Amiloplasti: caratteristiche, funzioni, struttura

Gli amiloplasti sono un tipo di plastidi specializzati nella conservazione dell'amido e si trovano in alte proporzioni nei tessuti di riserva non fotosintetici, come l'endosperma in semi e tuberi.

Poiché la sintesi completa dell'amido è limitata ai plastidi, deve esserci una struttura fisica che funge da sito di riserva per questo polimero. Infatti, tutto l'amido contenuto nelle cellule vegetali si trova negli organelli rivestiti da una doppia membrana.

In generale, i plastidi sono organelli semiautonomi trovati in diversi organismi, da piante e alghe a molluschi marini e alcuni protisti parassiti.

I plastidi partecipano alla fotosintesi, alla sintesi di lipidi e amminoacidi, fungono da sito di riserva lipidica, sono responsabili della colorazione di frutti e fiori e sono legati alla percezione dell'ambiente.

Allo stesso modo, gli amiloplasti partecipano alla percezione della gravità e conservano gli enzimi chiave di alcune vie metaboliche.

Caratteristiche e struttura

Gli amiloplasti sono organuli cellulari presenti nelle verdure, sono una fonte di riserve di amido e non hanno pigmenti - come la clorofilla - quindi sono incolori.

Come altri plastidi, gli amiloplasti hanno il loro genoma, che codifica per alcune proteine ​​nella loro struttura. Questa caratteristica è un riflesso della sua origine endosimbiotica.

Una delle più straordinarie caratteristiche dei plastidi è la loro capacità di interconversione. Nello specifico, gli amiloplasti possono essere convertiti in cloroplasti, quindi quando le radici sono esposte alla luce acquisiscono una tonalità verdognola, grazie alla sintesi della clorofilla.

I cloroplasti possono comportarsi in modo simile, poiché memorizzano temporaneamente i chicchi di amido. Tuttavia, negli amiloplasti la riserva è a lungo termine.

La sua struttura è molto semplice, costituita da una doppia membrana esterna che li separa dal resto dei componenti citoplasmatici. Gli amiloplasti maturi sviluppano un sistema membranoso interno in cui si trova l'amido.

formazione

La maggior parte degli amiloplasti è formata direttamente da protoplastidi quando i tessuti di riserva si sviluppano e si dividono per fissione binaria.

Nelle prime fasi dello sviluppo dell'endosperma, i proplastidi sono presenti in un endosperma cenocitico. Successivamente, iniziano i processi di cellularizzazione, in cui il proplastidia inizia ad accumulare i granuli di amido, formando amiloplasti.

Dal punto di vista fisiologico, il processo di differenziazione dei proplastidi per dare origine agli amiloplasti si verifica quando l'ormone della pianta auxina viene sostituito dalla citochinina, che riduce la velocità con cui avviene la divisione cellulare, inducendo l'accumulo di amido

funzioni

Stoccaggio di amido

L'amido è un polimero complesso di aspetto semicristallino e insolubile, prodotto dell'unione di D-glucopiranosio per mezzo di legami glicosidici. Due molecole di amido possono essere differenziate: amilopectina e amilosio. Il primo è molto ramificato, mentre il secondo è lineare.

Il polimero viene depositato sotto forma di granuli ovali in sferocristalli e, a seconda della regione in cui i granuli sono depositati, possono essere classificati come grani concentrici o eccentrici.

I granuli di amido possono avere dimensioni variabili, alcuni si avvicinano a 45 um e altri sono più piccoli, circa 10 um.

Sintesi di amido

I plastidi sono responsabili della sintesi di due tipi di amido: il transitorio, che viene prodotto durante le ore diurne e conservato temporaneamente nei cloroplasti fino alla notte, e l'amido di riserva che viene sintetizzato e immagazzinato negli amiloplasti. di gambi, semi, frutti e altre strutture.

Vi sono differenze tra i granuli di amido presenti negli amiloplasti rispetto ai grani che si trovano transitoriamente nei cloroplasti. In quest'ultimo il contenuto di amilosio è inferiore e l'amido è ordinato in strutture a piastra.

Percezione della gravità

I grani di amido sono molto più densi dell'acqua e questa proprietà è correlata alla percezione della forza gravitazionale. Nel corso dell'evoluzione delle piante, questa abilità degli amiloplasti di muoversi sotto l'influenza della gravità fu sfruttata per la percezione di detta forza.

In sintesi, gli amiloplasti reagiscono alla stimolazione della gravità per processi di sedimentazione nella direzione in cui questa forza agisce, verso il basso. Quando i plastidi entrano in contatto con il citoscheletro vegetale, invia una serie di segnali in modo che la crescita avvenga nella giusta direzione.

Oltre al citoscheletro, ci sono altre strutture nelle cellule, come i vacuoli, il reticolo endoplasmatico e la membrana plasmatica, che partecipano alla captazione degli amiloplasti sedimentanti.

Nelle cellule delle radici, la sensazione di gravità viene catturata dalle cellule di columella, che contengono un tipo specializzato di amiloplasti chiamati statoliti.

Gli statoliti cadono per gravità sul fondo delle cellule di columella e iniziano una via di trasduzione del segnale in cui l'ormone della crescita, auxina, viene ridistribuito e causa una crescita discendente differenziale.

Vie metaboliche

In precedenza si pensava che la funzione degli amiloplasti fosse limitata esclusivamente all'accumulo di amido.

Tuttavia, recenti analisi della composizione proteica e biochimica dell'interno di questo organello hanno rivelato un meccanismo molecolare del tutto simile a quello del cloroplasto, che è sufficientemente complesso per svolgere i processi fotosintetici tipici delle piante.

Gli amiloplasti di alcune specie (come l'erba medica, ad esempio) contengono gli enzimi necessari per il ciclo GS-GOGAT, una via metabolica strettamente correlata all'assimilazione dell'azoto.

Il nome del ciclo deriva dalle iniziali degli enzimi coinvolti, glutammina sintetasi (GS) e glutammato sintasi (GOGAT). Coinvolge la formazione di glutammina a partire da ammonio e glutammato e la sintesi di glutammina e chetoglutarato di due molecole di glutammato.

Uno è incorporato nell'ammonio e la molecola rimanente viene portata allo xilema per essere usata dalle cellule. Inoltre, i cloroplasti e gli amiloplasti hanno la capacità di fornire substrati alla via glicolitica.