PLASTOS: VLASTNOSTI, ŠTRUKTÚRA A TYPY - BIOLÓGIE

Tieto plastid alebo plastidiosson skupina orgánulas semiautonomous buniek s rôznou funkciou. Nachádzajú sa v bunkách rias, machov, papradí, gymnosperiem a angiospermov. Najvýznamnejším plastidom je chloroplast, ktorý je zodpovedný za fotosyntézu v rastlinných bunkách.

Podľa ich morfológie a funkcie je medzi plastmi veľké množstvo: chromoplasty, leukoplasty, amyloplasty, etioplasty, oleoplasty. Chromoplasty sa špecializujú na skladovanie karotenoidových pigmentov, amyloplasty ukladajú škrob a plastidy, ktoré rastú v tme, sa nazývajú etioplasty.

Prekvapivo boli hlásené plastidy u niektorých parazitických červov a u niektorých morských mäkkýšov.

Všeobecné charakteristiky

Plastidy sú organely prítomné v rastlinných bunkách pokryté dvojitou lipidovou membránou. Majú svoj vlastný genóm, ktorý je dôsledkom ich endosymbiotického pôvodu.

Predpokladá sa, že asi pred 1,5 miliardami rokov protoeukaryotická bunka pohltila fotosyntetickú baktériu, čo viedlo k vzniku eukaryotickej línie.

Evolučné je možné rozlíšiť tri línie plastidov: glaukofyty, líniu červených rias (rodoplasty) a líniu zelených rias (chloroplasty). Zelená línia dala vznik plastidom z rias a rastlín.

Genetický materiál má vo vyšších rastlinách 120 až 160 kb a je usporiadaný v uzavretej a kruhovej molekule dvojpásmovej DNA.

Jednou z najvýraznejších charakteristík týchto organel je ich schopnosť vzájomnej premeny. K tejto zmene dochádza vďaka prítomnosti molekulárnych a environmentálnych stimulov. Napríklad, keď etioplast dostane slnečné svetlo, syntetizuje chlorofyl a stáva sa chloroplastom.

Plastidy plnia okrem fotosyntézy rôzne funkcie: syntéza lipidov a aminokyselín, ukladanie lipidov a škrobu, fungovanie stómov, sfarbenie štruktúr rastlín, ako sú kvety a ovocie, a vnímanie gravitácie.

štruktúra

Všetky plastidy sú obklopené dvojitou lipidovou membránou a vo vnútri majú malé membránové štruktúry nazývané tylakoidy, ktoré sa môžu v niektorých typoch plastidov značne rozšíriť.

Štruktúra závisí od typu plastidu a každý variant bude podrobne opísaný v nasledujúcej časti.

druhy

Existuje rad plastidov, ktoré plnia rôzne funkcie v rastlinných bunkách. Hranica medzi každým typom plastidu nie je príliš jasná, pretože medzi štruktúrami existuje významná interakcia a existuje možnosť vzájomnej premeny.

Podobne sa pri porovnaní rôznych typov buniek zistilo, že plastická populácia nie je homogénna. Medzi základné typy plastidov nachádzajúcich sa vo vyšších rastlinách patria:

Proplastids

Sú to plastidy, ktoré ešte neboli diferencované a sú zodpovedné za pôvod všetkých druhov plastidov. Nachádzajú sa v meristémoch rastlín, v koreňoch aj v stonkách. Sú tiež v embryách a iných mladých tkanivách.

Sú to malé štruktúry, dlhé jeden alebo dva mikrometre a neobsahujú žiadny pigment. Majú tylakoidnú membránu a svoje vlastné ribozómy. V semenách proplastídia obsahujú zrná škrobu, ktoré sú dôležitým rezervným zdrojom pre embryo.

Počet proplastídií na bunku je variabilný a je možné nájsť medzi 10 a 20 týchto štruktúr.

Distribúcia proplastídií v procese bunkového delenia je nevyhnutná pre správne fungovanie meristémov alebo špecifického orgánu. Ak dôjde k nerovnomernej segregácii a bunka nedostane plastidy, je určená na rýchlu smrť.

Stratégia na zabezpečenie rovnomerného rozdelenia plastidov na dcérske bunky sa musí v bunkovej cytoplazme homogénne rozdeliť.

Podobne proplastídia musia byť zdedené potomkami a sú prítomné vo formovaní gamét.

chloroplasty

Chloroplasty sú najvýznamnejšie a nápadné plastidy rastlinných buniek. Jeho tvar je oválny alebo sféroidný a počet sa obyčajne mení medzi 10 a 100 chloroplastami na bunku, hoci môže dosiahnuť 200.

Sú dlhé 5 až 10 um a šírky 2 až 5 um. Nachádzajú sa hlavne v listoch rastlín, hoci sa môžu vyskytovať okrem iného v stonkách, stopkách, nezrelých lístkoch.

Chloroplasty sa vyvíjajú v rastlinných štruktúrach, ktoré nie sú pod zemou, z proplastídií. Najvýraznejšou zmenou je výroba pigmentov, ktorá prevezme charakteristickú zelenú farbu tejto organely.

Rovnako ako ostatné plastidy sú obklopené dvojitou membránou a vo vnútri majú tretí membránový systém, tylakoidy, zabudovaný do strómy.

Thylakoidy sú diskovité štruktúry, ktoré sú naskladané na zrná. Týmto spôsobom môže byť chloroplast štruktúrne rozdelený do troch kompartmentov: priestor medzi membránami, stromami a lúmenom tylakoidu.

Rovnako ako v mitochondriách, dedenie chloroplastov od rodičov k deťom sa vyskytuje u jedného z rodičov (bez rodičov) a majú svoj vlastný genetický materiál.

Vlastnosti

V chloroplastoch dochádza k fotosyntetickému procesu, ktorý umožňuje rastlinám zachytiť svetlo zo slnka a premeniť ho na organické molekuly. V skutočnosti sú chloroplasty jediné plastidy s fotosyntetickými schopnosťami.

Tento proces začína v tylakoidných membránach so svetelnou fázou, v ktorej sú ukotvené enzýmové komplexy a proteíny potrebné na tento proces. Posledné štádium fotosyntézy alebo temnej fázy sa vyskytuje v stróme.

amyloplastů

Amyloplasty sa špecializujú na skladovanie škrobových zŕn. Nachádzajú sa väčšinou v rezervných tkanivách rastlín, ako je endosperm v semenách a hľúzach.

Väčšina amyloplastov sa vytvára priamo z protoplastov počas vývoja organizmu. Experimentálne sa tvorba amyloplastov dosiahla nahradením fytohormónového auxínu cytokinínmi, čo spôsobilo zníženie bunkového delenia a indukciu akumulácie škrobu.

Tieto plastidy sú rezervoármi pre celý rad enzýmov, podobných chloroplastom, hoci im chýba chlorofyl a fotosyntetický aparát.

Vnímanie gravitácie

Amyloplasty súvisia s reakciou na pocit gravitácie. V koreňoch je pocit gravitácie vnímaný bunkami kolumely.

V tejto štruktúre sú statolity, ktoré sú špecializovanými amyloplastami. Tieto organely sa nachádzajú v spodnej časti buniek kolumely, čo naznačuje gravitačný pocit.

Poloha statolitov spúšťa sériu signálov, ktoré vedú k redistribúcii hormónu auxínu, čo spôsobuje rast štruktúry v prospech gravitácie.

Škrobové granule

Škrob je nerozpustný semikryštalický polymér vyrobený z opakujúcich sa jednotiek glukózy, produkujúcich dva typy molekúl, amylopeptín a amylózu.

Amylopeptín má rozvetvenú štruktúru, zatiaľ čo amylóza je lineárny polymér a vo väčšine prípadov sa hromadí v pomere 70% amylopeptínu a 30% amylózy.

Granule škrobu majú pomerne organizovanú štruktúru súvisiacu s amylopeptínovými reťazcami.

V amyloplastoch študovaných z endospermu obilnín sa priemer granúl mení od 1 do 100 um a je možné rozlišovať medzi veľkými a malými granulami, ktoré sa všeobecne syntetizujú v rôznych amyloplastoch.

chromoplasty

Chromoplasty sú vysoko heterogénne plastidy, ktoré ukladajú rôzne pigmenty do kvetov, ovocia a iných pigmentovaných štruktúr. V bunkách sú tiež určité vakuoly, ktoré môžu ukladať pigmenty.

V angiospermách je potrebné mať určitý mechanizmus na prilákanie zvierat zodpovedných za opelenie; z tohto dôvodu prírodný výber uprednostňuje hromadenie jasných a atraktívnych pigmentov v niektorých rastlinných štruktúrach.

Vo všeobecnosti sa chromoplasty vyvíjajú z chloroplastov počas procesu dozrievania ovocia, keď zelené ovocie časom nadobúda charakteristickú farbu. Napríklad nezrelé paradajky sú zelené a keď sú zrelé, sú jasne červené.

Hlavnými pigmentmi, ktoré sa hromadia v chromoplastoch, sú karotenoidy, ktoré sú variabilné a môžu mať rôzne farby. Karotény sú oranžové, lykopén je červený a zeaxantín a violaxantín sú žlté.

Konečné zafarbenie štruktúr je definované kombináciou uvedených pigmentov.

Oleoplasts

Plastidy sú tiež schopné ukladať molekuly lipidovej alebo proteínovej povahy. Oleoplasty sú schopné ukladať lipidy v špeciálnych telách nazývaných plastoglobuly.

Nachádzajú sa kvetinové antény a ich obsah sa uvoľňuje na stenu peľového zrna. Oni sú tiež veľmi časté u niektorých druhov kaktusov.

Okrem toho majú oleoplasty rôzne proteíny, ako napríklad fibrilín a enzýmy súvisiace s metabolizmom izoprenoidov.

Leukoplasts

Leukoplasty sú plastidy bez pigmentov. Podľa tejto definície možno amyloplasty, oleoplasty a proteínové plasty klasifikovať ako varianty leukoplastov.

Leukoplasty sa nachádzajú vo väčšine rastlinných tkanív. Nemajú nápadnú tylakoidovú membránu a majú málo plazmatických guľôčok.

Majú metabolické funkcie v koreňoch, kde akumulujú značné množstvo škrobu.

Gerontoplasts

Keď rastlina starne, dochádza k premene chloroplastov na gerontoplasty. Počas procesu starnutia sa praskajú tylakoidné membrány, hromadí sa plazmatické guľôčky a rozkladá sa chlorofyl.

Ethioplasts

Keď rastliny rastú pri slabom osvetlení, chloroplasty sa nevyvíjajú správne a vytvorený plastid sa nazýva etioplast.

Ethioplasty obsahujú škrobové zrná a nemajú extenzívne rozvinutú tylakoidovú membránu ako v zrelých chloroplastoch. Ak sa zmenia podmienky a je dostatok svetla, z etioplastov sa môžu vyvinúť chloroplasty.

Referencie

Biswal, UC a Raval, MK (2003). Biogenéza chloroplastov: od proplastidu po gerontoplast. Springer Science & Business Media.
Cooper, GM (2000). Bunka: molekulárny prístup. 2. vydanie. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Chloroplasty a iné plasty. K dispozícii na adrese: ncbi.nlm.nih.gov
Gould, SB, Waller, RF a McFadden, GI (2008). Vývoj plastidov. Ročný prehľad o biológii rastlín, 59, 491–517.
Lopez - Juez, E. a Pyke, KA (2004). Uvoľnené plastidy: ich vývoj a ich integrácia do rozvoja rastlín. International Journal of Developmental Biology, 49 (5–6), 557 - 577.
Pyke, K. (2009). Plastidová biológia. Cambridge University Press.
Pyke, K. (2010). Divízia plastidov. AoB Plants, plq016.
Wise, RR (2007). Rozmanitosť formy a funkcie plastidu. In Štruktúra a funkcia plastidov (str. 3–26). Springer, Dordrecht.

PLASTOS: VLASTNOSTI, ŠTRUKTÚRA A TYPY - BIOLÓGIE - 2026