Amiloplasts: đặc điểm, chức năng, cấu trúc

Amyloplast là một loại plastid chuyên lưu trữ tinh bột và được tìm thấy với tỷ lệ cao trong các mô dự trữ không quang hợp, chẳng hạn như nội nhũ trong hạt và củ.

Vì sự tổng hợp hoàn toàn của tinh bột bị giới hạn ở các plastid, nên phải có một cấu trúc vật lý đóng vai trò là nơi dự trữ cho polymer này. Trong thực tế, tất cả các tinh bột có trong các tế bào thực vật được tìm thấy trong các bào quan được phủ bởi một màng kép.

Nhìn chung, plastid là các bào quan bán tự động được tìm thấy trong các sinh vật khác nhau, từ thực vật và tảo đến động vật thân mềm biển và một số chất bảo vệ ký sinh trùng.

Plastid tham gia vào quá trình quang hợp, trong quá trình tổng hợp lipit và axit amin, có chức năng là nơi dự trữ lipid, chịu trách nhiệm cho màu của trái cây và hoa và có liên quan đến nhận thức về môi trường.

Tương tự như vậy, amyloplast tham gia vào nhận thức về trọng lực và lưu trữ các enzyme chính của một số con đường trao đổi chất.

Đặc điểm và cấu trúc

Các amyloplast là các bào quan tế bào có trong rau, là nguồn dự trữ tinh bột và không có sắc tố - như diệp lục - vì vậy chúng không màu.

Giống như các plastid khác, amyloplast có bộ gen riêng, mã hóa cho một số protein trong cấu trúc của chúng. Đặc tính này là sự phản ánh nguồn gốc nội sinh của nó.

Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của plastid là khả năng xen kẽ của chúng. Cụ thể, amyloplast có thể được chuyển đổi thành lục lạp, vì vậy khi rễ tiếp xúc với ánh sáng, chúng thu được màu xanh lục, nhờ vào sự tổng hợp của diệp lục.

Lục lạp có thể hoạt động tương tự, vì chúng tạm thời lưu trữ các hạt tinh bột. Tuy nhiên, trong amyloplasts dự trữ là dài hạn.

Cấu trúc của nó rất đơn giản, bao gồm một màng ngoài kép ngăn cách chúng với phần còn lại của các thành phần tế bào chất. Amyloplast trưởng thành phát triển một hệ thống màng bên trong nơi tìm thấy tinh bột.

Đào tạo

Hầu hết các amyloplast được hình thành trực tiếp từ protoplastidia khi các mô dự trữ đang phát triển và phân chia bởi phân hạch nhị phân.

Trong giai đoạn đầu phát triển nội nhũ, proplastidia có mặt trong nội nhũ cenocitic. Tiếp theo, quá trình tế bào hóa bắt đầu, nơi proplastidia bắt đầu tích lũy các hạt tinh bột, tạo thành amyloplast.

Từ quan điểm sinh lý, quá trình biệt hóa các proplastide để tạo ra amyloplast xảy ra khi hoocmon thực vật được thay thế bằng cytokinin, làm giảm tốc độ phân chia tế bào, gây ra sự tích tụ tinh bột.

Chức năng

Lưu trữ tinh bột

Tinh bột là một polymer phức tạp có hình dạng bán nguyệt và không hòa tan, sản phẩm của sự kết hợp của D-glucopyranose bằng các liên kết glycosid. Hai phân tử tinh bột có thể được phân biệt: amylopectin và amyloza. Đầu tiên là phân nhánh cao, trong khi thứ hai là tuyến tính.

Polyme được lắng đọng dưới dạng các hạt hình bầu dục trong các tinh thể hình cầu và tùy thuộc vào khu vực mà các hạt được lắng đọng, chúng có thể được phân loại là các hạt đồng tâm hoặc lập dị.

Các hạt tinh bột có thể khác nhau về kích thước, một số cách tiếp cận 45 um, và một số khác thì nhỏ hơn, khoảng 10 um.

Tổng hợp tinh bột

Plastid chịu trách nhiệm tổng hợp hai loại tinh bột: thoáng qua, được sản xuất trong giờ ban ngày và được lưu trữ tạm thời trong lục lạp cho đến đêm, và tinh bột dự trữ được tổng hợp và lưu trữ trong amyloplast. của thân, hạt, quả và các cấu trúc khác.

Có sự khác biệt giữa các hạt tinh bột có trong amyloplast đối với các hạt được tìm thấy tạm thời trong lục lạp. Về sau, hàm lượng amyloza thấp hơn và tinh bột được sắp xếp theo cấu trúc dạng tấm.

Nhận thức về mức độ nghiêm trọng

Các hạt tinh bột đậm đặc hơn nhiều so với nước và tính chất này có liên quan đến nhận thức về lực hấp dẫn. Trong quá trình tiến hóa của thực vật, khả năng này của amyloplast di chuyển dưới ảnh hưởng của trọng lực đã được khai thác cho nhận thức về lực nói trên.

Tóm lại, amyloplast phản ứng với sự kích thích của trọng lực bằng các quá trình lắng đọng theo hướng mà lực này tác động xuống dưới. Khi các plastid tiếp xúc với tế bào thực vật, nó sẽ gửi một loạt tín hiệu để sự tăng trưởng xảy ra đúng hướng.

Ngoài các tế bào, còn có các cấu trúc khác trong các tế bào, như không bào, mạng lưới nội chất và màng sinh chất, tham gia vào sự hấp thu của các amyloplast lắng.

Trong các tế bào của rễ, cảm giác của trọng lực được bắt giữ bởi các tế bào columella, trong đó có chứa một loại amyloplast chuyên biệt gọi là statoliths.

Các statolith giảm trọng lực xuống đáy của các tế bào columella và bắt đầu một lộ trình truyền tín hiệu trong đó hormone tăng trưởng, auxin, được phân phối lại và gây ra sự tăng trưởng khác biệt.

Con đường trao đổi chất

Trước đây người ta cho rằng chức năng của amyloplast chỉ bị giới hạn trong việc tích lũy tinh bột.

Tuy nhiên, các phân tích gần đây về thành phần protein và sinh hóa của bên trong cơ quan này đã tiết lộ một bộ máy phân tử khá giống với lục lạp, đủ phức tạp để thực hiện các quá trình quang hợp điển hình của thực vật.

Các amyloplast của một số loài (ví dụ như cỏ linh lăng) có chứa các enzyme cần thiết cho chu trình GS-GOGAT xảy ra, một quá trình trao đổi chất có liên quan chặt chẽ đến quá trình đồng hóa nitơ.

Tên của chu trình xuất phát từ tên viết tắt của các enzyme liên quan đến nó, glutamine synthetase (GS) và glutamate synthase (GOGAT). Liên quan đến sự hình thành glutamine bắt đầu từ ammonium và glutamate, và sự tổng hợp glutamine và ketoglutarate của hai phân tử glutamate.

Một được kết hợp vào amoni và phân tử còn lại được đưa đến xylem để được sử dụng bởi các tế bào. Ngoài ra, lục lạp và amyloplast có khả năng cung cấp cơ chất cho con đường glycolytic.