АМИЛОПЛАСТЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, ФУНКЦИИ, СТРОЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

В амилопластах представляют собой тип специализированного хранения пластид крахмала и найдены в высоких пропорциях в нефотосинтезирующих хранениях тканей , такие как эндосперм в семенах и клубнях.

Поскольку полный синтез крахмала ограничен пластидами, должна существовать физическая структура, которая будет служить резервным участком для этого полимера. Фактически, весь крахмал, содержащийся в клетках растений, находится в органеллах, покрытых двойной мембраной.

Источник: pixabay.com

В целом пластиды - это полуавтономные органеллы, обнаруженные у разных организмов, от растений и водорослей до морских моллюсков и некоторых паразитических простейших.

Пластиды участвуют в фотосинтезе, в синтезе липидов и аминокислот, они функционируют как резервный участок липидов, они отвечают за окраску плодов и цветов и связаны с восприятием окружающей среды.

Точно так же амилопласты участвуют в восприятии силы тяжести и хранят ключевые ферменты некоторых метаболических путей.

Характеристики и состав

Амилопласты - это клеточные органелы, присутствующие в растениях, они являются резервным источником крахмала и не имеют пигментов, таких как хлорофилл, поэтому они бесцветны.

Как и другие пластиды, амилопласты имеют собственный геном, который кодирует некоторые белки в их структуре. Эта особенность отражает его эндосимбиотическое происхождение.

Одна из самых выдающихся характеристик пластид - их способность к взаимопревращению. В частности, амилопласты могут становиться хлоропластами, поэтому, когда корни подвергаются воздействию света, они приобретают зеленоватый оттенок благодаря синтезу хлорофилла.

Подобным образом могут вести себя хлоропласты, временно накапливая зерна крахмала. Однако в амилопластах этот резерв длительный.

Их структура очень проста, они состоят из двойной внешней мембраны, отделяющей их от остальных компонентов цитоплазмы. Зрелые амилопласты образуют внутреннюю мембранную систему, в которой содержится крахмал.

Автор Aibdescalzo, через Wikimedia Commons

Повышение квалификации

Большинство амилопластов образуются непосредственно из протопластид, когда резервные ткани развиваются и делятся путем бинарного деления.

На ранних стадиях развития эндосперма пропластидии присутствуют в ценоцитарном эндосперме. Затем начинаются процессы клеточности, при которых пропластидии начинают накапливать гранулы крахмала, образуя амилопласты.

С физиологической точки зрения процесс дифференциации пропластидий с образованием амилопластов происходит, когда растительный гормон ауксин заменяется цитокинином, что снижает скорость деления клеток, вызывая накопление крахмала.

Характеристики

Хранение крахмала

Крахмал представляет собой сложный полимер с полукристаллическим и нерастворимым внешним видом, продукт объединения D-глюкопиранозы посредством глюкозидных связей. Можно выделить две молекулы крахмала: амилопектин и амилозу. Первый сильно разветвленный, а второй - линейный.

Полимер осаждается в форме овальных зерен в сферокристаллах, и в зависимости от области, где осаждаются зерна, их можно разделить на концентрические или эксцентрические зерна.

Гранулы крахмала могут различаться по размеру, некоторые достигают 45 мкм, а другие меньше, около 10 мкм.

Синтез крахмала

Пластиды отвечают за синтез двух типов крахмала: временного, который вырабатывается в светлое время суток и временно сохраняется в хлоропластах до ночи, и резервного крахмала, который синтезируется и хранится в амилопластах. стеблей, семян, плодов и других структур.

Существуют различия между гранулами крахмала, присутствующими в амилопластах, по сравнению с зернами, которые временно обнаруживаются в хлоропластах. В последнем случае содержание амилозы ниже, а крахмал имеет пластинчатую структуру.

Восприятие гравитации

Зерна крахмала намного плотнее воды, и это свойство связано с восприятием силы тяжести. В ходе эволюции растений эта способность амилопластов двигаться под действием силы тяжести использовалась для восприятия этой силы.

Таким образом, амилопласты реагируют на стимуляцию силы тяжести процессами седиментации в том направлении, в котором действует эта сила, вниз. Когда пластиды вступают в контакт с цитоскелетом растения, он посылает серию сигналов, чтобы рост происходил в правильном направлении.

Помимо цитоскелета, в клетках есть другие структуры, такие как вакуоли, эндоплазматический ретикулум и плазматическая мембрана, которые участвуют в поглощении осаждающихся амилопластов.

В клетках корня ощущение силы тяжести улавливается клетками колумеллы, которые содержат особый тип амилопластов, называемых статолитами.

Статолиты падают под действием силы тяжести на дно клеток колумеллы и инициируют путь передачи сигнала, в котором гормон роста, ауксин, перераспределяется и вызывает дифференциальный рост вниз.

Метаболические пути

Ранее считалось, что функция амилопластов ограничивается исключительно накоплением крахмала.

Однако недавний анализ белкового и биохимического состава внутренней части этой органеллы выявил молекулярный механизм, очень похожий на механизм хлоропласта, который достаточно сложен, чтобы выполнять типичные фотосинтетические процессы растений.

Амилопласты некоторых видов (например, люцерны) содержат ферменты, необходимые для протекания цикла GS-GOGAT, метаболического пути, который тесно связан с ассимиляцией азота.

Название цикла происходит от инициалов участвующих в нем ферментов, глутамин синтетазы (GS) и глутаматсинтазы (GOGAT). Он включает образование глутамина из аммония и глутамата и синтез глутамина и кетоглутарата из двух молекул глутамата.

Одна из них включается в аммоний, а оставшаяся молекула доставляется в ксилему для использования клетками. Кроме того, хлоропласты и амилопласты обладают способностью обеспечивать субстрат гликолитического пути.

Ссылки

1. Купер GM (2000). Клетка: молекулярный подход. 2-е издание. Sinauer Associates. Хлоропласты и другие пластиды. Доступно на: ncbi.nlm.nih.gov
2. Грахалес, О. (2005). Заметки по биохимии растений. Основы его физиологического применения. НАУ.
3. Пайк, К. (2009). Пластидная биология. Издательство Кембриджского университета.
4. Raven, PH, Evert, RF, & Eichhorn, SE (1992). Биология растений (Том 2). Я поменял направление.
5. Роуз, RJ (2016). Молекулярно-клеточная биология роста и дифференциации растительных клеток. CRC Press.
6. Тайз, Л., и Зейгер, Э. (2007). Физиология растений. Университет Жауме I.