PLASTOS: CARATTERISTICHE, STRUTTURA E TIPOLOGIE - BIOLOGIA - 2024

Il gruppo plastidico o plastidiossonico organizza una cellula semiautonoma con varie funzioni. Si trovano nelle cellule di alghe, muschi, felci, gimnosperme e angiosperme. Il plastide più notevole è il cloroplasto, responsabile della fotosintesi nelle cellule vegetali.

In base alla loro morfologia e funzione, esiste una grande varietà di plastidi: cromoplasti, leucoplasti, amiloplasti, etioplasti, oleoplasti, tra gli altri. I cromoplasti sono specializzati nella conservazione dei pigmenti carotenoidi, gli amiloplasti immagazzinano l'amido e i plastidi che crescono al buio sono chiamati etioplasti.

Sorprendentemente, sono stati segnalati plastidi in alcuni vermi parassiti e in alcuni molluschi marini.

Caratteristiche generali

I plastidi sono organelli presenti nelle cellule vegetali ricoperti da una doppia membrana lipidica. Hanno il loro genoma, una conseguenza della loro origine endosimbiotica.

Si suggerisce che circa 1,5 miliardi di anni fa una cellula protoeucariotica abbia inghiottito un batterio fotosintetico, dando origine alla stirpe eucariotica.

Dal punto di vista evolutivo, si possono distinguere tre linee di plastidi: i glaucofiti, la stirpe delle alghe rosse (rodoplasti) e la stirpe delle alghe verdi (cloroplasti). Il lignaggio verde ha dato origine a plastidi sia dalle alghe che dalle piante.

Il materiale genetico ha da 120 a 160 kb - nelle piante superiori - ed è organizzato in una molecola chiusa e circolare di DNA a doppia banda.

Una delle caratteristiche più sorprendenti di questi organelli è la loro capacità di interconversione. Questo cambiamento avviene grazie alla presenza di stimoli molecolari e ambientali. Ad esempio, quando un etioplasto riceve la luce solare, sintetizza la clorofilla e diventa un cloroplasto.

Oltre alla fotosintesi, i plastidi svolgono varie funzioni: sintesi di lipidi e amminoacidi, immagazzinamento di lipidi e amido, funzionamento degli stomi, colorazione delle strutture vegetali come fiori e frutti e percezione della gravità.

Struttura

Tutti i plastidi sono circondati da una doppia membrana lipidica e al loro interno hanno piccole strutture membranose chiamate tilacoidi, che possono estendersi notevolmente in alcuni tipi di plastidi.

La struttura dipende dal tipo di plastide e ogni variante sarà descritta in dettaglio nella sezione successiva.

tipi

Esistono una serie di plastidi che svolgono diverse funzioni nelle cellule vegetali. Tuttavia, il confine tra ogni tipo di plastide non è molto chiaro, poiché c'è una significativa interazione tra le strutture e c'è la possibilità di interconversione.

Allo stesso modo, confrontando diversi tipi di cellule, si è riscontrato che la popolazione plastidica non è omogenea. Tra i tipi base di plastidi trovati nelle piante superiori ci sono i seguenti:

Proplastids

Sono plastidi che non sono stati ancora differenziati e sono responsabili dell'origine di tutti i tipi di plastidi. Si trovano nei meristemi delle piante, sia nelle radici che negli steli. Sono anche negli embrioni e in altri tessuti giovani.

Sono piccole strutture, lunghe uno o due micrometri e non contengono pigmenti. Hanno la membrana tilacoide e i propri ribosomi. Nei semi, i proplastidi contengono granelli di amido, un'importante fonte di riserva per l'embrione.

Il numero di proplastidi per cellula è variabile e si possono trovare tra 10 e 20 di queste strutture.

La distribuzione dei proplastidi nel processo di divisione cellulare è essenziale per il corretto funzionamento dei meristemi o di uno specifico organo. Quando si verifica una segregazione irregolare e una cellula non riceve i plastidi, è destinata a una morte rapida.

Pertanto, la strategia per garantire l'equa divisione dei plastidi nelle cellule figlie deve essere distribuita in modo omogeneo nel citoplasma cellulare.

Allo stesso modo, i proplastidi devono essere ereditati dai discendenti e sono presenti nella formazione dei gameti.

Cloroplasti

I cloroplasti sono i plastidi più importanti e cospicui delle cellule vegetali. La sua forma è ovale o sferoidale e il numero normalmente varia tra 10 e 100 cloroplasti per cellula, sebbene possa arrivare a 200.

Hanno una lunghezza da 5 a 10 µm e una larghezza da 2 a 5 µm. Si trovano principalmente nelle foglie delle piante, sebbene possano essere presenti in steli, piccioli, petali immaturi, tra gli altri.

I cloroplasti si sviluppano in strutture vegetali che non sono sotterranee, dai proplastidi. Il cambiamento più evidente è la produzione di pigmenti, per assumere il caratteristico colore verde di questo organello.

Come gli altri plastidi, sono circondati da una doppia membrana e al loro interno hanno un terzo sistema membranoso, i tilacoidi, annegato nello stroma.

I tilacoidi sono strutture a forma di disco che vengono impilate in grani. In questo modo, il cloroplasto può essere suddiviso strutturalmente in tre compartimenti: lo spazio tra le membrane, lo stroma e il lume del tilacoide.

Come nei mitocondri, l'eredità dei cloroplasti dai genitori ai figli avviene da uno dei genitori (uniparentale) e questi hanno il proprio materiale genetico.

Caratteristiche

Nei cloroplasti avviene il processo fotosintetico, che consente alle piante di catturare la luce del sole e convertirla in molecole organiche. In effetti, i cloroplasti sono gli unici plastidi con capacità fotosintetiche.

Questo processo inizia nelle membrane tilacoidi con la fase leggera, in cui sono ancorati i complessi enzimatici e le proteine ​​necessarie per il processo. La fase finale della fotosintesi, o fase oscura, si verifica nello stroma.

Amiloplasti

Gli amiloplasti sono specializzati nello stoccaggio dei chicchi di amido. Si trovano principalmente nei tessuti di riserva delle piante, come l'endosperma nei semi e nei tuberi.

La maggior parte degli amiloplasti si formano direttamente da un protoplasto durante lo sviluppo dell'organismo. Sperimentalmente, la formazione di amiloplasti è stata ottenuta sostituendo il fitormone auxina con citochinine, provocando la riduzione della divisione cellulare e inducendo l'accumulo di amido.

Questi plastidi sono serbatoi per un'ampia varietà di enzimi, simili ai cloroplasti, sebbene siano privi di clorofilla e macchinari fotosintetici.

Percezione della gravità

Gli amiloplasti sono legati alla risposta alla sensazione di gravità. Nelle radici, la sensazione di gravità è percepita dalle cellule della columella.

In questa struttura sono gli statoliti, che sono amiloplasti specializzati. Questi organelli si trovano nella parte inferiore delle cellule della columella, indicando il senso di gravità.

La posizione degli statoliti innesca una serie di segnali che portano alla ridistribuzione dell'ormone auxina, provocando la crescita della struttura a favore della gravità.

Granuli di amido

L'amido è un polimero semicristallino insolubile costituito da unità di glucosio ripetute, che producono due tipi di molecole, amilopeptina e amilosio.

L'amilopeptina ha una struttura ramificata, mentre l'amilosio è un polimero lineare e si accumulano nella maggior parte dei casi in una proporzione del 70% di amilopeptina e del 30% di amilosio.

I granuli di amido hanno una struttura abbastanza organizzata, correlata alle catene di amilopeptina.

Negli amiloplasti studiati dall'endosperma dei cereali, i granuli variano di diametro da 1 a 100 µm, e si possono distinguere tra granuli grandi e piccoli che sono generalmente sintetizzati in diversi amiloplasti.

Cromoplasti

I cromoplasti sono plastidi altamente eterogenei che immagazzinano pigmenti diversi in fiori, frutti e altre strutture pigmentate. Inoltre, ci sono alcuni vacuoli nelle cellule che possono immagazzinare i pigmenti.

Nelle angiosperme è necessario disporre di un meccanismo per attirare gli animali responsabili dell'impollinazione; per questo motivo la selezione naturale favorisce l'accumulo di pigmenti luminosi e attraenti in alcune strutture vegetali.

Generalmente, i cromoplasti si sviluppano dai cloroplasti durante il processo di maturazione dei frutti, dove il frutto verde assume un colore caratteristico nel tempo. Ad esempio, i pomodori acerbi sono verdi e quando sono maturi sono di un rosso brillante.

I principali pigmenti che si accumulano nei cromoplasti sono i carotenoidi, che sono variabili e possono presentare diversi colori. I caroteni sono arancioni, il licopene è rosso e la zeaxantina e la violaxantina sono gialle.

La colorazione finale delle strutture è definita dalle combinazioni di detti pigmenti.

Oleoplasts

I plastidi sono anche in grado di immagazzinare molecole di natura lipidica o proteica. Gli oleoplasti sono in grado di immagazzinare i lipidi in corpi speciali chiamati plastoglobuli.

Le antenne floreali vengono trovate e il loro contenuto viene rilasciato sulla parete del granulo pollinico. Sono anche molto comuni in alcune specie di cactus.

Inoltre, gli oleoplasti hanno diverse proteine ​​come la fibrillina ed enzimi legati al metabolismo degli isoprenoidi.

Leucoplasti

I leucoplasti sono plastidi privi di pigmenti. Seguendo questa definizione, gli amiloplasti, gli oleoplasti e i proteinoplasti potrebbero essere classificati come varianti dei leucoplasti.

I leucoplasti si trovano nella maggior parte dei tessuti vegetali. Non hanno una cospicua membrana tilacoide e hanno pochi globuli di plasma.

Hanno funzioni metaboliche nelle radici, dove accumulano quantità significative di amido.

Gerontoplasts

Quando la pianta invecchia, si verifica una conversione dei cloroplasti in gerontoplasti. Durante il processo di senescenza, la membrana tilacoide si rompe, i globuli di plasma si accumulano e la clorofilla si rompe.

Ethioplasts

Quando le piante crescono in condizioni di scarsa illuminazione, i cloroplasti non si sviluppano correttamente e il plastide formato è chiamato etioplasto.

Gli etioplasti contengono granuli di amido e non possiedono la membrana tilacoide ampiamente sviluppata come nei cloroplasti maturi. Se le condizioni cambiano e c'è abbastanza luce, gli etioplasti possono trasformarsi in cloroplasti.

Riferimenti

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