Fungsi Tonoplas — pengertian dan ciri

TonoplasTonoplas
Tonoplas

Salah satu organel yang berbeda dari sel tumbuhan adalah vakuola yang juga ditemukan di beberapa sel protista dan jamur. Organel ini pada dasarnya adalah kompartemen tertutup yang diisi dengan air yang mengandung molekul anorganik dan organik termasuk enzim dalam larutan, meskipun dalam kasus tertentu dapat mengandung padatan yang telah ditelan oleh sel.

Beberapa peran utama yang dimainkan vakuola pada sel tumbuhan termasuk pemeliharaan turgor, akumulasi protein penyimpanan benih, sekuestrasi senyawa berbahaya dan penyimpanan metabolit. Fungsi-fungsi tersebut tergantung langsung atau tidak langsung pada protein yang berada di tonoplas, yang merupakan membran vakuolar ditumpuk bersama untuk membentuk unit yang lebih besar disebut vakuola.

Tonoplas adalah membran yang mengelilingi vakuola, atau organel yang terdapat dalam sel tumbuhan dan jamur. Tonoplas ini juga dikenal sebagai membran vakuolar. Tonoplas adalah membran elastis, dan fungsi utamanya adalah untuk melindungi vakuola dan mengisolasi dari zat-zat berbahaya. Membran tonoplas mengontrol gerakan ion di dalam dan di sekitar sel. Air yang mengalir masuk dan keluar dari vakuola diatur oleh tonoplas tersebut. Beberapa sel hewan dan bakteri juga mengandung vakuola yang terikat oleh membran vakuolar. Ukuran dan struktur vakuola bervariasi tergantung pada sel.

Tonoplas mengandung banyak protein yang bertanggung jawab dalam pengangkutan zat terlarut dan garam kecil; dan protein yang terlibat dalam fusi membran dan remodeling pengiriman makromolekul yang diizinkan oleh lalu lintas vesikel. Untuk memenuhi fungsi tersebut, protein dalam tonoplas perlu disintesis dengan benar, disortir ke tonoplas dan dibalik. Karena sebagian besar tumbuhan dewasa biasanya memiliki satu vakuola sentral besar yang menempati lebih dari 30% volume total sel, dan dapat menempati sebanyak 80% volume sel tertentu; jumlah tonoplas dalam volume sentral tunggal karena itu tergantung pada ukurannya, berdasarkan kondisi yang diberikan.

Istilah tonoplas berasal dari kata asal Gk tón (os), yang berarti “ketegangan”, “peregangan”, atau “nada” dan comb, yang berarti “dibentuk”. Tonoplas juga disebut sebagai membran vakuolar, dan itu adalah membran sitoplasma yang mengelilingi vakuola, sehingga memisahkan isi vakuola dari sitoplasma sel. Sebagai membran, tonoplas terlibat langsung dalam pengaturan gerakan ion di sekitar sel dan mengisolasi bahan berbahaya yang mengancam sel.

Pengertian

Fungsi Tonoplas

Tonoplas adalah istilah yang digunakan dalam biologi untuk mengidentifikasi membran dalam vakuola dalam sel tumbuhan. Tonoplas memiliki permeabilitas selektif dan mengunci air, ion dan zat terlarut di dalam vakuola.

Ada banyak penelitian tentang komposisi molekuler tonoplas, karena protein transpor yang terletak di membran ini mengatur pertumbuhan tumbuhan, tekanan terhadap salinitas dan pengeringan, dan kerentanan terhadap patogen.

Secara umum, vakuola yang menyusun tonoplas mengandung 57,2% dari semua volume sel dalam tumbuhan. Namun, persentase ini dapat bervariasi tergantung pada cara hidup, dengan kaktus dan tumbuhan gurun biasanya memiliki vakuola yang lebih kecil atau lebih besar.

Pada beberapa spesies tumbuhan, vakuola yang dibatasi oleh tonoplas dapat menempati hingga 90% dari volume interior semua sel tumbuhan.

Karena terlibat dalam lalu lintas molekul, ion, dan enzim yang konstan antara sitosol dan bagian dalam vakuola, tonoplas kaya akan protein transporter, saluran dan aquaporin (pori-pori atau saluran yang dilewati air).

Banyak vesikel internal seperti fagosom atau vesikel pengangkut akhirnya menyatu dengan tonoplas untuk menyimpan konten mereka di dalam vakuola, di mana komponen penyusunnya dapat terdegradasi dan didaur ulang.

Ahli bioteknologi memfokuskan upaya mereka pada teknik yang diperlukan untuk menggabungkan, dalam tumbuhan yang menarik secara komersial seperti gandum dan beras, tonoplas dengan karakteristik tumbuhan yang tahan terhadap tekanan garam.

Ciri-ciri

Tonoplas terutama terdiri dari protein dan lipid yang disusun dalam bentuk bilayer lipid, kurang lebih mirip dengan membran sel plasma. Namun, bila dibandingkan dengan membran sel lainnya, ia memiliki protein dan lipid yang unik dalam komposisinya.

Membran vakuola (tonoplas) terdiri dari 18% lipid dan sterol netral, 31% glikolipid, dan 51% fosfolipid. Biasanya, asam lemak yang ada dalam lipid yang membentuk bilayer sepenuhnya jenuh, yaitu, mereka tidak memiliki ikatan rangkap.

Vakuola besar yang didefinisikan oleh tonoplas dimulai sebagai seperangkat beberapa vakuola kecil yang disintesis dalam retikulum endoplasma, dan kemudian protein dari aparatus Golgi dimasukkan ke dalamnya.

Protein dari badan Golgi adalah saluran, enzim, protein struktural dan transpor, dan glikoprotein penahan yang akan ditempatkan dalam tonoplas.

Semua vakuola kecil menyatu dan diatur perlahan dan progresif sampai membentuk tonoplas yang menimbulkan vakuola besar, terutama diisi dengan air dan ion. Proses ini terjadi di semua organisme kerajaan Plantae, oleh karena itu, semua sel tumbuhan memiliki tonoplas.

Tonoplas, seperti lipid bilayer mitokondria, memiliki dua jenis pompa proton primer, ATPase dan pirofosfatase, yang memungkinkan bagian interior vakuola memiliki pH asam.

Fungsi

Fungsi utama tonoplas adalah berfungsi sebagai penghalang semipermeabel, membatasi ruang yang dimasukkan oleh vakuola dan memisahkannya dari sisa konten sitosol.

“Semipermeabilitas” ini digunakan oleh sel-sel tumbuhan untuk turgor, kontrol pH, pertumbuhan, di antara banyak fungsi lainnya.

Turgor dan potensial air

Fungsi tonoplas yang paling banyak dipelajari pada tumbuhan adalah mengatur turgor sel. Konsentrasi ion dan air yang ditemukan dalam vakuola berpartisipasi, melalui potensial tekanan (Ψp), dalam potensi air (Ψ) sehingga molekul air masuk atau meninggalkan bagian dalam sel.

Berkat keberadaan tonoplas, potensial tekanan (Ψp) yang diberikan protoplas (membran plasma) pada dinding sel dalam sel dihasilkan. Gaya ini memperoleh nilai positif ketika vakuola memberikan tekanan pada protoplas dan ini, pada gilirannya, pada dinding sel.

Ketika air meninggalkan vakuola melalui tonoplas dan kemudian meninggalkan sel tumbuhan, vakuola mulai berkontraksi dan turgor sel hilang, mencapai nilai potensial tekanan (Ψp) mendekati nol dan bahkan negatif.

Proses ini dikenal sebagai plasmolisis baru jadi dan pada gilirannya menghasilkan layu yang kita amati pada tumbuhan.

Ketika tumbuhan layu, ia meningkatkan potensi osmotik selulernya (Ψp), karena ketika konsentrasi ion kalium (K +) di dalam sel lebih besar daripada konsentrasi zat terlarut di luar, air bergerak ke dalam.

Ion kalium (K +) ini sebagian besar ditemukan di dalam vakuola dan, bersama dengan ion sitosol, bertanggung jawab untuk menghasilkan potensi osmotik (Ψp). Tonoplas dapat ditembus oleh ion kalium ini berkat ATPase yang dimilikinya dalam strukturnya.

Pemeliharaan PH

ATPase dalam tonoplas mempertahankan gradien proton konstan antara sitosol dan interior vakuola.

ATPase membran sel akar diaktifkan oleh kehadiran ion kalium (K +), ini memperkenalkan ion kalium (K +) dan mengeluarkan proton (H +). Sebaliknya, ATPase yang ditemukan dalam tonoplas diaktifkan di hadapan klorin (Cl-) dalam sitosol.

Ini mengontrol konsentrasi ion klorin internal (Cl-) dan hidrogen (H +). Kedua ATPases berfungsi dalam semacam “permainan” untuk mengontrol pH sitosol sel tumbuhan, baik dengan menaikkan atau menurunkan pH untuk mendapatkan pH 7 atau lebih tinggi dalam sitosol.

Ketika ada konsentrasi proton (H +) yang sangat tinggi dalam sitosol, ATPase dari membran sel memperkenalkan ion kalium (K +); sedangkan ATPase dari tonoplas menghisap ion klorin (Cl-) dan hidrogen (H +) dari sitosol ke dalam vakuola.

Akumulasi ion

Tonoplas memiliki beberapa jenis pompa proton primer. Selain itu, ia memiliki saluran transportasi untuk ion kalsium (Ca +), ion hidrogen (H +) dan ion lainnya yang spesifik untuk setiap spesies tumbuhan.

ATPases memompa proton (H +) ke dalam vakuola, menyebabkan vakuola memperoleh pH asam, dengan nilai antara 2 dan 5, dan muatan parsial positif. Pompa ini menghidrolisis ATP dalam sitosol dan, melalui pori, memasukkan proton (H +) ke dalam lumen vakuola.

Pyrophosphatases atau difosfatase adalah jenis lain dari “bom” tonoplas yang juga memperkenalkan proton (H +) ke dalam vakuola, tetapi melakukannya melalui hidrolisis pirofosfat (PPi). Pompa ini unik untuk tumbuhan dan bergantung pada ion Mg ++ dan K +.

Jenis ATPase lain dapat ditemukan dalam tonoplas yang memompa proton ke dalam sitosol dan memasukkan ion kalsium (Ca ++) ke dalam vakuola. Kalsium (Ca ++) digunakan sebagai pembawa pesan di dalam sel dan lumen vakuola digunakan sebagai deposit untuk ion-ion ini.

Mungkin protein yang paling melimpah dalam tonoplas adalah saluran kalsium, ini memungkinkan keluarnya kalsium (Ca +) yang diperkenalkan oleh ATPases dari membran.

Saat ini, pompa primer atau pengangkut tipe ABC (dari Kaset Binding Bahasa Inggris ATP) yang mampu memasukkan ion organik besar ke dalam vakuola (misalnya glutathione, misalnya) juga telah diidentifikasi.

Comments

No comments yet. Why don’t you start the discussion?

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *