Amiloplastos: qué son, características, funciones, estructura
¿Qué son los amiloplastos?
Los amiloplastos son un tipo de plastidios especializados en el almacenamiento de almidón y se encuentran en altas proporciones en tejidos no fotosintéticos de reserva, como el endospermo de las semillas y los tubérculos. Son exclusivos de las células vegetales.
Como la síntesis completa del almidón está restringida a los plastidios, debe existir una estructura física que sirva como sitio de reserva de este polímero. De hecho, todo el almidón contenido en las células vegetales se encuentra en organelas recubiertas por una doble membrana.
De manera general, los plastidios son organelas semiautónomas encontradas en distintos organismos, desde plantas y algas hasta moluscos marinos y algunos protistas parásitos.
Los plastidios participan en la fotosíntesis, en la síntesis de lípidos y aminoácidos, carecen de clorofila, funcionan como sitio de reserva de lípidos, son los responsables de la coloración de frutas y flores y se relacionan con la percepción del ambiente.
Igualmente, los amiloplastos participan en la percepción de la gravedad y almacenan enzimas claves de algunas rutas metabólicas.
Características y estructura de los amiloplastos
Los amiloplastos son organelas celulares presentes en los vegetales, son fuente de reserva de almidón y no poseen pigmentos –como la clorofila–, por lo que son incoloros.
Al igual que otros plastidios, los amiloplastos cuentan con su propio genoma, que codifica para algunas proteínas de su estructura. Esta característica es un reflejo de su origen endosimbiótico.
Una de las características más resaltantes de los plastidios es su capacidad de interconversión. Específicamente, los amiloplastos pueden convertirse en cloroplastos, por ello cuando las raíces son expuestas a la luz adquieren una tonalidad verdosa, gracias a la síntesis de clorofila.
Los cloroplastos pueden comportarse de manera similar, ya que almacenan en su interior granos de almidón temporalmente. No obstante, en los amiloplastos la reserva es a largo plazo.
Su estructura es muy sencilla, consiste en una doble membrana externa que los separa del resto de los componentes citoplasmáticos. Los amiloplastos maduros desarrollan un sistema membranoso interno donde se encuentra el almidón.
Formación de los amiloplastos
La mayoría de los amiloplastos se forman directamente de los protoplastidios cuando los tejidos de reserva se están desarrollando y se dividen por fisión binaria.
En las primeras etapas de desarrollo del endospermo, los proplastidios están presentes en un endospermo cenocítico. Seguidamente, inician los procesos de celularización, donde los proplastidios empiezan a acumular los gránulos de almidón, formándose así los amiloplastos.
Desde el punto de visto fisiológico, el proceso de diferenciación de los proplastidios para dar origen a los amiloplastos ocurre cuando la hormona vegetal auxina es reemplazada por la citoquinina, lo cual reduce la velocidad a la que ocurre la división de las células, induciendo la acumulación del almidón.
Funciones de los amiloplastos
Almacenamiento de almidón
El almidón es un polímero complejo de apariencia semicristalina e insoluble, producto de la unión de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicos. Se pueden diferenciar dos moléculas de almidón: amilopectina y amilosa. La primera es altamente ramificada, mientras que la segunda es lineal.
El polímero se deposita en forma de granos ovalados en esferocristales y, dependiendo de la región donde se depositen los granos, pueden clasificarse en granos concéntricos o excéntricos.
Los gránulos de almidón pueden variar en tamaño, algunos se acercan a los 45 um, y otros son más pequeños, alrededor de los 10 um.
Síntesis de almidón
Los plastidios se encargan de la síntesis de dos tipos de almidón: el transitorio, que es producido durante las horas del día y almacenado de manera temporal en los cloroplastos hasta la noche, y el almidón de reserva, que se sintetiza y se almacena en los amiloplastos de tallos, semillas, frutas y otras estructuras.
Existen diferencias entre los gránulos de almidón presentes en los amiloplastos con respecto a los granos que se encuentran de manera transitoria en los cloroplastos. En estos últimos el contenido de amilosa es menor y el almidón se ordena en estructuras similares a platos.
Percepción de la gravedad
Los granos de almidón son mucho más densos que el agua y esta propiedad se relaciona con la percepción de la fuerza gravitatoria. En el transcurso de la evolución de los vegetales, esta capacidad de los amiloplastos de moverse bajo la influencia de la gravedad fue explotada para la percepción de dicha fuerza.
De manera resumida, los amiloplastos reaccionan ante la estimulación de la gravedad por procesos de sedimentación en la dirección en que actúa esta fuerza, hacia abajo. Cuando los plastidios entran en contacto con el citoesqueleto vegetal, envía una serie de señales para que el crecimiento ocurra en la dirección adecuada.
Además del citoesqueleto, existen otras estructuras en las células, como las vacuolas, el retículo endoplasmático y la membrana plasmática, que participan en la captación de los amiloplastos que sedimentan.
En las células de las raíces, la sensación de gravedad es captada por las células de columela, que contienen un tipo especializado de amiloplastos llamados estatolitos.
Los estatolitos caen por la fuerza de gravedad al fondo de las células de la columela e inician una vía de transducción de señales en donde la hormona del crecimiento, auxina, se redistribuye y causa un crecimiento diferencial hacia abajo.
Vías metabólicas
Anteriormente se pensaba que la función de los amiloplastos estaba restringida exclusivamente a la acumulación del almidón.
No obstante, análisis recientes de la composición proteica y bioquímica del interior de esta organela ha revelado una maquinaria molecular bastante similar a la del cloroplasto, que es lo suficientemente compleja para poder llevar a cabo los procesos fotosintéticos típicos de los vegetales.
Los amiloplastos de algunas especies (como la alfalfa, por ejemplo) contienen las enzimas necesarias para que ocurra el ciclo GS-GOGAT, una vía metabólica que está íntimamente relacionada con la asimilación del nitrógeno.
El nombre del ciclo proviene de las iniciales de las enzimas que participan en él, la glutamina sintetasa (GS) y el glutamato sintasa (GOGAT). Involucra la formación de glutamina partiendo de amonio y glutamato, y la síntesis de glutamina y cetoglutarato de dos moléculas de glutamato.
Una se incorpora en el amonio y la molécula restante es llevada al xilema para ser utilizada por las células. Además, los cloroplastos y los amiloplastos tienen la capacidad de aportar sustratos a la vía glicolítica.
Referencias
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