PLASTOS: EGENSKAPER, STRUKTUR OCH TYPER - BIOLOGI - 2025

De plastid eller plastidiosson grupp orgánulas semiautonomous cell med varierande funktioner. De finns i celler av alger, mossor, ormbunkar, gymnospermer och angiospermer. Den mest anmärkningsvärda plastiden är kloroplasten, ansvarig för fotosyntes i växtceller.

Enligt deras morfologi och funktion finns det en stor variation av plastider: kromoplaster, leukoplaster, amyloplaster, etioplaster, oleoplaster, bland andra. Kromoplaster är specialiserade på lagring av karotenoidpigment, amyloplaster lagrar stärkelse och plastider som växer i mörkret kallas etioplaster.

Överraskande har plastider rapporterats i vissa parasitmaskar och i vissa marina blötdjur.

Generella egenskaper

Plastider är organeller som finns i växtceller täckta av ett dubbelt lipidmembran. De har sitt eget genom, en konsekvens av deras endosymbiotiska ursprung.

Det antyds att för cirka 1,5 miljarder år sedan en protoeukaryot cell uppslukade en fotosyntetisk bakterie, vilket gav upphov till den eukaryotiska avstamningen.

Evolutionärt kan tre linjer av plastider särskiljas: glaukofyterna, linjen av röda alger (rodoplaster) och linjen av gröna alger (kloroplaster). Den gröna linjen gav upphov till plastider från både alger och växter.

Det genetiska materialet har 120 till 160 kb – i högre växter– och är organiserat i en sluten och cirkulär molekyl av dubbelband-DNA.

En av de mest slående egenskaperna hos dessa organeller är deras förmåga att omvandla. Denna förändring sker tack vare närvaron av molekylära och miljömässiga stimuli. Till exempel, när en etioplast får solljus, syntetiserar den klorofyll och blir en kloroplast.

Förutom fotosyntes har plastider olika funktioner: syntes av lipider och aminosyror, lagring av lipider och stärkelse, funktion av stomata, färgning av växtstrukturer som blommor och frukter, och tyngduppfattning.

Strukturera

Alla plastider är omgivna av ett dubbelt lipidmembran och inuti har de små membranstrukturer som kallas thylakoider, vilket kan sträcka sig avsevärt i vissa typer av plastider.

Strukturen beror på typen av plastid, och varje variant kommer att beskrivas i detalj i nästa avsnitt.

typer

Det finns en serie plastider som uppfyller olika funktioner i växtceller. Gränsen mellan varje typ av plastid är emellertid inte särskilt tydlig, eftersom det finns en betydande interaktion mellan strukturerna och det finns möjlighet till interkonversion.

På liknande sätt, när man jämför olika celltyper, har det visat sig att plastidpopulationen inte är homogen. Bland de grundläggande typerna av plastider som finns i högre växter är följande:

Proplastids

Det är plastider som ännu inte har differentierats och ansvarar för att alla typer av plastider har sitt ursprung. De finns i växternas meristem, både i rötter och i stjälkar. De finns också i embryon och andra unga vävnader.

De är små strukturer, en eller två mikrometer långa och innehåller inget pigment. De har tylakoidmembranet och sina egna ribosomer. I fröna innehåller proplastidia stärkelsekorn som är en viktig reservkälla för embryot.

Antalet proplastidia per cell är varierande och mellan 10 och 20 av dessa strukturer kan hittas.

Fördelningen av proplastidia i processen för celldelning är avgörande för att meristema eller ett specifikt organ ska fungera korrekt. När ojämn segregering inträffar och en cell inte tar emot plastiderna är den avsedd för snabb död.

Därför ska strategin för att säkerställa en jämn uppdelning av plastiderna till dottercellerna vara homogent fördelad i cellcytoplasma.

På samma sätt måste proplastidier ärva av efterkommarna och är närvarande i bildandet av gameter.

kloroplaster

Klorplaster är de mest framstående och tydliga plastiderna i växtceller. Formen är oval eller sfäroidal och antalet varierar normalt mellan 10 och 100 kloroplaster per cell, även om det kan nå 200.

De är 5 till 10 um långa och 2 till 5 um bredd. De finns huvudsakligen i växternas blad, även om de kan finnas i bland annat stjälkar, bladblommor, omogna kronblad.

Kloroplaster utvecklas i växtstrukturer som inte är underjordiska, från proplastidia. Den mest märkbara förändringen är produktionen av pigment för att ta på sig den karakteristiska gröna färgen på denna organell.

Liksom de andra plastiderna är de omgiven av ett dubbelt membran och inuti har de ett tredje membransystem, tylakoiderna, inbäddade i stroma.

Thylakoider är skivformade strukturer som staplas i korn. På detta sätt kan kloroplasten strukturellt delas in i tre fack: utrymmet mellan membranen, stroma och luminen hos tylkoiden.

Liksom i mitokondrierna sker arv av kloroplast från föräldrar till barn av en av föräldrarna (uniparental) och de har sitt eget genetiska material.

Funktioner

I kloroplaster inträffar den fotosyntetiska processen, vilket gör att växter kan fånga ljuset från solen och omvandla det till organiska molekyler. I själva verket är kloroplaster de enda plastiderna med fotosyntetiska förmågor.

Denna process börjar i tylakoidmembranen med ljusfasen, i vilken enzymkomplexen och proteinerna som är nödvändiga för processen är förankrade. Det sista stadiet av fotosyntesen, eller mörk fas, inträffar i stroma.

amyloplaster

Amyloplaster är specialiserade på lagring av stärkelsekorn. De finns främst i reservvävnader från växter, såsom endosperm i frön och knölar.

De flesta amyloplaster bildas direkt från en protoplast under utvecklingen av organismen. Experimentellt har bildningen av amyloplaster uppnåtts genom att fytohormon-auxinet ersattes med cytokininer, vilket orsakar minskning av celldelningen och inducerar ansamling av stärkelse.

Dessa plastider är reservoarer för en mängd olika enzymer, liknar kloroplaster, även om de saknar klorofyll och fotosyntetiska maskiner.

Uppfattning av tyngdkraften

Amyloplaster är relaterade till svaret på känslan av tyngdkraften. I rötterna uppfattas gravitationen av cellerna i columella.

I denna struktur finns statoliterna, som är specialiserade amyloplaster. Dessa organeller är belägna längst ner i cellerna i columella, vilket indikerar tyngdkraften.

Statoliternas placering utlöser en serie signaler som leder till omfördelning av hormonet auxin, vilket orsakar tillväxten av strukturen till förmån för tyngdkraften.

Stärkelsegranulat

Stärkelse är en olöslig halvkristallin polymer som består av upprepande glukosenheter och producerar två typer av molekyler, amylopeptin och amylos.

Amylopeptin har en grenad struktur medan amylos är en linjär polymer och de ackumuleras i de flesta fall i en andel av 70% amylopeptin och 30% amylos.

Stärkelsegranulat har en ganska organiserad struktur, relaterad till amylopeptinkedjor.

I de amyloplaster som studerats från endospermen från spannmål varierar granulerna i diameter från 1 till 100 um, och det är möjligt att skilja mellan stora och små granulat som generellt syntetiseras i olika amyloplaster.

kromoplaster

Kromoplaster är mycket heterogena plastider som lagrar olika pigment i blommor, frukt och andra pigmenterade strukturer. Det finns också vissa vakuoler i celler som kan lagra pigment.

I angiospermer är det nödvändigt att ha någon mekanism för att locka djur som är ansvariga för pollinering; av detta skäl gynnar det naturliga urvalet ansamlingen av ljusa och attraktiva pigment i vissa växtstrukturer.

Generellt utvecklas kromoplaster från kloroplaster under fruktmognadsprocessen, där den gröna frukten får en karakteristisk färg över tid. Till exempel är omogna tomater gröna och när de är mogna är de ljusröda.

De viktigaste pigmenten som ackumuleras i kromoplaster är karotenoider, som kan variera och kan presentera olika färger. Karotener är orange, lykopen är röd och zeaxantin och violaxantin är gula.

Strukturernas slutliga färgning definieras av kombinationerna av nämnda pigment.

Oleoplasts

Plastider kan också lagra molekyler av lipid- eller proteinkaraktär. Oleoplaster kan lagra lipider i speciella kroppar som kallas plastoglobules.

Blommantennerna finns och deras innehåll frigörs på pollenkornets vägg. De är också mycket vanliga i vissa kaktusarter.

Dessutom har oleoplaster olika proteiner såsom fibrillin och enzymer relaterade till metabolismen av isoprenoider.

Leukoplasts

Leukoplaster är plastider utan pigment. Efter denna definition kunde amyloplaster, oleoplaster och proteinoplaster klassificeras som varianter av leukoplaster.

Leukoplaster finns i de flesta växtvävnader. De har inte ett iögonfallande tylakoidmembran och har få plasmakroppar.

De har metaboliska funktioner i rötterna, där de ackumulerar betydande mängder stärkelse.

Gerontoplasts

När växten åldras sker en omvandling av kloroplaster till gerontoplaster. Under senescensprocessen brister tylakoidmembranet, plasmakropparna samlas och klorofyll bryts ned.

Ethioplasts

När växter växer under svagt ljus förhållanden utvecklas kloroplasterna inte ordentligt och den bildade plastiden kallas en etioplast.

Etioplaster innehåller stärkelsekorn och har inte det omfattande utvecklade tylakoidmembranet som i mogna kloroplaster. Om förhållandena förändras och det finns tillräckligt med ljus, kan etioplaster utvecklas till kloroplaster.

referenser

1. Biswal, UC, & Raval, MK (2003). Klorooplastbiogenes: från proplastid till gerontoplast. Springer Science & Business Media.
2. Cooper, GM (2000). The Cell: A Molecular Approach. 2: a upplagan. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Klorplaster och andra plastmaterial. Finns på: ncbi.nlm.nih.gov
3. Gould, SB, Waller, RF, & McFadden, GI (2008). Plastid evolution. Årlig granskning av växtbiologi, 59, 491–517.
4. Lopez - Juez, E., & Pyke, KA (2004). Plastider släpptes ut: deras utveckling och deras integration i växtutvecklingen. International Journal of Developmental Biology, 49 (5–6), 557–577.
5. Pyke, K. (2009). Plastid biologi. Cambridge University Press.
6. Pyke, K. (2010). Plastid division. AoB Plants, plq016.
7. Wise, RR (2007). Mångfalden i plastidform och funktion. I strukturen och funktionen hos plastider (sid. 3–26). Springer, Dordrecht.