อะไมโลพลาสต์และการสะสมแป้งในพืช

อะไมโลพลาสต์เป็นออร์แกเนลล์ที่มีอยู่ในเซลล์พืชซึ่งแป้งถูกสังเคราะห์และกักเก็บไว้ นอกจากจะเป็นส่วนหนึ่งของระบบกักเก็บพลังงานของพืชแล้ว ออร์แกเนลล์เหล่านี้ยังทำหน้าที่ที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาและการเจริญเติบโตของพืช โดยทำให้พืชสามารถแยกความแตกต่างจากด้านบนและด้านล่าง ทำให้รู้ว่ารากควรเติบโตที่ใดและไปทางไหน . ซึ่งลำต้นและใบของมัน.

อะไมโลพลาสต์เป็นลิวโคพลาสต์ชนิดหนึ่ง ในทางกลับกัน พลาสติดเหล่านี้เป็นชั้นของพลาสติดที่พบได้ทั่วไปในเนื้อเยื่อที่ไม่โดนแสงแดด และมีลักษณะพิเศษคือไม่มีเม็ดสีใดๆ ด้วยเหตุผลนี้ พวกมันจึงไม่แสดงสีใด ๆ เมื่อสังเกตผ่านกล้องจุลทรรศน์

อะไมโลพลาสต์มีมากในพืชต่างชนิดกันและในส่วนต่างๆ ของเนื้อเยื่อพืช ตัวอย่างเช่นพบในปริมาณมากในมันฝรั่งและหัวอื่น ๆ และในผลไม้หลายชนิด

พลาสมิด

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ อะมิโลพลาสต์เป็นพลาสติดชนิดหนึ่ง Plastids เป็นกลุ่มของออร์แกเนลล์ที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มสองชั้นที่แยกภายในออกจากไซโตพลาสซึมของเซลล์ มีพลาสมิดหลายประเภทที่มีหน้าที่แตกต่างกัน แต่ทั้งหมดมีลักษณะพื้นฐานบางประการ:

• Plastids เป็นออร์แกเนลล์ที่พบในไซโตพลาสซึมของเซลล์พืช
• พลาสติดทั้งหมดมาจากเซลล์ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะชนิดหนึ่งที่เรียกว่าโพรพลาสติด
• พลาสมิดทั้งหมดมีเยื่อหุ้มชั้นนอกและช่องภายในตั้งแต่หนึ่งช่องขึ้นไป ซึ่งล้อมรอบด้วยเมมเบรนชั้นที่สอง ทั้งสองเป็นเยื่อหุ้มฟอสโฟไลปิดคล้ายกับเยื่อหุ้มเซลล์
• Plastids มี DNA ของตัวเองและแบ่งโดยการแบ่งตัวแบบไบนารีโดยไม่ขึ้นกับเซลล์ที่เป็นส่วนหนึ่ง

ประเภทของพลาสมิด

เมื่อสุกแล้ว โพรพลาสติดสามารถกลายเป็นหนึ่งในสี่ประเภทที่แตกต่างกันของพลาสมิดที่แตกต่างกัน ซึ่งได้แก่:

คลอโรพลาสต์

พวกมันคือพลาสมิดสีเขียวที่สังเคราะห์กลูโคสจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง ออร์แกเนลล์เหล่านี้ส่วนใหญ่พบในใบพืชและมีคลอโรฟิลล์ เม็ดสีเขียว ซึ่งดูดซับแสงแดดเพื่อให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง

โครโมพลาสต์

พวกมันถูกเรียกแบบนี้เพราะพวกมันเป็นออร์แกเนลล์ที่มีลักษณะเฉพาะของสีจากเม็ดสีต่างๆ ที่พวกมันสังเคราะห์และกักเก็บไว้ พวกมันมีหน้าที่กำหนดสีของดอกไม้ ผลไม้ รากและใบไม้บางชนิด

เซลล์สืบพันธุ์

พวกเขาสอดคล้องกับผลิตภัณฑ์ของการย่อยสลายของพลาสมิดอื่น ๆ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเซลล์ตาย

เม็ดเลือดขาว

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ พลาสติดเหล่านี้เป็นพลาสมิดที่ไม่มีสีและมีหน้าที่หลักในการกักเก็บสารอาหารสำหรับเซลล์ ส่วนใหญ่พบได้ในเนื้อเยื่อที่ไม่โดนแสง (เนื้อเยื่อที่ไม่สังเคราะห์แสง) เช่น รากและเมล็ดพืช

ลิวโคพลาสต์ มีสี่ประเภทที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับชนิดของสารอาหารที่พวกมันกักเก็บไว้ บางส่วนเรียกว่าอีไลโอพลาสต์สังเคราะห์และกักเก็บกรดไขมัน (ไขมันหรือน้ำมันจากพืช) อื่นๆ เรียกว่าเอทิโอพลาสต์สังเคราะห์และกักเก็บสารตั้งต้นของคลอโรฟิลล์และสามารถพัฒนาเป็นคลอโรพลาสต์เมื่อสัมผัสกับแสง ลิวโคพลาสต์ชนิดที่สามเรียกว่าโปรตีนโอพลาสต์และตามชื่อที่บ่งบอกว่าพวกมันเก็บโปรตีนไว้ ในที่สุดอะไมโลพลาสต์จะสังเคราะห์และกักเก็บแป้ง

การสังเคราะห์และกักเก็บแป้งในอะมิโลพลาสต์

แป้งถูกสังเคราะห์ทั้งในคลอโรพลาสต์และอะมิโลพลาสต์ผ่านปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของโมเลกุลกลูโคส สารกักเก็บนี้จัดอยู่ในประเภทโฮโมโพลีแซคคาไรด์ เนื่องจากเป็นโพลิเมอร์ที่ประกอบด้วยน้ำตาลเพียงชนิดเดียว ในกรณีนี้คือโมเลกุลของกลูโคส

พืชใช้แป้งเป็นที่เก็บกลูโคสส่วนเกินที่ผลิตขึ้นในช่วงที่มีแสงจ้า ซึ่งการสังเคราะห์ด้วยแสงจะสร้างกลูโคสได้มากกว่าที่พืชต้องการ พืชจะใช้แป้งนี้เป็นแหล่งพลังงานทดแทนเมื่ออยู่ในที่มืดหรือในสถานการณ์ที่สังเคราะห์แสงไม่ได้ ขึ้นอยู่กับว่าเก็บไว้ที่ใด

แป้งที่เก็บไว้ในคลอโรพลาสต์นั้นเกิดขึ้นชั่วคราวและเป็นแหล่งกลูโคสอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาที่พืชไม่ได้รับแสงแดดเพียงพอ แป้งที่สังเคราะห์ขึ้นในอะมิโลพลาสต์จะถูกเก็บไว้ในระยะยาวแทน เป็นทุนสำรองที่ใช้ในบางสถานการณ์เท่านั้น เช่น เมื่อเมล็ดพืชกำลังจะงอก

อะมิโลสและอะมิโลเพคติน

แป้งสามารถเกิดขึ้นได้ในสองรูปแบบที่มีลักษณะเฉพาะ คือ อะมิโลสและอะมิโลเพคติน ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ถูกสังเคราะห์และกักเก็บโดยอะมิโลพลาสต์

อะมิโลสประกอบด้วยสายโซ่ของกลูโคสที่เป็นเส้นตรง (ไม่แตกแขนง) ซึ่งเชื่อมถึงกันโดยพันธะไกลโคซิดิก α1-4 (เชื่อมคาร์บอน 1 ของโมเลกุลกลูโคสหนึ่งกับคาร์บอน 4 ของโมเลกุลถัดไป)

ในทางกลับกันอะมิโลเพคติน เป็นแป้งที่แตกกิ่งก้านสาขา ในกรณีนี้ สายโซ่ยาวที่เกิดจากโมเลกุลกลูโคสที่มีพันธะไกลโคซิดิก α1-4 เชื่อมโยงกับสายโซ่อื่นๆ ผ่านคาร์บอน 6 จึงสร้างพันธะไกลโคซิดิก α1-6

การสังเคราะห์และกักเก็บแป้งในอะไมโลพลาสต์มีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับมนุษย์ เนื่องจากคาร์โบไฮเดรตส่วนใหญ่ที่เราบริโภคมาจากโพลีแซคคาไรด์สำรองนี้ ความจริงแล้ว อะมิโลสเป็นหนึ่งในสารอาหารชนิดแรกที่เริ่มถูกเผาผลาญเมื่อเรากินอาหาร เนื่องจากน้ำลายมีเอนไซม์ที่เรียกว่า α- amylaseซึ่งมีหน้าที่ทำลายพันธะไกลโคซิดิก α1-4 ของอะไมโลสและอะมิโลเพคติน พันธะ α1-6 ถูกสลายในภายหลัง

การจัดเก็บในช่องภายในของอะมิโลพลาสต์

เมื่อครบกำหนด อะมิโลพลาสต์จะสร้างช่องภายในที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มซึ่งเก็บแป้งไว้ในรูปของแกรนูล จำนวนและขนาดของเม็ดเหล่านี้ขึ้นอยู่กับทั้งพันธุ์พืชและเนื้อเยื่อที่เกี่ยวข้อง เซลล์บางเซลล์ประกอบด้วยอะมิโลพลาสต์ที่มีแกรนูลภายในหลายเซลล์ ในขณะที่เซลล์อื่นๆ มีแกรนูลทรงกลมขนาดใหญ่เพียงเซลล์เดียว

แกรนูลประกอบด้วยอะไมโลสและอะมิโลเพคตินรวมกันเป็นลำดับสูง และขนาดของแกรนูลจะพิจารณาจากปริมาณแป้งที่พืชเก็บไว้เป็นหลัก ในบางกรณี แกรนูลอาจมีขนาดกะทัดรัดและหนาแน่นมาก ทำให้อะมิโลพลาสต์ที่มีพวกมันอยู่หนาแน่นมากกว่าไซโตซอลที่พวกมันถูกแขวนลอยอยู่ ความแตกต่างของความหนาแน่นนี้มีนัยสำคัญที่เกี่ยวข้องกับทิศทางการเจริญเติบโตของลำต้นและราก ดังจะเห็นด้านล่าง

อะไมโลพลาสต์และแรงโน้มถ่วง

ตามที่กล่าวไว้ในตอนต้น นอกจากจะเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์และกักเก็บแป้งแล้ว อะมิโลพลาสต์ยังมีบทบาทสำคัญในวิธีที่พืชรับรู้แรงโน้มถ่วง สิ่งนี้ทำให้พืชเติบโตในทิศทางที่ถูกต้องโดยให้รากหันลงและยอดหันขึ้น ความสามารถในการรับรู้แรงโน้มถ่วงและเติบโตขนานไปกับมันเรียกว่าแรงโน้มถ่วง

แรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นแตกต่างกันในเนื้อเยื่อประเภทต่างๆ เนื่องจากเนื้อเยื่อหน่อและรากต้องเติบโตในทิศทางตรงกันข้าม ในลำต้น แรงโน้มถ่วงจะปรากฏในเซลล์ endodermal ของหน่อและทำให้มันเติบโตในทิศทางตรงกันข้ามกับแรงโน้มถ่วง (แรงโน้มถ่วงเชิงลบ) ในขณะที่รากจะปรากฏตัวที่ปลายของรากแต่ละอัน ทำให้พวกมันเติบโตลงด้านล่าง . ในทิศทางเดียวกับแรงโน้มถ่วง (positive gravitropism)

เนื้อเยื่อเหล่านี้ประกอบด้วยสแตโทไซต์ (เซลล์พิเศษที่รับรู้แรงโน้มถ่วง) ซึ่งมีอะมิโลพลาสต์ชั้นพิเศษที่เรียกว่าสแตโทลิธ สเตโทลิธเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะโดยการสะสมของเม็ดแป้งที่มีขนาดกะทัดรัดและหนาแน่นมากทำให้พวกมัน (ไปยังสแตโตไซต์) มีความหนาแน่นมากกว่าไซโตซอล เนื่องจากความแตกต่างของความหนาแน่นนี้ อะมิโลพลาสต์เหล่านี้มักจะเคลื่อนที่ลงมาสะสมที่ด้านล่างของเซลล์โดยไม่คำนึงถึงทิศทางของเซลล์

กลไกของแรงโน้มถ่วงของอะไมโลพลาสต์

เมื่อเซลล์เคลื่อนที่หรือหมุน อะมิโลพลาสต์จะไม่อยู่ที่ก้นอีกต่อไป ดังนั้นพวกมันจึงเริ่มตกตะกอนไปที่ก้นใหม่เนื่องจากความหนาแน่นที่สูงกว่า ระหว่างทางพวกมันสัมผัสกับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม ซึ่งกระตุ้นกระบวนการหลายอย่างที่รวมถึงการปลดปล่อยแคลเซียมจากเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม และการปล่อยฮอร์โมนที่เรียกว่า IAA (ซึ่งเป็นออกซิน) ที่ด้านล่างของเอนโดพลาสมิก ร่างแห.เซลล์.

กระบวนการนี้เหมือนกันทั้งลำต้นและราก อย่างไรก็ตาม ผลของฮอร์โมน IAA นั้นตรงกันข้ามในทั้งสองกรณี ในก้านดอกมีฮอร์โมน IAA มีผลกระตุ้นการยืดตัวและการเจริญเติบโตของเซลล์ ดังนั้น เซลล์ที่อยู่ด้านล่างสแตโตไซต์จึงถูกกระตุ้น ยืดออก และขยายพันธุ์ ดันตาขึ้น

ในเซลล์รากผลของฮอร์โมนจะตรงกันข้าม IAA ในเซลล์เหล่านี้ยับยั้งการเจริญเติบโตมากกว่ากระตุ้น ดังนั้นเซลล์ที่อยู่ด้านล่างสแตโตไซต์ (และได้รับการปลดปล่อยฮอร์โมน IAA) จะไม่เติบโตในขณะที่เซลล์ที่อยู่ด้านบนจะเติบโตตามปกติ โดยดันปลายรากลงด้านล่าง

ยังมีรายละเอียดของกระบวนการสังเคราะห์และกักเก็บแป้งในอะมิโลพลาสต์และกราวิโทรปิซึมซึ่งยังไม่ได้รับการชี้แจง อย่างไรก็ตาม เป็นที่ชัดเจนว่าอะมิโลพลาสต์เป็นออร์แกเนลล์ที่มีความสำคัญอย่างยิ่ง

อ้างอิง

Nelson, D.L., Cox, M.M. (2013) Lehninger-หลักการชีวเคมี. (พิมพ์ครั้งที่ 6). 818-821. ดับเบิลยู. เอช. ฟรีแมนและบริษัท นิวยอร์ก

Clark, MA, Choi, J. & Douglas, M. (2018) ชีววิทยา 2e . 938-939. OpenStax ฮัสตัน มีให้ที่https://openstax.org/details/books/biology-2e