Une caractéristique des cellules végétales est la présence dans leurs protoplastes de réservoirs de liquide spéciaux - des vacuoles contenant du jus cellulaire. Étant donné que son contenu est chimiquement différent de la composition de l'hyaloplasme, une frontière membranaire passe entre eux, appelée tonoplaste. Cette coquille entourant la vacuole remplit de nombreuses fonctions: du maintien de la forme de l'organoïde lui-même à la régulation de l'état de la cellule entière.
Le terme est basé sur deux mots grecs: tonos (tension) et plastos (sculpté).
Définition du concept
En bref, le tonoplaste est la membrane de la vacuole qui sépare son contenu du protoplaste de la cellule végétale. Selon les caractéristiques de la topographie, cette structure est appelée endomembrane. Dans les cellules matures, dans lesquelles il y a une grande vacuole (centrale), le tonoplaste devient le bord interne du protoplaste (le plasmalemme sert de bord externe). Ainsi, le cytoplasme est entre deux membranes.
En d'autres termes, le tonoplaste est une barrière entre les deux compartiments les plus importants d'une cellule végétale: le protoplaste et la sève cellulaire, dont l'interaction régule son activité vitale.
Caractéristiques générales et signification du tonoplast
Le contenu de la vacuole joue un rôle énorme pour la cellule végétale. Divers composés nécessaires au fonctionnement de la plante (protéines, sels, pigments, minéraux, nutriments), et parfois des produits de dégradation, peuvent s'y accumuler. Le liquide vacuolaire forme un environnement intracellulaire spécial avec un contenu concentré de divers composés.
La structure et les fonctions du tonoplaste sont quelque peu similaires à celles du plasmalemme. Cependant, si cette dernière sert de limite à l'interaction de la cellule avec le milieu extérieur, alors la membrane vacuolaire est responsable de l'échange de matière entre le cytoplasme et la sève cellulaire. En raison de cette interaction sont réglementés:
- composition chimique de l'hyaloplasme et de la vacuole;
- processus de stockage ou, à l'inverse, de libération de nutriments et d'autres substances;
- concentration d'ions dans le protoplaste;
- caractéristiques osmotiques;
- turgescence.
C'est souvent à cause de la vacuole centrale que se produit la pression de turgescence, qui est créée en raison de l'afflux d'une grande quantité d'eau dans celle-ci. Cet effet assure l'élasticité et la forme de la cellule végétale.
Étant donné que toutes les fonctions de la vacuole sont associées à l'entrée et à la sortie de diverses substances, on peut dire que le tonoplaste est la structure clé de cet organoïde, puisqu'il est entous les systèmes de transport y sont localisés.
Structure tonoplastique
La structure de la membrane vacuolaire a été étudiée par spectroscopie infrarouge. Ces derniers ont montré que le tonoplaste est une bicouche lipidique dans laquelle s'intègrent différentes protéines. Autrement dit, en termes généraux, la structure ressemble à un plasmalemme typique, mais à un niveau plus subtil, ces membranes présentent de nombreuses différences.
Les lipides tonoplastiques se caractérisent par un arrangement ordonné avec une prédominance de molécules polaires, ce qui leur confère une grande élasticité et des propriétés fluides. La membrane contient de l'alpha-tocophérol, qui détermine l'activité antioxydante.
Sur la photo ci-dessous: 1 - mésoplasme; 2 - tonoplaste; 3 - vacuole.
Les protéines intégrées dans le tonoplaste ont différents degrés d'immersion. La liaison entre eux et les molécules lipidiques est plutôt faible. La structure spatiale des protéines de la membrane vacuolaire a une forte teneur en motifs alpha-hélicoïdaux (jusqu'à 56 %).
La surface du tonoplaste est imprégnée de pores et de systèmes de transport moléculaire qui permettent une pénétration sélective des substances du protoplaste dans la vacuole et inversement. Les canaux porteurs sont formés par diverses protéines intégrées dans la couche lipidique, dont les porines.
Fonctions Tonoplast
Tonoplast remplit les fonctions suivantes:
- isolant - délimite le contenu de la vacuole du protoplaste et vice versa;
- protecteur - assure l'intégrité de l'organoïde, détermine la sécuritéprotoplaste (mélanger le contenu de la vacuole avec de l'hyaloplasme perturberait le fonctionnement de la cellule);
- osmotique - en raison de la régulation du transport des ions, certains gradients de concentration de substances s'établissent des deux côtés de la membrane;
- transmembranaire - assure le transfert sélectif de divers composés entre le contenu vacuolaire et le protoplaste.
En fait, c'est le tonoplaste qui contrôle la composition chimique de la sève cellulaire de la vacuole et l'utilisation de son contenu pour les besoins cellulaires. Bien sûr, les canaux de transport de la membrane ne fonctionnent pas de manière autonome, mais sont connectés aux systèmes de régulation biochimiques du protoplaste.
