الأميلوبلاستس

ماهو الأميلوبلاست

الأميلوبلاستس هي عضية موجودة في الخلايا النباتية، فالأميلوبلاستيدات هي بلاستيدات تنتج النشا وتخزنه في الأجزاء الداخلية من الغشاء، كما توجد عادة في أنسجة النباتات الخضرية مثل الدرنات (البطاطس) والمصابيح، حيث يُعتقد أيضًا أن الأميلوبلاست تشارك في الإحساس بالجاذبية وتساعد جذور النبات على النمو في اتجاه هبوطي.

الأميلوبلاست والبلاستيدات

• البلاستيدات هي عضيات نباتية تشارك في تخليق وتخزين العناصر الغذائية، وتتألف هذه الهياكل من غشاء سيتوبلازمي مزدوج ويحتوي كل منها على حمض نووي خاص بها وتنمو وتتكاثر بشكل مستقل عن الخلية.
• تنشأ البلاستيدات من خلايا غير ناضجة تسمى بروبلاستيدات، وتنضج لتصبح بلاستيدات خضراء وبلاستيدات جيولوجية وبلاستيدات بيضاء.
• الأميلوبلاست هي نوع من “leucoplasts” التي تعملأساسًا كمخازن للنشا في النباتات، وهي عديمة اللون وتوجد في أنسجة النباتات التي لا تخضع لعملية التمثيل الضوئي، مثل الجذور والبذور.
• تنتج البلاستيدات الأميلوبلاستية النشا غير المشبع، والذي يتم تخزينه مؤقتًا في البلاستيدات الخضراء ويستخدم كمصدر للطاقة في عمليّة التمثيل الضوئي وإنتاج الطاقة في النباتات.
• تساعد خلايا الأميلوبلاست في توجيه نمو الجذر إلى الأسفل باتجاه الجاذبية.

تأتي الأميلوبلاست من مجموعة من البلاستيدات تعرف بالبلاستيدات البيضاء، حيث إنها لا تلطخ خلايا الدم البيضاء ولا تبدو عديمة اللون، وتم العثور على عدة أنواع أخرى من البلاستيدات في الخلايا النباتية، بما في ذلك البلاستيدات الخضراء (مواقع التمثيل الضوئي)، والبلاستيدات (إنتاج أصباغ النبات)، والبلاستيدات (البلاستيدات الخضراء المتحللة).

أنواع البلاستيدات

البلاستيدات هي عضيات تلعب دورا أساسيا في تصنيع العناصر الغذائية وتخزين المركبات الحيوية. بينما تختلف أنواع البلاستيدات المختلفة في أداء وظائفها المحددة، فإنها تشترك في بعض الخصائص المشتركة. تتواجد في سيتوبلازم الخلية وتحيط بها غشاء دهني ثنائي الطبقات. بالإضافة إلى ذلك، لدى البلاستيدات حمضها النووي الخاص بها وقدرة على التكاثر بشكل مستقل عن باقي الخلية.

تختلف البلاستيدات فيما بينها حيث يوجد بعض الأنواع المصبوغة والملونة، وبعضها الآخر مصبوغ وعديم اللون. تتطور البلاستيدات من خلايا غير متمايزة وغير ناضجة تسمى بروبلاستيدات، حيث يتم نضج البروبلاستيدات إلى أربعة أنواع مختلفة من البلاستيدات المتخصصة

البلاستيدات الخضراء

 تقوم البلاستيدات الخضراء بالتمثيل الضوئي وإنتاج الطاقة من خلال تخليق الجلوكوز، كما تحتوي على الكلوروفيل الذي يعمل كصبغة خضراء تمتص الطاقة الضوئية، وتوجد البلاستيدات الخضراء بشكل شائع في خلايا الحامية المتخصصة، وهي موجودة في أوراق وسيقان النباتات، وتساعد الخلايا الواقية على فتح وإغلاق المسام الصغيرة الثغور لتسهيل تبادل الغازات اللازمة لعملية التمثيل الضوئي.

البلاستيدات الملونة

 هذه البلاستيدات الملونة مسؤولة عن إنتاج وتخزين أصباغ الكاروتين، كما تنتج الكاروتينات أصباغ حمراء وصفراء وبرتقالية، حيث توجد البلاستيدات الملونة بشكل رئيسي في الثمار الناضجة والزهور والجذور وأوراق كاسيات البذور، وهم مسؤولون عن تلوين أنسجة النبات، مما يؤدي إلى جذب الملقحات. تتحول بعض البلاستيدات الخضراء الموجودة في الفاكهة غير الناضجة إلى منتجي الأصباغ عندما تنضج.

يشير هذا التغيير في اللون من الأخضر إلى الكاروتينويد إلى نضوج الثمرة، ويعود تغيير لون الأوراق في الخريف إلى فقدان الصبغة الخضراء الكلوروفيل، مما يكشف عن اللون الرئيسي للأوراق وهو الكاروتين، ويمكن أيضا تحويل الأميلوبلاست إلى الكروبلاست، حيث يتحول أولا إلى “amylochromoplasts” (البلاستيدات التي تحتوي على النشا والكاروتينات) ثم إلى “chromoplasts.

جيرونتوبلاستس

 تتشكل هذه البلاستيدات بفعل تحلل البلاستيدات الخضراء التي تحدث عندما تموت الخلايا النباتية، وهي العملية التي يتحلل فيها الكلوروفيل إلى بلاستيدات خضراء فقط، تاركًا أصباغ الكاروتينويد في الخلايا التي تؤدي إلى الشيخوخة.

ليوكوبلاست

 تفتقر هذه البلاستيدات إلى اللون ووظيفة تخزين العناصر الغذائية.

ليوكوبلاست بلاستيدات

توجد عادة الليوكوبلاست في الأنسجة التي لا تخضع لعملية التمثيل الضوئي مثل الجذور والبذور، وتشمل الأنواع البيضاء من البلاستيدات ما يلي:

الأميلوبلاستس

تقوم هذه الخلايا البيضاء بتحويل الجلوكوز إلى نشا للتخزين، ويتم تخزين النشا على شكل حبيبات في روائح الأميلوبلاست للدرنات والبذور والسيقان والفواكه، حيث تعمل الحبيبات الكثيفة من النشا على استقرار خلايا المينوبلاست في أنسجة النبات بواسطة الجاذبية، وذلك يعزز النمو الهبوطي. تقوم خلايا الأميلوبلاست أيضا بتجميع النشا غير المشبع، ويتم تخزين هذا النوع المؤقت من النشا في البلاستيدات الخضراء للتحلل واستخدامه كمصدر للطاقة في الليل عندما لا يحدث التمثيل الضوئي. تم العثور على النشا المؤقت بشكل رئيسي في الأنسجة التي يحدث فيها التمثيل الضوئي مثل الأوراق.

اليوبلاستس

 تقوم هذه الخلايا البيضاء بإنتاج الأحماض الدهنية وتخزين الزيوت في بلاستوجلوبولين، وهي أجزاء صغيرة مليئة بالدهون وضرورية لتطوير حبوب اللقاح بشكل سليم.

إيتوبلاستس

 تحتوي هذه البلاستيدات الخضراء التي تم حرمانها من الضوء على صبغة طليعة لإنتاج الكلوروفيل تحت تأثير الضوء، ولا تحتوي على الكلوروفيل بشكل مباشر، ويتم إنتاج الكلوروفيل وتحويل البلاستيدات إلى بلاستيدات خضراء.

البروتينات

 تتخزن هذه الخلايا البيضاء، المعروفة أيضا بأرومات الليوروبلاست البروتين، في البذور عادة.

تطوير الأميلوبلاست

تعد الأميلوبلاستس المسؤولة عن إنتاج النشا في النباتات، وتوجد في أنسجة اللحاء والجذور، وتتألف من الطبقات الخارجية والداخلية للسيقان والجذور، والطبقة الوسطى هي الأوراق والأنسجة الرخوة للفاكهة، وتتطور خلايا الأميلوبلاست من البروبلاستيدات وتنقسم بالانشطار الثنائي، كما تطور خلايا الأميلوبلاست الناضجة أغشية داخلية تخزن النشا.

النشا هو بوليمر الجلوكوز الذي يحدث في شكلين، الأميلوبكتين والأميلوز. تتكون حبيبات النشا من جزيئات الأميلوبكتين والأميلوز المنظمة بشكل عال، ويختلف حجم وكمية حبيبات النشا في خلايا الأميلوبلاست اعتمادا على نوع النبات. بعضها يحتوي على حبة كروية واحدة، في حين يحتوي البعض الآخر على عدة حبيبات صغيرة. يعتمد حجم الأميلوبلاست نفسه على كمية النشا المخزنة.

ميزات الأميلوبلاستس

تخزين النشا

النشا عبارة عن بوليمر معقد ذو شكل شبه بلوري وغير قابل للذوبان، وهو نتاج مركب “D-glucopyranose” من خلال روابط الجلوكوزيد، كما يمكن تمييز جزيئين من النشا: أميلوبكتين وأميلوز الأول متشعب بشدة، والثاني خطي، حيث يتم ترسيب البوليمر على شكل حبيبات بيضاوية الشكل في بلورات كروية.

 : “تختلف حبيبات النشا في الحجم اعتمادًا على المنطقة التي تترسب فيها الحبيبات، حيث يمكن تقسيمها إلى حبيبات مركزة أو غير مركزة، ويتراوح حجم بعض حبيبات النشا حوالي 45 ميكرون، بينما يكون حجم حبيبات النشا الأخرى أصغر بحوالي 10 ميكرون.

تخليق النشا

تعتبر البلاستيدات مسؤولة عن تخليق نوعين من النشا: النشا الانتقالي هو النشا الذي يتم إنتاجه في النهار وتخزينه مؤقتًا في البلاستيدات الخضراء حتى الليل، والنشا الاحتياطي هو النشا الذي يتم إنتاجه وتخزينه في أروماتاز الأميلوبلاست في السيقان والبذور والفواكه والأجزاء الأخرى من النبات.

تختلف حبيبات النشا في خلايا الأميلوبلاست عن تلك المؤقتة في البلاستيدات الخضراء بأنَّ محتوى الأميلوز في الحالة الأخيرة أقل، وأنَّ النشا يحتوي على هياكل رقائقية.

تصور الجاذبية

حبوب النشا أكثر كثافة من الماء، وهذه الخاصية مرتبطة بإدراك الجاذبية في سياق تطور النبات، تم استخدام قدرة خلايا الأميلوبلاست على التحرك تحت تأثير الجاذبية لإدراك هذه القوة، باختصار تتفاعل أرومات الأميلوبلاست مع تحفيز الجاذبية من خلال عمليات الترسيب في الاتجاه الذي تعمل فيه هذه القوة نحو الأسفل، حيث عندما تتلامس البلاستيدات مع الهيكل الخلوي للنباتات، فإنها ترسل سلسلة من الإشارات لتنمو في الاتجاه الصحيح.

بالإضافة إلى التركيب الخلوي، حيث تحتوي الخلايا على بنى أخرى مثل المسام والشبكة الإندوبلازمية وغشاء البلازما التي تسهم في امتصاص الإنزيمات الأميلوبلازمية المترسبة، وفي الخلايا الجذرية يتم الشعور بالجاذبية من خلال الخلايا الكولوميلية، والتي تحتوي على نوع خاص من الخلايا النشوية المسماة ستاتوليث، حيث تتساقط الكتل الحجرية بفعل الجاذبية تحت الخلايا الكولوميلية ويبدأ مسار الإشارات حيث يتم إعادة توزيع هرمون النمو الأوكسين، مما يسبب نموا تنازليا تفاضليا.

المسارات الأيضية

في السابق ، كان يعتقد أن وظيفة الأميلوبلاستس تقتصر فقط على تراكم النشا، ومع ذلك فقد كشف التحليل الأخير للبروتين والتركيب الكيميائي الحيوي للجزء الداخلي من هذه العضية عن آلية جزيئية مشابهة جدًا لتلك الموجودة في البلاستيدات الخضراء، وهي معقدة بما يكفي لإجراء عملية التمثيل الضوئي النموذجية للنباتات، كما تحتوي خلايا الأميلوبلاست لبعض الأنواع (مثل البرسيم) على الإنزيمات اللازمة لدورة “GS-GOGAT”، وهو مسار استقلابي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بامتصاص النيتروجين.

يأتي اسم دورة جلوتامين من الأحرف الأولى للإنزيمات المتضمنة فيها، والتي تشمل تخليق الجلوتامين “GS” وسينثاز الجلوتامات “GOGAT”، ويشمل عملية تخليق الجلوتامين من الأمونيوم والغلوتامات وتخليق الجلوتامين والكيتوجلوتارات من جزيئين من الجلوتامات.