Χαρακτηριστικά, δομή και τύποι του Plastos

Το πλαστικό ή plastidiosson μια ομάδα ημιαυτόνομων κυττάρων organelles με ποικίλες λειτουργίες. Βρίσκονται σε άλγη, βρύα, φτέρη, γυμνόσπερμο και κύτταρα αγγειοσπέρματος. Το πιο αξιοσημείωτο πλαστίδιο είναι ο χλωροπλάστης, υπεύθυνος για τη φωτοσύνθεση στα φυτικά κύτταρα.

Σύμφωνα με τη μορφολογία και τη λειτουργία του, υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία από πλαστίδια: χρωμοπλάστες, λευκοπλάστες, αμυλοπλάστες, ετιόπλαστος, ελαιοπλάστες, μεταξύ άλλων. Οι χρωμοπλάστες ειδικεύονται στην αποθήκευση των καροτενοειδών χρωστικών ουσιών, οι αμυλοπλάστες αποθηκεύουν άμυλο και οι πλαστίδες που αναπτύσσονται στο σκοτάδι ονομάζονται ετιόπλαστο.

Παραδόξως, έχουν αναφερθεί πλαστίδια σε ορισμένους παρασιτικούς σκώληκες και σε ορισμένα θαλάσσια μαλάκια.

Ευρετήριο

• 1 Γενικά χαρακτηριστικά
• 2 Δομή
• 3 τύποι
  • 3.1 Προπλασίδια
  • 3.2 Χλωροπλάστες
  • 3.3 Αμυλοπλάστες
  • 3.4 Χρωμοπλάστες
  • 3.5 Ολαιοπλάστες
  • 3.6 Leucoplastos
  • 3.7 Γεροντοπλάστος
  • 3.8 Αιθιοπλάστες
• 4 Αναφορές

Γενικά χαρακτηριστικά

Τα πλαστίδια είναι οργανίδια παρόντα σε φυτικά κύτταρα επικαλυμμένα με διπλή λιπιδική μεμβράνη. Έχουν το δικό τους γονιδίωμα, συνέπεια της ενδοσυμμυωτικής τους προέλευσης.

Προτείνεται ότι πριν από περίπου 1,5 δισεκατομμύρια χρόνια ένα κύτταρο πρωτοευακαρυδίου κατάπινε ένα φωτοσυνθετικό βακτήριο, προκαλώντας την ευκαριωτική σειρά.

Εξελικτικά υπάρχουν τρεις γραμμές του πλαστίδια: οι glaucofitas, η γενεαλογία της κόκκινα άλγη (rodoplastos) και γενεαλογία των πράσινων αλγών (χλωροπλάστες). Η πράσινη γραμμή προέκυψε από τα πλαστίδια τόσο των φυκών όσο και των φυτών.

Το γενετικό υλικό έχει 120 έως 160 kb - σε ανώτερα φυτά - και οργανώνεται σε ένα κλειστό και κυκλικό μόριο DNA διπλής έλικας.

Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά αυτών των organelles είναι η ικανότητα να αλληλομετατρέπονται. Αυτή η αλλαγή συμβαίνει χάρη στην παρουσία μοριακών και περιβαλλοντικών ερεθισμάτων. Για παράδειγμα, όταν ένας Αιθιοπλάστης δέχεται ηλιακό φως, συνθέτει χλωροφύλλη και γίνεται χλωροπλάστης.

Εκτός από την φωτοσύνθεση, πλαστίδια διάφορες λειτουργίες: σύνθεση των λιπιδίων και αμινοξέων, αποθήκευση λιπιδίων και αμύλου, τρέχει στόματα, χρωστικές φυτών δομές όπως τα λουλούδια και φρούτα, και αντιληπτή η σοβαρότητα.

Δομή

Όλα τα πλαστίδια περιβάλλουν μια διπλή λιπιδική μεμβράνη και μέσα τους έχουν μικρές μεμβρανώδεις δομές που ονομάζονται θυλακοειδή, τα οποία μπορούν να επεκταθούν σημαντικά σε ορισμένους τύπους πλαστιδίων.

Η δομή εξαρτάται από τον τύπο του πλαστίδιου και κάθε παραλλαγή θα περιγραφεί λεπτομερώς στην επόμενη ενότητα.

Τύποι

Υπάρχει μια σειρά plastids που εκπληρώνουν διαφορετικές λειτουργίες στα φυτικά κύτταρα. Ωστόσο, το όριο μεταξύ κάθε τύπου plastid δεν είναι πολύ σαφές, δεδομένου ότι υπάρχει μια σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ των δομών και υπάρχει η δυνατότητα της αλληλομετατροπής.

Κατά τον ίδιο τρόπο, όταν συγκρίνεται μεταξύ διαφορετικών τύπων κυττάρων, διαπιστώνεται ότι ο πληθυσμός πλαστιδίων δεν είναι ομοιογενής. Μεταξύ των βασικών τύπων πλαστίδων που βρίσκονται στα ανώτερα φυτά είναι τα ακόλουθα:

Προπλαστίδια

Είναι πλαστίδες που δεν έχουν ακόμη διαφοροποιηθεί και είναι υπεύθυνες για την παραγωγή όλων των τύπων πλαστιδίων. Βρίσκονται στα μερίσματα των φυτών, τόσο στις ρίζες όσο και στους μίσχους. Είναι επίσης σε έμβρυα και σε άλλους νέους ιστούς.

Είναι μικρές κατασκευές, μήκους ενός ή δύο μικρομέτρων και δεν περιέχουν καμία χρωστική ουσία. Έχουν τη θυλακοειδή μεμβράνη και τα δικά τους ριβοσώματα. Στους σπόρους, οι προπλασίες περιέχουν αμύλου, αποτελώντας σημαντική πηγή εφεδρείας για το έμβρυο.

Ο αριθμός των προπλαστιδίων ανά κύτταρο είναι μεταβλητός και μπορεί να βρεθεί μεταξύ 10 και 20 αυτών των δομών.

Η κατανομή των προπλαστιδίων στη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης είναι απαραίτητη για την ορθή λειτουργία των μεριστών ή ενός συγκεκριμένου οργάνου. Όταν συμβαίνει άνισος διαχωρισμός και ένα κύτταρο δεν λαμβάνει τα πλασίδια, προορίζεται για γρήγορο θάνατο.

Επομένως, η στρατηγική για την εξασφάλιση δίκαιης κατανομής των πλαστιδίων στα θυγατρικά κύτταρα πρέπει να κατανέμεται ομοιογενώς στο κυτταρόπλασμα.

Ομοίως, τα προπλαστίδια πρέπει να κληρονομηθούν από τους απογόνους και να είναι παρόντα στο σχηματισμό των γαμετών.

Χλωροπλάστες

Οι χλωροπλάστες είναι τα πιο εμφανή και εμφανή πλαστίδια των φυτικών κυττάρων. Το σχήμα του είναι ωοειδές ή σφαιροειδές και ο αριθμός συνήθως κυμαίνεται από 10 έως 100 χλωροπλάστες ανά κύτταρο, αν και μπορεί να φτάσει τα 200.

Μετρούνται από 5 έως 10 μm σε μήκος και από 2 έως 5 μm σε πλάτος. Βρίσκονται κυρίως στα φύλλα των φυτών, αν και μπορούν να είναι παρόντα σε μίσχους, μίσχους, ανώριμα πέταλα, μεταξύ άλλων.

Οι χλωροπλάστες αναπτύσσονται στις δομές του φυτού που δεν είναι υπόγεια, από τις προπλασίες. Η πιο περίφημη αλλαγή είναι η παραγωγή χρωστικών, για να πάρει το πράσινο χρώμα που είναι χαρακτηριστικό αυτού του οργανιδίου.

Όπως και τα άλλα πλαστίδια, περιβάλλουν μια διπλή μεμβράνη και μέσα τους έχουν ένα τρίτο μεμβρανώδες σύστημα, τα θυλακοειδή, ενσωματωμένα στο στρώμα.

Τα τιλακοειδή είναι δισκοειδείς δομές που στοιβάζονται σε κόκκους. Με αυτό τον τρόπο, ο χλωροπλάστης μπορεί να χωριστεί δομικά σε τρία διαμερίσματα: χώρος μεταξύ των μεμβρανών, το στρώμα και τον αυλό του θυλακοειδούς.

Όπως και στα μιτοχόνδρια, η κληρονομιά των χλωροπλαστών από γονείς σε παιδιά συμβαίνει από την πλευρά ενός από τους γονείς (uniparental) και έχουν το δικό τους γενετικό υλικό.

Λειτουργίες

Σε χλωροπλάστες, εμφανίζεται η φωτοσυνθετική διαδικασία, η οποία επιτρέπει στα φυτά να συλλαμβάνουν το φως από τον ήλιο και να τα μετατρέπουν σε οργανικά μόρια. Στην πραγματικότητα, οι χλωροπλάστες είναι οι μόνοι πλαστίδες με φωτοσυνθετικές δυνατότητες.

Αυτή η διαδικασία ξεκινά στις μεμβράνες των θυλακοειδών με την ελαφρά φάση, στην οποία αγκυρώνονται τα ενζυματικά σύμπλοκα και οι πρωτεΐνες που είναι απαραίτητες για τη διαδικασία. Το τελικό στάδιο της φωτοσύνθεσης, ή σκοτεινή φάση, εμφανίζεται στο στρώμα.

Αμυλοπλάστες

Οι αμυλοπλάστες εξειδικεύονται στην αποθήκευση αμυλούχων κόκκων. Βρίσκονται κυρίως στους εφεδρικούς ιστούς των φυτών, όπως το ενδοσπέρμιο στους σπόρους και τους κονδύλους.

Οι περισσότεροι αμυλοπλάστες σχηματίζονται απευθείας από ένα πρωτόπλασμα κατά την ανάπτυξη του οργανισμού. Πειραματικά επιτευχθεί σχηματισμός αμυλοπλάστες φυτοορμόνη αυξίνη αντικαθιστώντας κυτοκινίνη, προκαλώντας διαίρεση μειωμένη κυτταρική και επάγει τη συσσώρευση αμύλου.

Αυτά τα πλαστίδια είναι δεξαμενές μιας ευρείας ποικιλίας ενζύμων, παρόμοια με τους χλωροπλάστες, αν και δεν διαθέτουν χλωροφύλλη και ο φωτοσυνθετικός μηχανισμός.

Η αντίληψη της σοβαρότητας

Οι αμυλοπλάστες σχετίζονται με την ανταπόκριση στην αίσθηση της βαρύτητας. Στις ρίζες, η αίσθηση της βαρύτητας γίνεται αντιληπτή από τα κύτταρα της κολουμέλας.

Σε αυτή τη δομή υπάρχουν statoliths, οι οποίοι είναι εξειδικευμένοι αμυλοπλάστες. Αυτά τα οργανίδια βρίσκονται στον πυθμένα των κυττάρων της κολουμέλας, υποδεικνύοντας την αίσθηση της βαρύτητας.

Η θέση των στάτολιθων προκαλεί μια σειρά σημάτων που οδηγούν στην ανακατανομή της αυξητικής ορμόνης, προκαλώντας την ανάπτυξη της δομής υπέρ της βαρύτητας.

Κόκκοι αμύλου

Το άμυλο είναι ένα ημικρυσταλλικό αδιάλυτο πολυμερές που σχηματίζεται από επαναλαμβανόμενες μονάδες γλυκόζης, παράγοντας δύο τύπους μορίων, αμυλοπηκτίνη και αμυλόζη..

Η αμυλοπηκτίνη έχει μία διακλαδισμένη δομή, ενώ η αμυλόζη είναι ένα γραμμικό πολυμερές και συσσωρεύονται στις περισσότερες περιπτώσεις σε μία αναλογία 70% αμυλοπηκτίνη και 30% αμυλόζη.

Οι κόκκοι αμύλου έχουν μια αρκετά οργανωμένη δομή, που σχετίζεται με αλυσίδες αμυλοπηκτίνης.

Σε αμυλοπλάστες μελετηθεί από ενδοσπέρμιο δημητριακά, οι κόκκοι ποικίλουν σε διάμετρο από 1 έως 100 μπι, και μπορούν να διακρίνουν μεταξύ μεγάλων και μικρών κόκκων γενικά συντίθενται σε διαφορετικές αμυλοπλάστες.

Χρωμοπλάστες

Οι χρωμοπλάστες είναι πολύ ετερογενή πλαστίδια που αποθηκεύουν διαφορετικές χρωστικές σε λουλούδια, φρούτα και άλλες χρωματισμένες δομές. Επίσης, υπάρχουν ορισμένα κενοτόπια στα κύτταρα που μπορούν να αποθηκεύσουν χρωστικές ουσίες.

Στα αγγειοσπερφάγια είναι απαραίτητο να υπάρχει κάποιος μηχανισμός για την προσέλκυση των ζώων που είναι υπεύθυνα για την επικονίαση. για αυτό το λόγο, η φυσική επιλογή ευνοεί τη συσσώρευση φωτεινών και ελκυστικών χρωστικών σε ορισμένες φυτικές δομές.

Γενικά, οι χρωμοπλάστες αναπτύσσονται από χλωροπλάστες κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ωρίμανσης φρούτων, όπου τα πράσινα φρούτα παίρνουν ένα χαρακτηριστικό χρώμα με την πάροδο του χρόνου. Για παράδειγμα, οι ανώριμες ντομάτες είναι πράσινες και όταν είναι ώριμες είναι έντονο κόκκινο.

Οι κύριες χρωστικές ουσίες που συσσωρεύονται στα χρωμοπλάστες είναι τα καροτενοειδή, τα οποία είναι μεταβλητά και παρουσιάζουν διαφορετικά χρώματα. Τα καροτένια είναι πορτοκαλί, το λυκοπένιο είναι κόκκινο και η ζεαξανθίνη και η βιλαξαξανίνη είναι κίτρινα.

Ο τελικός χρωματισμός των δομών ορίζεται από τους συνδυασμούς των εν λόγω χρωστικών ουσιών.

Ολαιοπλάστες

Τα πλασίδια είναι επίσης ικανά να αποθηκεύουν μόρια λιπιδίων ή πρωτεϊνών. Οι ελαιοπλάστες είναι ικανές να αποθηκεύουν λιπίδια σε ειδικούς φορείς που ονομάζονται πλαστογλοβουλούς.

Οι φυτικές κεραίες βρίσκονται και το περιεχόμενό τους απελευθερώνεται στον τοίχο των κόκκων γύρης. Είναι επίσης πολύ κοινά σε ορισμένα είδη κάκτων.

Επιπλέον, οι ελαιοπλάστες έχουν διαφορετικές πρωτεΐνες όπως ινιμπριλίνη και ένζυμα που σχετίζονται με τον μεταβολισμό των ισοπρενοειδών.

Leucoplastos

Οι λευκοπλάστες είναι πλαστιδίων χωρίς χρωστικές ουσίες. Μετά από αυτόν τον ορισμό, αμυλοπλάστες, ελαιοπλάστες και πρωτεϊνοπλάστες θα μπορούσαν να ταξινομηθούν ως παραλλαγές των λευκοπλαστών.

Τα λευκοπλάστες βρίσκονται στους περισσότερους φυτικούς ιστούς. Δεν έχουν εμφανή θυλακοειδή μεμβράνη και έχουν λίγες πλαστρογλοβουλίνες.

Έχουν μεταβολικές λειτουργίες στις ρίζες, όπου συσσωρεύουν σημαντικές ποσότητες αμύλου.

Γεροντοπλάστος

Όταν το φυτό ωριμάσει, μια μετατροπή των χλωροπλαστών λαμβάνει χώρα σε gerontoplastos. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας γήρανσης, η θυλακοειδής μεμβράνη θραύεται, συσσωρεύονται κύτταρα plastogli και αποικοδομείται η χλωροφύλλη.

Etioplastos

Όταν τα φυτά μεγαλώνουν σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, οι χλωροπλάστες δεν αναπτύσσονται σωστά και το σχηματιζόμενο πλαστίδιο ονομάζεται αιθιόπλαστο.

Οι αιτιοπλάστες περιέχουν κόκκους αμύλου και δεν διαθέτουν τη μεμβράνη του θυλακοειδούς που αναπτύσσεται ευρέως όπως στους ώριμους χλωροπλάστες. Αν οι συνθήκες αλλάξουν και υπάρχει αρκετό φως, οι etioplastos μπορούν να αναπτυχθούν σε χλωροπλάστες.

Αναφορές

1. Biswal, U. C. & Raval, Μ. Κ. (2003). Βιογένεση χλωροπλάστης: από προπλαστίδη έως γεροντοπλάστη. Springer Science & Business Media.
2. Cooper, G.M. (2000). Το κύτταρο: μια μοριακή προσέγγιση. 2η έκδοση. Σάντερλαντ (ΜΑ): Sinauer Associates. Χλωροπλάστες και άλλοι πλαστίδες. Διατίθεται στη διεύθυνση: ncbi.nlm.nih.gov
3. Gould, S. Β., Waller, R.F. & McFadden, G.I. (2008). Εξέλιξη πλασιδίων. Ετήσια επισκόπηση της φυτικής βιολογίας, 59, 491-517.
4. Lopez-Juez, Ε., & Pyke, Κ. Α. (2004). Απελευθερώθηκαν οι πλαστίδες: η ανάπτυξή τους και η ενσωμάτωσή τους στην ανάπτυξη των φυτών. Διεθνής Εφημερίδα της Αναπτυξιακής Βιολογίας, 49(5-6), 557-577.
5. Pyke, Κ. (2009). Plastid biology. Cambridge University Press.
6. Pyke, Κ. (2010). Πλαστιδική διαίρεση. AoB Φυτά, plq016.
7. Wise, R. R. (2007). Η ποικιλομορφία της μορφής και της λειτουργίας του πλαστίδιου. Στο Η δομή και η λειτουργία των πλαστίδων (σελ. 3-26). Σπρινγκέρ, Ντόρντρεχτ.