang protoplast at ito, naman, sa cell wall.

Kapag ang tubig ay umalis sa vacuole sa pamamagitan ng tonoplast at pagkatapos ay umalis sa halaman ng halaman, ang vacuole ay nagsisimula sa kontrata at ang turgor ng cell ay nawala, pagkamit ng mga potensyal na halaga ng presyon (Ψp) malapit sa zero at kahit na negatibo.

Ang prosesong ito ay kilala bilang hindi sinasadyang plasmolysis at kung ano ang gumagawa ng wilting na minamasid natin sa mga halaman.

Kapag nalalanta ang halaman, ang potensyal ng cellular osmotic na ito (Ψp) ay nagdaragdag, dahil kapag ang konsentrasyon ng mga ion ng potassium (K +) sa loob ng cell ay mas malaki kaysa sa konsentrasyon ng mga solute sa labas, ang tubig ay gumagalaw sa loob.

Ang mga potassium ion (K +) ay kadalasang matatagpuan sa loob ng vacuole at, kasama ang mga cytosol ion, ay responsable para sa pagbuo ng potensyal na osmotic (Ψp). Ang Tonoplast ay natagpuan sa mga potassium potassium na ito salamat sa isang ATPase na mayroon ito sa istruktura nito.

Pagpapanatili ng PH

Ang ATPases sa tonoplast ay nagpapanatili ng isang pare-pareho ang proton gradient sa pagitan ng cytosol at interior ng vacuole.

Ang ATPases ng lamad ng cell cell ay isinaaktibo sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga potassium ions (K +), ipinakilala nito ang mga potassium ion (K +) at paalisin ang mga proton (H +). Sa kaibahan, ang mga ATPases na natagpuan sa tonoplast ay isinaaktibo sa pagkakaroon ng chlorine (Cl-) sa cytosol.

Kinokontrol nito ang konsentrasyon ng panloob na klorin (Cl-) at hydrogen (H +) na mga ions. Ang parehong mga ATPases ay gumagana sa isang uri ng "laro" upang makontrol ang pH sa cytosol ng mga selula ng halaman, alinman sa pagpapataas o pagbaba ng pH sa isang pH na 7 o mas mataas sa cytosol.

Kapag mayroong napakataas na konsentrasyon ng mga proton (H +) sa cytosol, ang ATPase ng cell lamad ay nagpapakilala ng mga potassium ion (K +); habang ang ATPase ng tonoplast ay sumisigaw sa mga klorin (Cl-) at hydrogen (H +) na mga ion mula sa cytosol papunta sa vacuole.

Isang pagsasama-sama ng mga ion

Ang Tonoplast ay may ilang mga uri ng pangunahing bomba proton. Bilang karagdagan, mayroon itong mga channel ng transportasyon para sa mga ion ng calcium (Ca +), hydrogen ions (H +), at iba pang mga ion na tiyak sa bawat species ng halaman.

Ang mga ATPases pump proton (H +) sa vacuole, na nagiging sanhi ng lumen upang makakuha ng acidic pH, na may mga halaga sa pagitan ng 2 at 5, at isang positibong pagsingil. Ang mga pump na ito ay nag-hydrolyze ng ATP sa cytosol at, sa pamamagitan ng isang butas, ipinakilala ang mga proton (H +) sa lumen ng vacuole.

Ang Pyrophosphatases ay isa pang uri ng "pump" na tonoplast na nagpapakilala rin ng mga proton (H +) sa vacuole, ngunit gawin ito sa pamamagitan ng hydrolysis ng pyrophosphate (PPi). Ang pump na ito ay natatangi sa mga halaman at nakasalalay sa mga Mg ++ at K + ions.

Ang isa pang uri ng ATPase ay matatagpuan sa tonoplast na nagpahitit ng mga proton sa cytosol at ipinakilala ang mga ion ng calcium (Ca ++) sa vacuole. Ang calcium (Ca ++) ay ginagamit bilang isang messenger sa loob ng cell at ang lumen ng vacuole ay ginagamit bilang isang deposito para sa mga ion na ito.

Marahil ang pinaka-masaganang mga protina sa tonoplast ay ang mga kaltsyum na channel, pinapayagan nito ang paglabas ng calcium (Ca +) na ipinakilala ng mga ATPases ng lamad.

Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing bomba o mga tagadala ng uri ng ABC (mula sa English A TP-B inding C assette) na may kakayahang ipakilala ang mga malalaking organikong ions sa vacuole (tulad ng glutathione, halimbawa) ay natukoy din.

Mga Sanggunian

1. Blumwald, E. (1987). Tonoplast vesicles bilang isang tool sa pag-aaral ng transportasyon ng ion sa vacuole ng halaman. Physiologia Plantarum, 69 (4), 731-734.
2. Dean, JV, Mohammed, LA, & Fitzpatrick, T. (2005). Ang pagbuo, vacuolar lokalisasyon, at tonoplast na transportasyon ng salicylic acid glucose conjugates sa mga kultura ng suspensyon ng selula ng tabako. Plant, 221 (2), 287-296.
3. Gomez, L., & Chrispeels, MJ (1993). Ang Tonoplast at natutunaw na mga protina ng vacuolar ay na-target ng iba't ibang mga mekanismo. Ang Plant Cell, 5 (9), 1113-1124.
4. Jauh, GY, Phillips, TE, & Rogers, JC (1999). Ang Tonoplast intrinsic protein isoforms bilang mga marker para sa mga function ng vacuolar. Ang Cell Cell, 11 (10), 1867-1882.
5. Liu, LH, Ludewig, U., Gassert, B., Frommer, WB, & von Wirén, N. (2003). Ang transportasyon ng Urea sa pamamagitan ng mga protina na may tonoplast na protina ng tonoplast sa Arabidopsis. Ang pisyolohiya ng halaman, 133 (3), 1220-1228.
6. Pessarakli, M. (2014). Handbook ng pisyolohiya ng halaman at pananim. CRC Press.
7. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Ang pisyolohiya at pag-unlad ng halaman