Plastos Charakterystyka, struktura i typy

The plast lub plastidiosson grupa półautomatycznych organelli komórkowych o różnych funkcjach. Występują w komórkach glonów, mchu, paproci, nagonasiennych i okrytozalążkowych. Najbardziej znaczącym plastydem jest chloroplast odpowiedzialny za fotosyntezę w komórkach roślinnych.

W zależności od morfologii i funkcji istnieje duża różnorodność plastydów: chromoplastów, leukoplastów, amiloplastów, etioplastów, oleoplastów, między innymi. Chromoplasty specjalizują się w przechowywaniu pigmentów karotenoidowych, amyloplasty przechowują skrobię, a plastydy rosnące w ciemności nazywane są etioplastami.

Co zaskakujące, plastydy odnotowano w niektórych pasożytniczych robakach i niektórych morskich mięczakach.

Indeks

• 1 Ogólna charakterystyka
• 2 Struktura
• 3 typy
  • 3.1 Proplastides
  • 3.2 Chloroplasty
  • 3.3 Amyloplasty
  • 3.4 Chromoplasty
  • 3.5 Oleoplasty
  • 3.6 Leucoplastos
  • 3.7 Gerontoplasty
  • 3.8 Etioplasty
• 4 odniesienia

Ogólna charakterystyka

Plastidy są organellami obecnymi w komórkach roślinnych pokrytych podwójną błoną lipidową. Mają swój własny genom, konsekwencję ich endosymbiotycznego pochodzenia.

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

Ewolucyjnie możemy wyróżnić trzy linie plastydowe: glaukofity, linię czerwonych alg (rodoplastos) i linię zielonych alg (chloroplasty). Zielona linia dała początek plastydom zarówno glonów, jak i roślin.

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

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

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

Struktura

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

Struktura zależy od rodzaju plastydu, a każdy wariant zostanie szczegółowo opisany w następnym rozdziale.

Typy

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

W ten sam sposób, porównując różne typy komórek, stwierdzono, że populacja plastydów nie jest jednorodna. Do podstawowych typów plastydów występujących w wyższych roślinach należą:

Proplastidy

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

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

Liczba proplastydii na komórki jest zmienna i można znaleźć od 10 do 20 tych struktur.

Dystrybucja proplastydów w procesie podziału komórki jest niezbędna dla prawidłowego funkcjonowania merystemów lub określonego narządu. Gdy występuje nierówna segregacja i komórka nie otrzymuje plastydów, jest przeznaczona do szybkiej śmierci.

Dlatego strategia mająca na celu zapewnienie równego podziału plastydów na komórki potomne ma być jednorodnie rozproszona w cytoplazmie komórkowej.

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

Chloroplasty

Chloroplasty są najbardziej widocznymi i widocznymi 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.

Mierzą one od 5 do 10 μm długości i od 2 do 5 μm szerokości. Znajdują się głównie w liściach roślin, chociaż mogą być obecne między innymi w łodygach, ogonkach liściowych, niedojrzałych płatkach.

Chloroplasty rozwijają się w strukturach rośliny, które nie są pod ziemią, z proplastidii. Najbardziej znaną zmianą jest produkcja pigmentów, aby uzyskać kolor zielony charakterystyczny dla tej organelli.

Podobnie jak inne plastydy, są one otoczone podwójną membraną, a wewnątrz mają trzeci system błoniasty, tylakoidy, osadzone w zrębie.

Thilacoidy to struktury w kształcie dysku, ułożone w granulki. W ten sposób chloroplast może być strukturalnie podzielony na trzy przedziały: przestrzeń między membranami, zrąb i światło tylakoidu.

Podobnie jak w mitochondriach, dziedziczenie chloroplastów od rodziców do dzieci występuje po stronie jednego z rodziców (uniparental) i mają oni własny materiał genetyczny.

Funkcje

W chloroplastach zachodzi proces fotosyntezy, który pozwala roślinom wychwytywać światło słoneczne i przekształcać je w cząsteczki organiczne. W rzeczywistości chloroplasty są jedynymi plastydami o zdolnościach fotosyntetycznych.

Proces ten rozpoczyna się w błonach tylakoidów w fazie lekkiej, w której zakotwiczone są kompleksy enzymatyczne i białka niezbędne do tego procesu. Końcowy etap fotosyntezy lub fazy ciemnej występuje w zrębie.

Amiloplasty

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

Większość amyloplastów powstaje bezpośrednio z protoplazmy podczas rozwoju organizmu. Eksperymentalnie, tworzenie amyloplastów osiągnięto przez zastąpienie auksyny fitohormonowej cytokininami, powodując zmniejszenie podziałów komórkowych i indukcję akumulacji skrobi..

Te plastydy są zbiornikami wielu różnych enzymów, podobnych do chloroplastów, chociaż brakuje im chlorofilu i maszynerii fotosyntetycznej.

Postrzeganie dotkliwości

Amyloplasty są związane z reakcją na wrażenie grawitacji. W korzeniach wrażenie grawitacji jest postrzegane przez komórki kolumelli.

W tej strukturze znajdują się statolity, które są wyspecjalizowanymi amyloplastami. Te organelle znajdują się na dole komórek columella, wskazując na poczucie grawitacji.

Pozycja statolitów wyzwala serię sygnałów, które prowadzą do redystrybucji hormonu auksynowego, powodując wzrost struktury na korzyść grawitacji.

Granulki skrobiowe

Skrobia jest półkrystalicznym nierozpuszczalnym polimerem utworzonym przez powtarzające się jednostki glukozy, wytwarzające dwa rodzaje cząsteczek, amylopeptynę i amylozę..

Amilopeptyna ma strukturę rozgałęzioną, podczas gdy amyloza jest polimerem liniowym i gromadzi się w większości przypadków w stosunku 70% amylopeptyny i 30% amylozy.

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

W badanych amyloplastach z bielma zbóż granulki różnią się średnicą od 1 do 100 μm i mogą rozróżniać duże i małe granulki, które są generalnie syntetyzowane w różnych amyloplastach.

Chromoplasty

Chromoplasty są bardzo niejednorodnymi plastydami, które przechowują różne pigmenty w kwiatach, owocach i innych strukturach pigmentowanych. Istnieją również pewne wakuole w komórkach, które mogą przechowywać pigmenty.

W okrytozalążkowych konieczne jest posiadanie pewnego mechanizmu przyciągającego zwierzęta odpowiedzialne za zapylanie; z tego powodu dobór naturalny sprzyja gromadzeniu się jasnych i atrakcyjnych pigmentów w niektórych strukturach roślin.

Ogólnie, chromoplasty rozwijają się z chloroplastów podczas procesu dojrzewania owoców, gdzie zielone owoce z czasem nabierają charakterystycznego koloru. Na przykład niedojrzałe pomidory są zielone, a gdy są dojrzałe, są jaskrawoczerwone.

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

Końcowe zabarwienie struktur jest określone przez kombinacje wspomnianych pigmentów.

Oleoplasty

Plastidy są również zdolne do przechowywania cząsteczek o charakterze lipidowym lub białkowym. Oleoplasty są zdolne do przechowywania lipidów w specjalnych ciałach zwanych plastoglóbulami.

Znajdują się kwiatowe anteny, a ich zawartość jest uwalniana do ściany ziarna pyłku. Są również bardzo popularne w niektórych gatunkach kaktusów.

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

Leucoplastos

Leukoplasty są plastydami pozbawionymi pigmentów. Zgodnie z tą definicją amyloplasty, oleoplasty i proteinoplasty można sklasyfikować jako warianty leukoplastów.

Leukoplasty występują w większości tkanek roślinnych. Nie mają widocznej błony tylakoidowej i mają niewiele plastoglobulin.

Mają funkcje metaboliczne w korzeniach, gdzie gromadzą ważne ilości skrobi.

Gerontoplasty

Gdy roślina starzeje się, w gerontoplastach zachodzi konwersja chloroplastów. Podczas procesu starzenia się błona tylakoidowa pęka, komórki plastogli gromadzą się, a chlorofil rozkłada się.

Etioplasty

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

Etioplasty zawierają ziarna skrobi i nie posiadają szeroko rozwiniętej błony tylakoidu jak w dojrzałych chloroplastach. Jeśli warunki się zmieniają i jest wystarczająco dużo światła, etioplasty mogą rozwijać się w chloroplastach.

Referencje

1. Biswal, U. C. i Raval, M. K. (2003). Biogeneza chloroplastów: od proplastidu do gerontoplastu. Springer Science & Business Media.
2. Cooper, G.M. (2000). The Cell: A Molecular Approach. Druga edycja. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Chloroplasty i inne plastydy. Dostępne pod adresem: ncbi.nlm.nih.gov
3. Gould, S. B., Waller, R. F., i McFadden, G. I. (2008). Ewolucja plastydów. Roczny przegląd biologii roślin, 59, 491-517.
4. Lopez-Juez, E. i Pyke, K. A. (2004). Uwolnione plastydy: ich rozwój i integracja w rozwoju roślin. International Journal of Developmental Biology, 49(5-6), 557-577.
5. Pyke, K. (2009). Biologia plastydowa. Cambridge University Press.
6. Pyke, K. (2010). Podział Plastid. Rośliny AoB, plq016.
7. Wise, R. R. (2007). Różnorodność formy i funkcji plastydu. W Struktura i funkcja plastydów (str. 3-26). Springer, Dordrecht.