PLASTOS: ZNAČILNOSTI, ZGRADBA IN VRSTE - BIOLOGIJA - 2026

V plastid orgánulas filter ali plastidiosson semiautonomous celic z različnimi funkcijami. Najdemo jih v celicah alg, mahov, praproti, gymnosperms in angiospermov. Najbolj opazen plastid je kloroplast, odgovoren za fotosintezo v rastlinskih celicah.

Glede na njihovo morfologijo in delovanje je med drugim veliko različnih plastid: kromoplasti, levkoplasti, amiloplasti, etioplasti, oleoplasti. Kromoplasti so specializirani za shranjevanje karotenoidnih pigmentov, amiloplasti hranijo škrob in plastide, ki rastejo v temi, imenujemo etioplasti.

Presenetljivo je bilo, da so pri nekaterih parazitskih črvih in v nekaterih morskih mehkužcih poročali o plastidih.

Splošne značilnosti

Plastidi so organele, ki so prisotne v rastlinskih celicah, prekritih z dvojno lipidno membrano. Imajo svoj genom, kar je posledica njihovega endosimbiotskega izvora.

Predpostavlja se, da je pred približno 1,5 milijarde let protoevkariotska celica zajela fotosintezno bakterijo, kar je povzročilo evkariontsko rodovo.

Evolucijsko lahko ločimo tri vrstice plastid: glaukofite, rodove rdečih alg (rodoplasti) in rodove zelenih alg (kloroplasti). Zelena linija je povzročila plastide iz alg in rastlin.

Genetski material ima od 120 do 160 kb - v višjih rastlinah - in je organiziran v zaprti in krožni molekuli dvopasovne DNK.

Ena najbolj presenetljivih značilnosti teh organelov je njihova zmožnost preoblikovanja. Do te spremembe pride zaradi prisotnosti molekulskih in okoljskih dražljajev. Na primer, ko etioplast prejme sončno svetlobo, sintetizira klorofil in postane kloroplast.

Poleg fotosinteze plastidi izpolnjujejo različne funkcije: sintezo lipidov in aminokislin, skladiščenje lipidov in škroba, delovanje želodcev, barvanje rastlinskih struktur, kot so cvetovi in ​​plodovi, ter zaznavanje težnosti.

Struktura

Vsi plastidi so obdani z dvojno lipidno membrano, v notranjosti pa imajo majhne membranske strukture, imenovane tilakoidi, ki se pri nekaterih vrstah plastid lahko precej razširijo.

Struktura je odvisna od vrste plastida, vsaka varianta pa bo podrobno opisana v naslednjem razdelku.

Vrste

Obstaja vrsta plastid, ki v rastlinskih celicah izpolnjujejo različne funkcije. Vendar meja med posamezno vrsto plastida ni zelo jasna, saj obstaja pomembna interakcija med strukturami in obstaja možnost medsebojne pretvorbe.

Podobno je pri primerjavi različnih vrst celic ugotovljeno, da populacija plastid ni homogena. Med osnovnimi vrstami plastid, ki jih najdemo v višjih rastlinah, so naslednje:

Proplastid

To so plastidi, ki še niso bili diferencirani in so odgovorni za nastanek vseh vrst plastid. Najdemo jih v meristemih rastlin, tako v koreninah kot v steblih. So tudi v zarodkih in drugih mladih tkivih.

So majhne strukture, dolge en ali dva mikrometra in ne vsebujejo nobenega pigmenta. Imajo tilakoidno membrano in lastne ribosome. V semenih proplastidija vsebuje zrna škroba, ki so pomemben rezervni vir zarodka.

Število proplastidij na celico je spremenljivo in med 10 in 20 teh struktur lahko najdemo.

Porazdelitev proplastidije v procesu delitve celic je bistvenega pomena za pravilno delovanje meristemov ali določenega organa. Ko pride do neenakomerne segregacije in celica ne prejme plastid, je namenjena hitri smrti.

Zato mora biti strategija za zagotavljanje pravične delitve plastidov na hčerinske celice homogeno razporejena v celični citoplazmi.

Prav tako morajo proplastidijo podedovati potomci in so prisotni pri tvorbi gameta.

Kloroplasti

Kloroplasti so najbolj vidni in vidni plastidi rastlinskih celic. Njegova oblika je ovalna ali sferična in število se običajno giblje med 10 in 100 kloroplasti na celico, čeprav lahko doseže 200.

Dolge so 5 do 10 µm in širine 2 do 5 µm. Nahajajo se predvsem v listih rastlin, čeprav so med drugim lahko prisotni v steblih, pecljih, nezrelih cvetnih listih.

Kloroplasti se razvijejo v rastlinskih strukturah, ki niso pod zemljo, od proplastidije. Najbolj opazna sprememba je proizvodnja pigmentov, da prevzame značilno zeleno barvo tega organele.

Tako kot drugi plastidi so tudi oni obdani z dvojno membrano in v notranjosti imajo tretji membranski sistem, tilakoide, vgrajene v stromo.

Tilakoidi so diskovne strukture, ki so zložene v zrna. Na ta način lahko kloroplast strukturno razdelimo na tri predelke: prostor med membranami, stromo in lumen tilakoida.

Tako kot v mitohondrijah deduje kloroplaste od staršev do otrok eden od staršev (enoparentalno) in imajo svoj genetski material.

Lastnosti

V kloroplastih pride do fotosintetskega procesa, ki rastlinam omogoča, da zajemajo svetlobo iz sonca in jo pretvorijo v organske molekule. V bistvu so kloroplasti edini plastidi s fotosintetskimi sposobnostmi.

Ta proces se začne v tilakoidnih membranah s svetlobno fazo, v kateri so zasidrani encimski kompleksi in proteini, potrebni za postopek. Končna stopnja fotosinteze ali temna faza se pojavi v stromi.

Amiloplasti

Amiloplasti so specializirani za skladiščenje škrobnih zrn. Najdemo jih večinoma v rezervnih tkivih rastlin, kot je endosperm v semenih in gomoljih.

Večina amiloplastov nastane neposredno iz protoplasta med telesnim razvojem. Eksperimentalno je nastajanje amiloplastov doseženo z nadomeščanjem fitohormonskega auksina s citokinini, kar povzroči zmanjšanje delitve celic in povzroči kopičenje škroba.

Ti plastidi so rezervoar za najrazličnejše encime, podobne kloroplastom, čeprav jim primanjkuje klorofila in fotosintetskih strojev.

Zaznavanje težnosti

Amiloplasti so povezani z odzivom na občutek težnosti. V koreninah celice kolumele zaznajo občutek težnosti.

V tej strukturi so statoliti, ki so specializirani amiloplasti. Te organele se nahajajo na dnu celic kolumele, kar kaže na občutek teže.

Položaj statolitov sproži vrsto signalov, ki vodijo do prerazporeditve hormona avksina, kar povzroči rast strukture v korist gravitacije.

Škrobna zrnca

Škrob je netopni polkristalni polimer, sestavljen iz ponavljajočih se glukoznih enot, ki tvorijo dve vrsti molekul, amilopeptin in amilozo.

Amilopeptin ima razvejano strukturo, medtem ko je amiloza linearni polimer in se v večini primerov kopičijo v razmerju 70% amilopeptina in 30% amiloze.

Škrobne granule imajo dokaj organizirano strukturo, povezane z amilopeptinimi verigami.

V amiloplastih, preučenih iz endosperma žit, se zrnca spreminjajo v premeru od 1 do 100 µm in jih lahko ločimo med velikimi in majhnimi zrnci, ki se na splošno sintetizirajo v različnih amiloplastih.

Kromoplasti

Kromoplasti so visoko heterogeni plastidi, ki hranijo različne pigmente v cvetovih, plodovih in drugih pigmentiranih strukturah. Tudi v celicah obstajajo določene vakuole, ki lahko hranijo pigmente.

Pri angiospermih je treba imeti nekaj mehanizma, da bi pritegnili živali, odgovorne za opraševanje; zaradi tega je naravna selekcija naklonjena nabiranju svetlih in privlačnih pigmentov v nekaterih rastlinskih strukturah.

Na splošno se kromoplasti med postopkom zorenja plodov razvijejo iz kloroplastov, kjer zeleni plodovi sčasoma dobijo značilno barvo. Na primer, nezreli paradižniki so zeleni, ko zorijo, pa so svetlo rdeči.

Glavni pigmenti, ki se kopičijo v kromoplastih, so karotenoidi, ki so spremenljivi in ​​lahko predstavljajo različne barve. Karoteni so oranžni, likopen rdeči, zeaksantin in violaksantin pa rumeni.

Končno obarvanje struktur je določeno s kombinacijami omenjenih pigmentov.

Oleoplasti

Plastidi so sposobni tudi shranjevati molekule lipidne ali beljakovinske narave. Oleoplasti lahko shranijo lipide v posebna telesa, imenovana plastoglobuli.

Cvetlične antene najdemo in njihova vsebina se sprošča na steni cvetnega prahu. Zelo pogosti so tudi pri določenih vrstah kaktusov.

Poleg tega imajo oleoplasti različne beljakovine, kot so fibrilin in encimi, povezani s presnovo izoprenoidov.

Levkoplasti

Leukoplasti so plastidi, brez ličil. Po tej definiciji bi se lahko amiloplasti, oleoplasti in proteinoplasti uvrstili med različice levkoplastov.

Levkoplasti najdemo v večini rastlinskih tkiv. Nimajo vidne tilakoidne membrane in imajo malo plazemskih globusov.

Presnovne funkcije imajo v koreninah, kjer kopičijo znatne količine škroba.

Gerontoplasti

Ko rastlina ostari, pride do pretvorbe kloroplastov v gerontoplaste. Med postopkom senescence se ruši tilakoidna membrana, nabirajo se plazemski globusi in razpada klorofil.

Etioplasti

Ko rastline rastejo v slabi svetlobi, se kloroplasti ne razvijejo pravilno in nastali plastid imenujemo etioplast.

Etioplasti vsebujejo škrobna zrna in nimajo razvitih tilakoidnih membran kot v zrelih kloroplastih. Če se pogoji spremenijo in je dovolj svetlobe, se lahko etioplasti razvijejo v kloroplaste.

Reference

1. Biswal, UC in Raval, MK (2003). Biogeneza kloroplasta: od proplastida do gerontoplasta. Springer Science & Business Media.
2. Cooper, GM (2000). Celica: Molekularni pristop. 2. izdaja Sunderland (MA): Sinauer Associates. Kloroplasti in drugi plastisti. Dostopno na: ncbi.nlm.nih.gov
3. Gould, SB, Waller, RF, McFadden, GI (2008). Plastidna evolucija. Letni pregled biološke rastline, 59, 491–517.
4. Lopez - Juez, E., in Pyke, KA (2004). Plastidi so se sprostili: njihov razvoj in vključevanje v razvoj rastlin. International Journal of Developmental Biology, 49 (5–6), 557–577.
5. Pyke, K. (2009). Plastidna biologija. Cambridge University Press.
6. Pyke, K. (2010). Delitev na Plastid. AoB rastline, plq016.
7. Wise, RR (2007). Raznolikost oblike in funkcije plastida. V strukturi in funkciji plastid (str. 3–26). Springer, Dordrecht.