液泡塑料：特征和功能 - 生物学

液泡塑料是生物学上用于鉴定植物细胞中液泡内膜的术语。液泡膜具有选择性的渗透性，可以将水，离子和溶质锁定在液泡中。

对液泡膜的分子组成进行了详尽的研究，因为位于这些膜上的转运蛋白调节植物的生长，对盐分和干燥的胁迫以及对病原体的敏感性。

植物细胞的音质体（来源：Mariana Ruiz，来自Wikimedia Commons）

通常，液泡膜组成的液泡占植物中整个细胞体积的57.2％。然而，该百分比可以根据生活方式而变化，仙人掌和荒漠植物通常具有较小或较大的液泡。

在某些植物物种中，由液泡膜界定的液泡可占据所有植物细胞内部容积的90％。

由于液泡膜与胞浆和液泡内部之间的分子，离子和酶的持续运输有关，因此液泡膜富含转运蛋白，通道和水通道蛋白（水通过的孔或通道）。

许多内部囊泡（例如吞噬体或运输囊泡）最终会与液泡膜融合，从而将其内含物沉积在液泡中，在那里它们的组成成分可以被降解和再循环。

生物技术专家致力于将必要的技术整合到具有商业价值的植物（例如小麦和水稻）中，使具具耐盐胁迫特性的液泡膜塑料结合到一起。

特点

液泡膜主要由蛋白质和脂质组成，该蛋白质和脂质以脂质双层的形式排列，或多或少类似于细胞的质膜。但是，与其他细胞膜相比，它的成分具有独特的蛋白质和脂质。

液泡膜（液泡膜）由18％的中性脂质和固醇，31％的糖脂和51％的磷脂组成。通常，形成双层的脂质中存在的脂肪酸是完全饱和的，也就是说，它们不具有双键。

液泡膜所定义的巨大液泡开始于一组在内质网中合成的多个小液泡，后来来自高尔基体的蛋白质被掺入其中。

植物细胞中央液泡的示意图（来源：我是作者：Gevictor通过Wikimedia Commons）

来自高尔基体的蛋白质是通道，酶，转运蛋白和结构蛋白以及定位在液泡膜中的锚定糖蛋白。

所有的小液泡逐渐融合并逐渐组织，直至形成形成液泡的液泡膜，从而形成液泡，主要充满水和离子。这个过程发生在植物界的所有生物中，因此，所有植物细胞都有液泡膜。

像线粒体脂质双层一样，液泡膜在其结构之间具有两种类型的初级质子泵，即ATPase和焦磷酸酶，这使得液泡内部具有酸性pH成为可能。

液泡膜的主要功能是充当半透性屏障，限定液泡所包含的空间并将其与其余的胞质内含物分开。

植物细胞将这种“半渗透性”用于膨胀，pH控制，生长以及许多其他功能。

在植物中，液泡膜塑料的研究最多的功能是调节细胞充盈。在液泡中发现的离子和水的浓度通过压力电势（Ψp）参与水势（Ψ），以便水分子进入或离开细胞内部。

由于液泡膜的存在，原生质体（质膜）在细胞壁上产生的压力势（Ψp）产生了。当液泡在原生质体以及细胞壁上施加压力时，此力获得正值。

当水通过液泡膜离开液泡然后离开植物细胞时，液泡开始收缩，细胞的膨胀消失，压力势值（valuesp）接近于零甚至为负。

这个过程被称为初期溶质作用，这反过来又导致了我们在植物中观察到的萎。

当植物枯萎时，其细胞渗透势（Ψp）会增加，因为当细胞内的钾离子（K +）浓度大于外部溶质的浓度时，水就会向内移动。

这些钾离子（K +）主要存在于液泡中，并与胞质离子一起产生渗透势（Ψp）。液泡膜的结构中具有ATPase，因此对这些钾离子具有渗透性。

液泡膜中的ATP酶在细胞质和液泡内部之间保持恒定的质子梯度。

根细胞膜的ATPase被钾离子（K +）激活，这些酶引入钾离子（K +）并排出质子（H +）。相反，在液泡中存在氯（Cl-）的情况下，液泡中发现的ATPase被激活。

这些控制内部氯离子（Cl-）和氢离子（H +）的浓度。两种ATP酶都在一种“游戏”中起作用，以控制植物细胞的细胞质中的pH，将细胞质中的pH升高或降低至7或更高。

当细胞质中的质子（H +）浓度很高时，细胞膜的ATPase会引入钾离子（K +）；液泡膜的ATPase则将氯离子（Cl-）和氢离子（H +）从细胞质中吸收到液泡中。

Tonoplast有几种类型的主质子泵。此外，它还具有钙离子（Ca +），氢离子（H +）和其他每种植物特有离子的运输通道。

ATPases将质子（H +）泵入液泡，使其内腔获得酸性pH，其值介于2至5之间，并带有正电荷。这些泵水解细胞溶质中的ATP，并通过一个孔将质子（H +）引入液泡的内腔。

焦磷酸酶是液泡塑料“泵”的另一种类型，它也将质子（H +）引入液泡中，但通过焦磷酸盐（PPi）的水解来实现。该泵是植物独有的泵，取决于Mg ++和K +离子。

在液泡膜中可以发现另一种类型的ATPase，它将质子泵入细胞质并将钙离子（Ca ++）引入液泡。钙（Ca ++）用作细胞内部的信使，液泡的内腔用作这些离子的沉积物。

液泡膜中最丰富的蛋白质可能是钙通道，这些通道允许由膜的ATPase引入的钙（Ca +）排出。

目前，还已经确定了能够将大量有机离子（例如谷胱甘肽）引入液泡中的ABC型初级泵或转运蛋白（来自英文A TP-B inding C assette）。

Blumwald，E。（1987）。液泡膜囊泡是研究植物液泡中离子迁移的工具。植物生理学报，69（4），731-734。
迪恩（Jean）合资公司，路易斯安那州穆罕默德（Mohammed）和费兹帕特里克（Fitzpatrick）（2005）。水杨酸葡萄糖结合物在烟草细胞悬浮培养物中的形成，液泡定位和液泡膜运输。植物，221（2），287-296。
Gomez，L。和Chrispeels，MJ（1993）。液泡膜蛋白和可溶性液泡蛋白的靶向机制不同。The Plant Cell，5（9），1113-1124。
Jauh，GY，Phillips，TE和Rogers，JC（1999）。液泡膜内在蛋白同工型作为液泡功能的标记。The Plant Cell，11（10），1867-1882。
Liu，LH，U.Ludewig，U.，Gassert，B.，Frommer，WB，和vonWirén，N。（2003）。氮调节拟南芥中液泡膜内在蛋白对尿素的转运。植物生理学，133（3），1220-1228。
Pessarakli，M.（2014年）。植物和作物生理手册。CRC出版社。
Taiz，L.，Zeiger，E.，Møller，IM，&Murphy，A.（2015年）。植物生理与发育