Лейкопласты: строение и функции¶

Лейкопласты — бесцветные пластиды растительных клеток, лишённые пигментов и выполняющие преимущественно запасающую функцию. Относятся к классу пластид наряду с хлоропластами (зелёными) и хромопластами (окрашенными). Название происходит от греческих слов λευκός — «белый» и πλαστός — «вылепленный, образованный». Лейкопласты встречаются в клетках запасающих тканей — корневищ, клубней, семян, луковиц, а также в клетках эпидермиса и меристем.

¶Общая характеристика

Лейкопласты представляют собой органеллы размером обычно 1–5 мкм, окружённые двойной мембраной. Внутренняя мембрана образует немногочисленные тилакоиды или вовсе их лишена, что отличает лейкопласты от хлоропластов с развитой системой гран. В строме (внутреннем содержимом) находятся ферменты, рибосомы, небольшие кольцевые молекулы ДНК и запасные вещества. Как и другие пластиды, лейкопласты обладают собственным генетическим аппаратом и способны к делению.

Цвет лейкопластов обусловлен отсутствием пигментов; в живых клетках они выглядят бесцветными или слегка мутноватыми из-за преломления света на гранулах запасных веществ.

¶Типы лейкопластов

В зависимости от накапливаемого вещества выделяют несколько разновидностей:

Амилопласты — наиболее изученный тип. В картофельном клубне они содержат крупные крахмальные зёрна, форма и размер которых видоспецифичны и используются в микроскопической диагностике. Элайопласты накапливают липиды в виде капель, протеинопласты — белки в виде кристаллоидных включений или аморфных гранул.

¶Строение

Лейкопласт окружён наружной и внутренней мембранами, между которыми находится межмембранное пространство. Внутренняя мембрана ограничивает строму — основное вещество органеллы. В строме расположены:

• Запасные включения — крахмальные зёрна, липидные капли, белковые гранулы.
• Рибосомы — обеспечивают синтез части белков.
• Кольцевая ДНК — содержит гены, кодирующие некоторые пластидные белки.
• Ферменты — участвуют в синтезе и расщеплении запасных веществ.

В отличие от хлоропластов, тилакоидная система у лейкопластов развита слабо или отсутствует. При освещении лейкопласты могут превращаться в хлоропласты — этот процесс наблюдается, например, при прорастании клубней картофеля на свету, когда они зеленеют.

¶Функции

Основная функция лейкопластов — запасание питательных веществ:

1. Накопление крахмала. В амилопластах глюкоза полимеризуется в крахмал, который служит энергетическим резервом. При необходимости крахмал расщепляется до сахаров и транспортируется в другие органы.
2. Депонирование липидов. Элайопласты запасают жиры, используемые при прорастании семян как источник энергии.
3. Хранение белков. Протеинопласты накапливают запасные белки, расщепляемые при прорастании.
4. Участие в обмене веществ. Лейкопласты синтезируют некоторые жирные кислоты, аминокислоты и участвуют в превращениях углеводов.

¶Взаимопревращения пластид

Пластиды одного типа способны переходить в другой. Лейкопласты могут:

• превращаться в хлоропласты при освещении (например, в зеленеющих клубнях);
• превращаться в хромопласты при созревании плодов, когда запасающие ткани накапливают каротиноиды;
• образовываться из пропластид — недифференцированных предшественников в меристематических клетках.

Эти переходы обратимы в определённых пределах и регулируются условиями среды, в первую очередь освещением и гормональными сигналами.

¶Методы изучения

Лейкопласты исследуют с помощью световой и электронной микроскопии. Для выявления крахмала применяют окрашивание раствором йода (йод-крахмальная реакция даёт сине-фиолетовое окрашивание). Липиды выявляют красителями Судан III и Судан IV, белки — специальными гистохимическими методами. Электронная микроскопия позволяет детально изучить ультраструктуру мембран и включений.

¶Значение

Лейкопласты играют ключевую роль в запасании питательных веществ, обеспечивая энергией прорастание семян и рост растений. С практической точки зрения важны амилопласты сельскохозяйственных культур: именно они определяют содержание крахмала в картофеле, зерне злаков, бананах и других продуктах. Крахмал, накопленный в амилопластах, широко используется в пищевой, текстильной и бумажной промышленности. Понимание строения и функций лейкопластов важно для селекции высокопродуктивных сортов и биотехнологии.