PLASTOS: CHARAKTERYSTYKA, STRUKTURA I RODZAJE - BIOLOGIA - 2026

W plastydowe czy plastidiosson grupy orgánulas semiautonomous komórek o różnych funkcjach. Występują w komórkach alg, mchów, paproci, nagonasiennych i okrytozalążkowych. Najbardziej godnym uwagi plastydem jest chloroplast, odpowiedzialny za fotosyntezę w komórkach roślinnych.

Ze względu na ich morfologię i funkcję istnieje duża różnorodność plastydów: między innymi chromoplasty, leukoplasty, amyloplasty, etioplasty, oleoplasty. Chromoplasty specjalizują się w przechowywaniu pigmentów karotenoidowych, amyloplasty magazynują skrobię, a plastydy rosnące w ciemności nazywane są etioplastami.

Co zaskakujące, plastydy odnotowano u niektórych pasożytniczych robaków i niektórych mięczaków morskich.

Charakterystyka ogólna

Plastydy to organelle obecne w komórkach roślin pokrytych podwójną błoną lipidową. Mają swój własny genom, będący konsekwencją ich endosymbiotycznego pochodzenia.

Sugeruje się, że około 1,5 miliarda lat temu komórka protoeukariotyczna pochłonęła bakterię fotosyntetyczną, dając początek linii eukariotycznej.

Ewolucyjnie można wyróżnić trzy linie plastydów: glaukofity, ród krasnorostów (rodoplasty) i ród zielenic (chloroplasty). Zielona linia dała początek plastydom zarówno z alg, jak i roślin.

Materiał genetyczny ma 120 do 160 kb - w roślinach wyższych - i jest zorganizowany w zamkniętą i kolistą cząsteczkę dwupasmowego DNA.

Jedną z najbardziej uderzających cech tych organelli jest ich zdolność do wzajemnej konwersji. Ta zmiana następuje dzięki obecności bodźców molekularnych i środowiskowych. Na przykład, gdy etioplast otrzymuje światło słoneczne, syntetyzuje chlorofil i staje się chloroplastem.

Oprócz fotosyntezy plastydy pełnią różne funkcje: syntezę lipidów i aminokwasów, magazynowanie lipidów i skrobi, funkcjonowanie aparatów szparkowych, zabarwienie struktur roślinnych, takich jak kwiaty i owoce, postrzeganie grawitacji.

Struktura

Wszystkie plastydy są otoczone podwójną błoną lipidową, a wewnątrz mają małe błoniaste struktury zwane tylakoidami, które mogą znacznie rozszerzać się w niektórych typach plastydów.

Struktura zależy od rodzaju plastydu, a każdy wariant zostanie szczegółowo opisany w następnej sekcji.

Rodzaje

Istnieje szereg plastydów, które pełnią różne funkcje w komórkach roślinnych. Jednak granica między każdym typem plastydu nie jest zbyt wyraźna, ponieważ istnieje znaczna interakcja między strukturami i istnieje możliwość wzajemnej konwersji.

Podobnie, porównując różne typy komórek, okazuje się, że populacja plastydów nie jest jednorodna. Do podstawowych typów plastydów występujących w roślinach wyższych należą:

Proplastids

Są to plastydy, które nie zostały jeszcze zróżnicowane i są odpowiedzialne za powstanie wszystkich rodzajów plastydów. Występują w merystemach roślin, zarówno w korzeniach, jak i w łodygach. Znajdują się również w zarodkach i innych młodych tkankach.

Są to małe struktury, długości jednego lub dwóch mikrometrów i nie zawierają żadnego pigmentu. Mają błonę tylakoidową i własne rybosomy. W nasionach proplastidia zawierają ziarna skrobi, która jest ważnym źródłem rezerwowym dla zarodka.

Liczba proplastidiów na komórkę jest zmienna i można znaleźć od 10 do 20 takich struktur.

Rozmieszczenie proplastidiów w procesie podziału komórek jest istotne dla prawidłowego funkcjonowania merystemów lub konkretnego narządu. Gdy zachodzi nierównomierna segregacja i komórka nie otrzymuje plastydów, jest skazana na szybką śmierć.

Dlatego strategia mająca na celu zapewnienie sprawiedliwego podziału plastydów na komórki potomne polega na równomiernym rozmieszczeniu w cytoplazmie komórki.

Podobnie, proplastidia muszą być dziedziczone przez potomków i są obecne w tworzeniu gamet.

Chloroplasty

Chloroplasty są najbardziej widocznymi i rzucającymi się w oczy plastydami komórek roślinnych. Jego kształt jest owalny lub sferoidalny, a liczba zwykle waha się od 10 do 100 chloroplastów na komórkę, chociaż może osiągnąć 200.

Mają od 5 do 10 µm długości i od 2 do 5 µm szerokości. Występują głównie w liściach roślin, chociaż mogą występować m.in. w łodygach, ogonkach liściowych, niedojrzałych płatkach.

Chloroplasty rozwijają się w strukturach roślin, które nie są pod ziemią, z proplastidii. Najbardziej zauważalną zmianą jest produkcja pigmentów, aby przybrać charakterystyczny zielony kolor tej organelli.

Podobnie jak inne plastydy, są otoczone podwójną błoną, a wewnątrz mają trzeci system błonowy, tylakoidy, osadzone w zrębie.

Tylakoidy to struktury w kształcie dysków, które są ułożone w ziarna. W ten sposób chloroplast można strukturalnie podzielić na trzy przedziały: przestrzeń między błonami, zrąb i światło tylakoidu.

Podobnie jak w mitochondriach, dziedziczenie chloroplastów od rodziców do dzieci następuje po jednym z rodziców (jednoprodzicielskich) i posiadają one własny materiał genetyczny.

cechy

W chloroplastach zachodzi proces fotosyntezy, który pozwala roślinom wychwycić światło słoneczne i przekształcić je w cząsteczki organiczne. W rzeczywistości chloroplasty są jedynymi plastydami o właściwościach fotosyntezy.

Proces ten rozpoczyna się w błonach tylakoidów w fazie lekkiej, w której zakotwiczone są kompleksy enzymatyczne i niezbędne do tego białka białka. Ostatni etap fotosyntezy, czyli faza ciemna, zachodzi w zrębie.

Amyloplasty

Amyloplasty specjalizują się w przechowywaniu ziaren skrobi. Występują głównie w tkankach rezerwowych roślin, takich jak bielmo nasion i bulw.

Większość amyloplastów powstaje bezpośrednio z protoplastu podczas rozwoju organizmu. Eksperymentalnie tworzenie amyloplastów zostało osiągnięte poprzez zastąpienie auksyny fitohormonu cytokininami, co powoduje zmniejszenie podziału komórek i indukuje gromadzenie się skrobi.

Te plastydy są rezerwuarami dla wielu różnych enzymów, podobnych do chloroplastów, chociaż brakuje im chlorofilu i mechanizmu fotosyntezy.

Postrzeganie grawitacji

Amyloplasty są związane z odpowiedzią na wrażenie grawitacji. W korzeniach wrażenie grawitacji jest odbierane przez komórki kolumny.

W tej strukturze znajdują się statolity, które są wyspecjalizowanymi amyloplastami. Te organelle znajdują się na dnie komórek kolumny, co wskazuje na poczucie grawitacji.

Położenie statolitów wyzwala szereg sygnałów, które prowadzą do redystrybucji hormonu auksyny, powodując wzrost struktury na korzyść grawitacji.

Granulki skrobi

Skrobia to nierozpuszczalny półkrystaliczny polimer składający się z powtarzających się jednostek glukozy, wytwarzający dwa rodzaje cząsteczek, amylopeptynę i amylozę.

Amylopeptyna ma budowę rozgałęzioną, natomiast amyloza jest polimerem liniowym iw większości przypadków kumuluje się w proporcji 70% amylopeptyny i 30% amylozy.

Granulki skrobi mają dość zorganizowaną strukturę, związaną z łańcuchami amylopeptyny.

W badanych amyloplastach z bielma zbóż, granulki mają różną średnicę od 1 do 100 µm i można je rozróżnić pomiędzy dużymi i małymi granulkami, które są generalnie syntetyzowane w różnych amyloplastach.

Chromoplasty

Chromoplasty to wysoce niejednorodne plastydy, które przechowują różne pigmenty w kwiatach, owocach i innych strukturach pigmentowanych. Ponadto w komórkach znajdują się wakuole, które mogą przechowywać pigmenty.

U okrytozalążkowych konieczny jest pewien mechanizm przyciągania zwierząt odpowiedzialnych za zapylanie; z tego powodu dobór naturalny sprzyja gromadzeniu się jasnych i atrakcyjnych pigmentów w niektórych strukturach roślin.

Generalnie chromoplasty rozwijają się z chloroplastów podczas procesu dojrzewania owoców, gdzie zielony owoc z czasem nabiera charakterystycznego koloru. Na przykład niedojrzałe pomidory są zielone, a dojrzałe jaskrawoczerwone.

Głównymi pigmentami gromadzącymi się w chromoplastach są karotenoidy, które są zmienne i mogą mieć różne kolory. Karoteny są pomarańczowe, likopen jest czerwony, a zeaksantyna i wiolaksantyna są żółte.

Ostateczne zabarwienie struktur jest określone przez kombinacje wspomnianych pigmentów.

Oleoplasty

Plastydy są również zdolne do przechowywania cząsteczek o charakterze lipidowym lub białkowym. Oleoplasty mogą przechowywać lipidy w specjalnych ciałach zwanych plastoglobulami.

Znajdują się czułki kwiatowe, a ich zawartość jest uwalniana na ścianie ziaren pyłku. Występują również bardzo często u niektórych gatunków kaktusów.

Ponadto oleoplasty zawierają różne białka, takie jak fibrylina i enzymy związane z metabolizmem izoprenoidów.

Leukoplasty

Leukoplasty to plastydy pozbawione pigmentów. Zgodnie z tą definicją amyloplasty, oleoplasty i proteinoplasty można sklasyfikować jako warianty leukoplastów.

Leukoplasty znajdują się w większości tkanek roślinnych. Nie mają rzucającej się w oczy błony tylakoidów i mają kilka kuleczek osocza.

Pełnią funkcje metaboliczne w korzeniach, gdzie gromadzą znaczne ilości skrobi.

Gerontoplasty

Kiedy roślina się starzeje, następuje konwersja chloroplastów w gerontoplasty. Podczas procesu starzenia błona tylakoidów pęka, kuleczki osocza gromadzą się, a chlorofil ulega rozpadowi.

Etioplasty

Kiedy rośliny rosną w warunkach słabego oświetlenia, chloroplasty nie rozwijają się prawidłowo, a utworzony plastyd nazywa się etioplastem.

Etioplasty zawierają ziarna skrobi i nie posiadają ekstensywnie rozwiniętej błony tylakoidowej, jak u dojrzałych chloroplastów. Jeśli warunki się zmienią i jest wystarczająco dużo światła, etioplasty mogą rozwinąć się w chloroplasty.

Bibliografia

1. Biswal, UC i Raval, MK (2003). Biogeneza chloroplastów: od proplastidu do gerontoplastu. Springer Science & Business Media.
2. Cooper, GM (2000). Komórka: podejście molekularne. Wydanie 2. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Chloroplasty i inne plastydy. Dostępne pod adresem: ncbi.nlm.nih.gov
3. Gould, SB, Waller, RF i McFadden, GI (2008). Ewolucja plastydów. Coroczny przegląd biologii roślin, 59, 491–517.
4. Lopez - Juez, E. i Pyke, KA (2004). Uwolniono plastydy: ich rozwój i integracja z rozwojem roślin. International Journal of Developmental Biology, 49 (5–6), 557–577.
5. Pyke, K. (2009). Biologia plastydów. Cambridge University Press.
6. Pyke, K. (2010). Oddział w plastydach. AoB Plants, plq016.
7. Mądry, RR (2007). Różnorodność formy i funkcji plastydu. W Struktura i funkcja plastydów (s. 3–26). Springer, Dordrecht.