Ruchy chloroplastów

Ruchy chloroplastów – zmiany położenia chloroplastów wewnątrz komórki roślinnej. Najbardziej spektakularnym przykładem są ruchy chloroplastów wywoływane światłem, chociaż mogą być spowodowane także innymi bodźcami, np. stresem mechanicznym.

Indukowane światłem ruchy chloroplastów

Oświetlenie liścia słabym światłem powoduje gromadzenie się chloroplastów pod ścianami komórkowymi prostopadłymi do kierunku padania światła. Reakcja ta znana jest jako akumulacja chloroplastów, a jej celem jest zwiększenie ilości absorbowanego światła w warunkach słabego oświetlenia. Natomiast pod wpływem silnego światła chloroplasty przemieszczają się pod ściany komórkowe równoległe do kierunku padania światła w reakcji ucieczki. Takie położenie przyczynia się do zmniejszenia uszkodzeń wywołanych zbyt silnym światłem. Wywoływane światłem ruchy chloroplastów nie występują u wszystkich gatunków roślin, lecz głównie u gatunków mogących dostosowywać się do zmiennych warunków oświetlenia. W szczególności zaobserwowano brak tych reakcji w roślinach światło- lub cieniolubnych.

Ruchy chloroplastów są silnie zlokalizowane: przebiegają niezależnie od siebie w różnych komórkach czy nawet częściach komórki w reakcji na natężenie światła padającego w danym miejscu. Sprawia to, że ruchy chloroplastów można zaobserwować gołym okiem poprzez nałożenie na liść (rośliny odpowiedniego gatunku, np. tytoniu) szablonu z wyciętym wzorem i oświetlenie go silnym światłem. Ponieważ zmiany położenia chloroplastów prowadzą do zmian transmisji liścia, regiony oświetlone będą jaśniejsze od zakrytych, co przy odpowiednim doborze szablonu prowadzi do powstania na liściach wzorów.

Receptory

W lądowych roślinach nasiennych wyłącznie światło niebieskie wywołuje kierunkowe przemieszczenia chloroplastów, a receptorami zaangażowanymi w ten proces są fototropiny. W genomie rośliny modelowej Arabidopsis thaliana stwierdzono występowanie dwóch fototropin, 1 i 2, które pełnią odmienną funkcję w regulacji przemieszczeń chloroplastów: podczas gdy fototropina 1 odpowiada wyłącznie za reakcję akumulacji, fototropina 2 w zależności od natężenia padającego światła może inicjować akumulację lub ucieczkę chloroplastów. W roślinach wodnych oraz w niektórych gatunkach glonów, mszaków i paprotników, w kontroli ruchu chloroplastów bierze udział także światło czerwone, którego receptorem są fitochromy.

Mechanizm

Większość gatunków roślin wykorzystuje mikrofilamenty do przemieszczania i umiejscawiania chloroplastów. Szczegółowy mechanizm ruchu nie jest jeszcze poznany, ale wiadomo, że różni się u różnych gatunków. W roślinach wodnych, takich jak Nurzaniec amerykański, chloroplasty poruszają się wraz ze strumieniem płynącej cytoplazmy i w zależności od natężenia światła są pułapkowane przez mikrofilamenty w różnych miejscach komórki. W innych gatunkach roślin ruch chloroplastów jest aktywny.

Bibliografia

• Przemysław Wojtaszek, Adam Woźny, Lech Ratajczak: Biologia komórki roślinnej. T. 2: Funkcja. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009. ISBN 978-83-01-14869-0.brak strony w książce
• Masamitsu Wada, Takatoshi Kagawa, Yoshikatsu Sato. Chloroplast movement. „Annual Review of Plant Biology”. 54, s. 455-468, 2003. DOI: 10.1146/annurev.arplant.54.031902.135023.