AMYLOPLASTY: CHARAKTERYSTYKA, FUNKCJE, BUDOWA - BIOLOGIA - 2026

W amyloplastami są do specjalistycznej przechowywania skrobi plastydu i znajdują się w dużych proporcjach w gatunku niefotosyntetyzującej przechowywania tkankach, takich jak bielmo na nasiona i bulwy.

Ponieważ pełna synteza skrobi jest ograniczona do plastydów, musi istnieć struktura fizyczna, która będzie służyć jako miejsce rezerwowe dla tego polimeru. W rzeczywistości cała skrobia zawarta w komórkach roślinnych znajduje się w organellach pokrytych podwójną membraną.

Źródło: pixabay.com

Ogólnie rzecz biorąc, plastydy są półautonomicznymi organellami występującymi w różnych organizmach, od roślin i alg po mięczaki morskie i niektóre pierwotniaki pasożytnicze.

Plastydy uczestniczą w fotosyntezie, syntezie lipidów i aminokwasów, pełnią rolę rezerwatu lipidowego, odpowiadają za wybarwienie owoców i kwiatów oraz są związane z percepcją środowiska.

Podobnie amyloplasty uczestniczą w percepcji grawitacji i przechowują kluczowe enzymy niektórych szlaków metabolicznych.

Charakterystyka i struktura

Amyloplasty są organicznymi organami komórkowymi występującymi w roślinach, są rezerwowym źródłem skrobi i nie zawierają barwników - takich jak chlorofil - dzięki czemu są bezbarwne.

Podobnie jak inne plastydy, amyloplasty mają własny genom, który w swojej strukturze koduje niektóre białka. Ta cecha jest odzwierciedleniem jej endosymbiotycznego pochodzenia.

Jedną z najwybitniejszych cech plastydów jest ich zdolność do wzajemnej przemiany. W szczególności amyloplasty mogą stać się chloroplastami, więc gdy korzenie są wystawione na działanie światła, uzyskują zielonkawy odcień dzięki syntezie chlorofilu.

W podobny sposób mogą zachowywać się chloroplasty, tymczasowo przechowując ziarna skrobi. Jednak w amyloplastach rezerwa jest długotrwała.

Ich budowa jest bardzo prosta, składają się z podwójnej błony zewnętrznej, która oddziela je od reszty składników cytoplazmatycznych. Dojrzałe amyloplasty rozwijają wewnętrzny system błonowy, w którym znajduje się skrobia.

Autor: Aibdescalzo, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Trening

Większość amyloplastów powstaje bezpośrednio z protoplastów, gdy tkanki rezerwowe rozwijają się i dzielą przez rozszczepienie binarne.

We wczesnych stadiach rozwoju bielma w koenocytarnej bielmie obecne są proplastidia. Następnie rozpoczynają się procesy celularyzacji, w których proplastidia zaczynają gromadzić granulki skrobi, tworząc w ten sposób amyloplasty.

Z fizjologicznego punktu widzenia proces różnicowania się proplastidiów prowadzący do powstania amyloplastów zachodzi, gdy hormon roślinny auksyna zostaje zastąpiony cytokininą, co zmniejsza tempo podziału komórek, indukując akumulację skrobi.

cechy

Przechowywanie skrobi

Skrobia jest złożonym polimerem o półkrystalicznym i nierozpuszczalnym wyglądzie, produktem połączenia D-glukopiranozy za pomocą wiązań glukozydowych. Można wyróżnić dwie cząsteczki skrobi: amylopektynę i amylozę. Pierwsza jest silnie rozgałęziona, a druga liniowa.

Polimer osadza się w postaci owalnych ziaren w sferokryształach iw zależności od regionu osadzania ziaren można je podzielić na ziarna koncentryczne lub mimośrodowe.

Granulki skrobi mogą mieć różną wielkość, niektóre zbliżają się do 45 µm, a inne są mniejsze, około 10 µm.

Synteza skrobi

Plastydy są odpowiedzialne za syntezę dwóch rodzajów skrobi: przejściowej, która jest produkowana w ciągu dnia i tymczasowo przechowywana w chloroplastach do nocy oraz skrobi rezerwowej, która jest syntetyzowana i przechowywana w amyloplastach. łodyg, nasion, owoców i innych struktur.

Istnieją różnice między ziarnami skrobi obecnymi w amyloplastach w porównaniu z ziarnami, które są przejściowo znajdowane w chloroplastach. W tym ostatnim przypadku zawartość amylozy jest niższa, a skrobia jest ułożona w struktury podobne do płytek.

Postrzeganie grawitacji

Ziarna skrobi są znacznie gęstsze od wody i ta właściwość jest związana z postrzeganiem siły grawitacji. W toku ewolucji roślin ta zdolność amyloplastów do poruszania się pod wpływem grawitacji została wykorzystana do postrzegania tej siły.

Podsumowując, amyloplasty reagują na stymulację grawitacji przez procesy sedymentacyjne w kierunku, w którym ta siła działa, w dół. Kiedy plastydy wchodzą w kontakt z cytoszkieletem rośliny, wysyła szereg sygnałów wskazujących na wzrost we właściwym kierunku.

Oprócz cytoszkieletu istnieją inne struktury w komórkach, takie jak wakuole, retikulum endoplazmatyczne i błona komórkowa, które biorą udział w wychwytywaniu osiadających amyloplastów.

W komórkach korzeni wrażenie grawitacji jest wychwytywane przez komórki columella, które zawierają wyspecjalizowany typ amyloplastów zwany statolitami.

Statolity opadają pod wpływem siły grawitacji na dno komórek kolumny i inicjują ścieżkę przekazywania sygnału, w której hormon wzrostu, auksyna, redystrybuuje się i powoduje zróżnicowany wzrost w dół.

Szlaki metaboliczne

Wcześniej sądzono, że funkcja amyloplastów ogranicza się wyłącznie do gromadzenia skrobi.

Jednak niedawna analiza białka i składu biochemicznego wnętrza tej organelli ujawniła molekularną maszynerię dość podobną do tej w chloroplastach, która jest wystarczająco złożona, aby przeprowadzić typowe procesy fotosyntezy roślin.

Amyloplasty niektórych gatunków (takich jak na przykład lucerna) zawierają enzymy niezbędne do zajścia cyklu GS-GOGAT, szlaku metabolicznego ściśle związanego z asymilacją azotu.

Nazwa cyklu pochodzi od inicjałów uczestniczących w nim enzymów, syntetazy glutaminy (GS) i syntazy glutaminianu (GOGAT). Polega na tworzeniu glutaminy z amonu i glutaminianu oraz syntezie glutaminy i ketoglutaranu z dwóch cząsteczek glutaminianu.

Jedna jest wbudowywana w amon, a pozostała cząsteczka jest przenoszona do ksylemu, w celu wykorzystania przez komórki. Ponadto chloroplasty i amyloplasty mają zdolność dostarczania substratów do szlaku glikolitycznego.

Bibliografia

1. Cooper GM (2000). Komórka: podejście molekularne. Wydanie 2. Sinauer Associates. Chloroplasty i inne plastydy. Dostępne pod adresem: ncbi.nlm.nih.gov
2. Grajales, O. (2005). Uwagi na temat biochemii roślin. Podstawy jego fizjologicznego zastosowania. UNAM.
3. Pyke, K. (2009). Biologia plastydów. Cambridge University Press.
4. Raven, PH, Evert, RF i Eichhorn, SE (1992). Biologia roślin (tom 2). Odwróciłem się.
5. Rose, RJ (2016). Molekularna biologia komórek wzrostu i różnicowania komórek roślinnych. CRC Press.
6. Taiz, L. i Zeiger, E. (2007). Fizjologia roślin. Uniwersytet Jaume I.