Плазмалемма и тонопласт

Тонопласт — это… Определение, характеристика, функции

Плазмалемма и тонопласт

Особенностью растительных клеток является присутствие в их протопластах особых жидкостных резервуаров — вакуолей с клеточным соком.

Так как его содержимое химически отличается от состава гиалоплазмы, между ними проходит мембранная граница, называемая тонопластом.

Эта оболочка, окружающая вакуоль, выполняет множество функций: от поддержания формы самого органоида до регуляции состояния всей клетки.

В основе термина лежат два греческих слова: tonos (натяжение) и plastos (вылепленный).

Определение понятия

«Марафон» – это лучший букмекер. Обзор БК

Если говорить кратко, тонопласт — это мембрана вакуоли, отделяющая ее содержимое от протопласта растительной клетки. По особенностям топографии данную структуру относят к эндомембранам.

В зрелых клетках, в которых имеется одна крупная (центральная) вакуоль, тонопласт становится внутренней границей протопласта (внешней служит плазмалемма).

Таким образом, цитоплазма находится между двумя мембранами.

Иными словами, тонопласт — это барьер между двумя важнейшими отсеками растительной клетки: протопластом и клеточным соком, взаимодействие между которыми регулирует ее жизнедеятельность.

Общая характеристика и значимость тонопласта

Содержимое вакуоли играет огромную роль для растительной клетки. Здесь могут накапливаться различные соединения, необходимые для функционирования растения (белки, соли, пигменты, минералы, питательные вещества), а иногда и продукты деградации. Вакуолярная жидкость образует особую внутриклеточную среду с концентрированным содержанием различных соединений.

Строение и функции тонопласта в чем-то аналогичны плазмалемме. Однако если последняя служит границей взаимодействия клетки с внешней средой, то вакуолярная мембрана отвечает за вещественный обмен между цитоплазмой и клеточным соком. За счет такого взаимодействия регулируются:

  • химический состав гиалоплазмы и вакуоли;
  • процессы запасания или, наоборот, высвобождения питательных и других веществ;
  • концентрация ионов в протопласте;
  • осмотические характеристики;
  • тургор.

Зачастую именно за счет центральной вакуоли возникает тургорное давление, создающееся благодаря поступлению в нее большого количества воды. Такой эффект обеспечивает упругость и форму растительной клетки.

Так как все функции вакуоли связаны с поступлением и выходом из нее различных веществ, можно сказать, что тонопласт — это ключевая структура данного органоида, поскольку именно в ней локализованы все транспортные системы.

Структура тонопласта

Структура вакуолярной мембраны изучалась при помощи инфракрасной спектроскопии. Последняя показала, что тонопласт — это липидный бислой, в который интегрированы различные белки. То есть, в общих чертах строение напоминает типичную плазмалемму, однако на более тонком уровне у этих мембран есть множество различий.

Липиды тонопласта характеризуются упорядоченным расположением с преобладанием полярных молекул, что обеспечивает высокую эластичность и текучие свойства. В составе мембраны присутствует альфа-токоферол, который обусловливает антиоксидантную активность.

На фото ниже: 1 – мезоплазма; 2 – тонопласт; 3 – вакуоль.

Интегрированные в тонопласт белки имеют различную степень погружения. Связь между ними и молекулами липидов довольно слабая. В пространственной структуре белков вакуолярной мембраны отмечено высокое содержание альфа-спиральных мотивов (до 56%).

Поверхность тонопласта пронизана порами и молекулярными транспортными системами, обеспечивающими избирательное проникновение веществ из протопласта внутрь вакуоли и обратно. Каналы-переносчики образованы интегрированными в липидный слой различными белками, в том числе — поринами.

Функции тонопласта

Тонопласт выполняет следующие функции:

  • изолирующую — отграничивает содержимое вакуоли от протопласта и наоборот;
  • защитную — обеспечивает целостность органоида, обусловливает безопасность протопласта (смешивание содержимого вакуоли с гиалоплазмой нарушило бы функционирование клетки);
  • осмотическую — за счет регуляции ионного транспорта устанавливаются определенные градиенты концентрации веществ по обеим сторонам от мембраны;
  • трансмембранную — обеспечивает избирательный перенос различных соединений между вакуолярным содержимым и протопластом.

По сути, именно тонопластом контролируется химический состав клеточного сока вакуоли и использование ее содержимого для клеточных нужд. Разумеется, транспортные каналы мембраны работают не автономно, а связанно с биохимическими регуляционными системами протопласта.

Источник

Источник: https://1Ku.ru/obrazovanie/30781-tonoplast-jeto-opredelenie-harakteristika-funkcii/

История протоплазмы, общие характеристики, компоненты, функции / биология

Плазмалемма и тонопласт

протоплазма это живой материал клетки. Эта структура была впервые идентифицирована в 1839 году как различимая жидкость стены. Это считалось прозрачным, вязким и растяжимым веществом. Это было интерпретировано как структура без очевидной организации и с многочисленными органеллами.

Считается, что протоплазма – это целая часть клетки, которая находится внутри плазматической мембраны. Однако некоторые авторы включили в протоплазму клеточную мембрану, ядро ​​и цитоплазму.

В настоящее время термин протоплазма широко не используется. Вместо этого ученые предпочли обратиться непосредственно к клеточным компонентам.

индекс

  • 1 История
    • 1.1 Протоплазматическая теория
  • 2 Общие характеристики
  • 3 компонента
    • 3.1 Плазменная мембрана
    • 3.2 Цитоплазма
    • 3.3 Цитозол
    • 3.4 Цитоскелет
    • 3.5 Органеллы
    • 3.6 Нуклеоплазма
  • 4 функции
    • 4.1 Физиологические свойства
  • 5 ссылок

история

Термин протоплазма приписан шведскому анатому Яну Пуркине в 1839 году. Он использовался для обозначения учебного материала эмбрионов животных..

Однако уже в 1835 году зоолог Феликс Дюжарден описывает вещество внутри корневищ. Это дает название саркода и указывает, что он имеет физические и химические свойства.

Позже, в 1846 году немецкий ботаник Уго фон Моль вновь ввел термин протоплазма, чтобы обозначить вещество, присутствующее в растительных клетках..

В 1850 году ботаник Фердинанд Кон унифицирует термины, указывая, что как у растений, так и у животных имеется протоплазма. Исследователь отмечает, что у обоих организмов вещество, заполняющее клетки, одинаково.

В 1872 году Бил ввел термин биоплазма. В 1880 году Ханштейн предложил слово протопласт, новый термин для обозначения всей ячейки, за исключением клеточной стенки. Этот термин использовался некоторыми авторами для замены клетки.

В 1965 году Ларди ввела термин цитозоль, который затем был использован, чтобы назвать жидкость внутри клетки.

Протоплазматическая теория

В конце XIX века анатом Макс Шульце предположил, что фундаментальной основой жизни является протоплазма. Шульце предположил, что протоплазма является веществом, которое регулирует жизнедеятельность тканей у живых существ.

Считается, что работы Шульце являются отправной точкой протоплазматической теории. Эта теория была поддержана предложениями Томаса Хаксли в 1868 году и других ученых того времени..

Протоплазматическая теория утверждает, что протоплазма является физической основой жизни. Таким образом, изучение этого вещества позволило бы понять функционирование живых существ, включая механизмы наследования..

С лучшим пониманием клеточной структуры и функционирования, протоплазматическая теория утратила свою силу.

Общие характеристики

Протоплазма состоит из различных органических и неорганических соединений. Наиболее распространенным веществом является вода, которая составляет почти 70% от общего веса и выполняет функции конвейера, растворителя, терморегулятора, смазочного материала и конструкционного элемента..

Кроме того, 26% протоплазмы состоит в основном из органических макромолекул. Это большие молекулы, образованные в результате полимеризации более мелких субъединиц.

Среди них есть углеводы, макромолекулы, состоящие из углерода, водорода и кислорода, которые накапливают энергию для клетки. Они используются в различных метаболических и структурных функциях протоплазмы.

Существуют также различные типы липидов (нейтральные жиры, холестерин и фосфолипиды), которые также служат источником энергии для клетки. Кроме того, они являются составной частью мембран, которые регулируют различные протоплазматические функции.

Белки составляют почти 15% состава протоплазмы. Среди них у нас есть структурные белки. Эти белки образуют протоплазматический каркас, способствуя их организации и клеточному транспорту..

Другие белки, присутствующие в протоплазме, являются ферментами. Они действуют как катализаторы (вещества, которые изменяют скорость химической реакции) всех метаболических процессов..

Также присутствуют различные неорганические ионы, которые соответствуют только 1% их состава (калий, магний, фосфор, сера, натрий и хлор). Они способствуют поддержанию pH протоплазмы.

компоненты

Протоплазма состоит из плазматической мембраны, цитоплазмы и нуклеоплазмы. Однако в настоящее время, благодаря достижениям электронной микроскопии, известно, что клеточная структура еще более сложна.

Существует также большое количество субклеточных компартментов и структурно очень сложное клеточное содержимое. Помимо органелл, которые включены сюда как часть цитоплазмы.

Плазменная мембрана

Плазматическая мембрана или плазмалемма состоит примерно из 60% белков и 40% липидов. Его структурное расположение объясняется моделью жидкостной мозаики. В этой мембране представлен бислой фосфолипидов, в которые встраиваются белки.

Считается, что все клеточные мембраны имеют одинаковую структуру. Тем не менее, плазмалемма является самой толстой мембраной в клетке.

Плазмалемма не наблюдается с помощью оптического микроскопа. Только в конце 50-х годов двадцатого века его структура могла быть детализирована.

цитоплазма

Цитоплазма определяется как весь материал клетки, находящийся внутри плазмалеммы, за исключением ядра. Все органеллы включены в цитоплазму (клеточные структуры с определенной формой и функцией). Также вещество, в которое погружены различные клеточные компоненты.

цитозоль

Цитозоль является жидкой фазой цитоплазмы. Это почти жидкий гель, содержащий более 20% белков клетки. Большинство из них являются ферментами.

цитоскелет

Цитоскелет представляет собой белковый каркас, который образует клеточный каркас. Он образован микрофиламентами и микротрубочками. Микрофиламенты в основном состоят из актина, хотя есть и другие белки.

Эти нити имеют разный химический состав в разных типах клеток. Микротрубочки представляют собой трубчатые структуры, образованные в основном из тубулина..

органеллы

Органеллы – это клеточные структуры, которые выполняют определенную функцию. Каждый из них ограничен мембранами. Некоторые органеллы имеют только одну мембрану (вакуоль, диктиосомы), а другие ограничены двумя мембранами (митохондрии, хлоропласты).

Мембраны органелл имеют ту же структуру, что и плазмалемма. Они тоньше, а их химический состав различается в зависимости от выполняемой ими функции..

Внутри органелл происходят различные химические реакции, катализируемые специфическими ферментами. С другой стороны, они способны двигаться в водной фазе цитоплазмы.

В органеллах происходят различные реакции, имеющие большое значение для функционирования клетки. В них происходит выделение веществ, фотосинтез и аэробное дыхание, среди прочего

нуклеоплазмы

Ядро – это клеточная органелла, которая содержит генетическую информацию клетки. В одних и тех же клеточных процессах происходят процессы.

Распознаются три компонента ядра: ядерная оболочка, нуклеоплазма и ядрышко. Ядерная оболочка отделяет ядро ​​от цитоплазмы и состоит из двух мембранных единиц. 

Нуклеоплазма – это внутреннее вещество, внутренне ограниченное ядерной оболочкой. Это водная фаза, которая содержит большое количество белков. В основном это ферменты, которые регулируют метаболизм нуклеиновых кислот.

Хроматин (ДНК в его дисперсной фазе) содержится в нуклеоплазме. Кроме того, представлено ядрышко, представляющее собой структуру, образованную белками и РНК..

функции

Все процессы, происходящие в клетке, связаны с протоплазмой через различные ее компоненты..

Плазматическая мембрана является селективным структурным барьером, который контролирует отношения между клеткой и окружающей ее средой. Липиды препятствуют прохождению гидрофильных веществ. Белки контролируют вещества, которые могут проникать через мембрану, регулируя вход и выход их в клетку.

В цитозоле происходит несколько химических реакций, таких как гликолиз. Это непосредственно влияет на изменение клеточной вязкости, амебоидного движения и циклов. Кроме того, это имеет большое значение в формировании митотического веретена во время деления клеток..

В цитоскелете микрофиламенты связаны с клеточным сокращением и движением. В то время как микротрубочки вмешиваются в клеточный транспорт и способствуют формированию клетки. Они также участвуют в формировании центриолей, ресничек и жгутиков..

Внутриклеточный транспорт, а также трансформация, сборка и секреция веществ являются обязанностью эндоплазматического ретикулума и диктиосом..

Процессы трансформации и накопления энергии происходят в фотосинтезирующих организмах, имеющих хлоропласты. Получение АТФ через клеточное дыхание происходит в митохондриях.

Физиологические свойства

Три физиологические свойства, связанные с протоплазмой были описаны. Это обмен веществ, размножение и раздражительность.

Все метаболические процессы клетки происходят в протоплазме. Некоторые процессы являются анаболическими и связаны с синтезом протоплазмы. Другие являются катаболическими и вмешиваются в их распад. Метаболизм включает такие процессы, как пищеварение, дыхание, всасывание и выведение..

Все процессы, связанные с размножением путем деления клеток, а также кодирование для синтеза белков, необходимых для всех клеточных реакций, происходят в ядре клетки, содержащейся в протоплазме..

Раздражительность – это реакция протоплазмы на внешний раздражитель. Это может вызвать физиологический ответ, который позволяет клетке адаптироваться к окружающей ее среде..

ссылки

  1. Liu D (2017) Клетка и протоплазма как контейнер, объект и вещество: 1835-1861. Журнал истории биологии 50: 889-925.
  2. Paniagua R, M Nistal, P Sesma, M Alvarez-Uría, B Fraile, R Anadón, FJ Sáez and M Miguel (1997) Цитология и гистология растений и животных. Биология животных и растительных клеток и тканей. Второе издание. Макгроу Хилл-Интемерикана Испании. Мадрид, Испания 960 р.
  3. Уэлч Г.Р. и Дж. Клегг (2010) От протоплазматической теории к биологии клеточных систем: 150-летнее отражение. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 298: 1280-1290.
  4. Welch GR и J Clegg (2012) Клетка против протоплазмы: ревизионистская история. Cell Biol. Int. 36: 643-647.

Источник: https://ru.thpanorama.com/articles/biologa/protoplasma-historia-caractersticas-generales-componentes-funciones.html

Вылечим любую болезнь
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: