AMYLOPLASTY: VLASTNOSTI, FUNKCE, STRUKTURA - BIOLOGIE - 2025

Tyto amyloplastů jsou typem specializované úložiště plastid škrobu, a tedy ve vysokých poměrech v nonphotosynthetic skladování tkáních, jako jsou endospermu s osivem a hlíz.

Protože je úplná syntéza škrobu omezena na plastidy, musí existovat fyzická struktura, která bude sloužit jako rezervní místo pro tento polymer. Ve skutečnosti se veškerý škrob obsažený v rostlinných buňkách nachází v organelách pokrytých dvojitou membránou.

Zdroj: pixabay.com

Obecně jsou plastidy semiautonomní organely vyskytující se v různých organismech, od rostlin a řas po mořské měkkýše a některé parazitární protisty.

Plastidy se podílejí na fotosyntéze, na syntéze lipidů a aminokyselin, fungují jako rezervní místo pro lipidy, jsou zodpovědné za zbarvení ovoce a květin a souvisí s vnímáním životního prostředí.

Podobně se amyloplasty účastní vnímání gravitace a ukládají klíčové enzymy některých metabolických drah.

Vlastnosti a struktura

Amyloplasty jsou buněčné orgenoly přítomné v rostlinách, jsou rezervním zdrojem škrobu a neobsahují pigmenty - jako je chlorofyl -, takže jsou bezbarvé.

Stejně jako jiné plastidy mají amyloplasty svůj vlastní genom, který ve své struktuře kóduje některé proteiny. Tento znak je odrazem jeho endosymbiotického původu.

Jednou z nejvýraznějších vlastností plastidů je jejich vzájemná přeměna. Konkrétně se amyloplasty mohou stát chloroplasty, takže když jsou kořeny vystaveny světlu, získají díky syntéze chlorofylu nazelenalý odstín.

Chloroplasty se mohou chovat podobným způsobem a dočasně ukládat zrna škrobu. U amyloplastů je však rezerva dlouhodobá.

Jejich struktura je velmi jednoduchá, skládá se z dvojité vnější membrány, která je odděluje od zbytku cytoplazmatických složek. Zralé amyloplasty vytvářejí vnitřní membránový systém, ve kterém se nachází škrob.

Autor: Aibdescalzo, prostřednictvím Wikimedia Commons

Výcvik

Většina amyloplastů se vytváří přímo z protoplastidů, když se vyvíjejí rezervní tkáně a dělí se binárním štěpením.

V raných stádiích vývoje endospermu jsou proplastidie přítomny v koenocytárním endospermu. Pak začnou buněčné procesy, kde proplastidie začnou akumulovat škrobové granule, čímž se vytvoří amyloplasty.

Z fyziologického hlediska dochází k procesu diferenciace proplastidií za vzniku amyloplastů, když je auxin rostlinného hormonu nahrazen cytokininem, což snižuje rychlost, při které dochází k dělení buněk, což vyvolává akumulaci. škrobu.

Funkce

Skladování škrobu

Škrob je komplexní polymer s polokrystalickým a nerozpustným vzhledem, produkt spojení D-glukopyranózy pomocí glukosidických vazeb. Lze rozlišit dvě molekuly škrobu: amylopektin a amylóza. První je vysoce rozvětvený, zatímco druhý je lineární.

Polymer je uložen ve formě oválných zrn ve sférokrystalech a v závislosti na oblasti, kde jsou zrna uložena, lze je rozdělit na koncentrická nebo excentrická zrna.

Granule škrobu se mohou lišit ve velikosti, některé se blíží k 45 um a jiné jsou menší, okolo 10 um.

Syntéza škrobu

Plastidy jsou zodpovědné za syntézu dvou typů škrobu: přechodný, který se vyrábí během denního světla a dočasně je skladován v chloroplastech až do noci, a rezervní škrob, který je syntetizován a skladován v amyloplastech. stonků, semen, ovoce a jiných struktur.

Mezi škrobovými granulemi přítomnými v amyloplastech existují rozdíly, pokud jde o zrna, která se přechodně nacházejí v chloroplastech. V posledně jmenovaném případě je obsah amylózy nižší a škrob je uspořádán v deskových strukturách.

Vnímání gravitace

Zrna škrobu jsou mnohem hustší než voda a tato vlastnost souvisí s vnímáním gravitační síly. V průběhu vývoje rostlin byla tato schopnost amyloplastů pohybovat pod vlivem gravitace využita pro vnímání této síly.

Stručně řečeno, amyloplasty reagují na stimulaci gravitace sedimentačními procesy ve směru, ve kterém tato síla působí, směrem dolů. Když plastidy přijdou do kontaktu s rostlinným cytoskeletem, vyšle řadu signálů, aby růst nastal správným směrem.

Kromě cytoskeletu existují v buňkách další struktury, jako jsou vakuoly, endoplazmatické retikulum a plazmatická membrána, které se podílejí na absorpci sedimentujících amyloplastů.

V kořenových buňkách je pocit gravitace zachycen buňkami columella, které obsahují specializovaný typ amyloplastů zvaných statolity.

Statolity spadají pod gravitační sílu na dno buněk columella a iniciují signální transdukční cestu, ve které se růstový hormon, auxin, dále distribuuje a způsobuje diferenciální růst směrem dolů.

Metabolické dráhy

Dříve se předpokládalo, že funkce amyloplastů byla omezena výhradně na hromadění škrobu.

Nedávná analýza proteinu a biochemického složení vnitřku této organely však odhalila molekulární aparát docela podobný tomu u chloroplastu, který je dostatečně komplexní, aby provedl typické fotosyntetické procesy rostlin.

Amyloplasty některých druhů (jako je například vojtěška) obsahují enzymy nezbytné pro vznik cyklu GS-GOGAT, což je metabolická cesta úzce spojená s asimilací dusíku.

Název cyklu vychází z iniciál enzymů, které se na něm podílejí, glutamin syntetázy (GS) a glutamát syntázy (GOGAT). Zahrnuje tvorbu glutaminu z amonia a glutamátu a syntézu glutaminu a ketoglutarátu ze dvou molekul glutamátu.

Jeden je začleněn do amonia a zbývající molekula je přenesena do xylemu, který mají buňky používat. Kromě toho chloroplasty a amyloplasty mají schopnost poskytovat substráty glykolytické dráze.

Reference

1. Cooper GM (2000). Buňka: molekulární přístup. 2. vydání. Sinauer Associates. Chloroplasty a jiné plasty. K dispozici na adrese: ncbi.nlm.nih.gov
2. Grajales, O. (2005). Poznámky k rostlinné biochemii. Základy pro jeho fyziologickou aplikaci. UNAM.
3. Pyke, K. (2009). Plastid biologie. Cambridge University Press.
4. Raven, PH, Evert, RF, a Eichhorn, SE (1992). Plant Biology (Vol. 2). Obrátil jsem se.
5. Rose, RJ (2016). Molekulární buněčná biologie růstu a diferenciace rostlinných buněk. CRC Stiskněte.
6. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). Fyziologie rostlin. Univerzita Jaume I.