Vlastnosti plastů, struktura a typy

plast nebo plastidiosson skupina semiautonomních buněčných organel s různými funkcemi. Oni jsou nalezeni v řasách, mechu, kapradí, gymnosperm a angiosperm buňkách. Nejpozoruhodnější plastid je chloroplast, zodpovědný za fotosyntézu v rostlinných buňkách.

Podle své morfologie a funkce existuje mnoho různých plastidů: chromoplastů, leukoplastů, amiloplastů, etioplastů, oleoplastů a dalších. Chromoplasty se specializují na ukládání karotenoidních pigmentů, škrobu amyloplastů a plastidů, které rostou ve tmě, se nazývají etioplastos.

Překvapivě byly plastidy hlášeny u některých parazitických červů a u některých mořských měkkýšů.

Index

• 1 Obecné charakteristiky
• 2 Struktura
• 3 Typy
  • 3.1 Proplastides
  • 3.2 Chloroplasty
  • 3.3 Amyloplasty
  • 3.4 Chromoplasty
  • 3.5 Oleoplasty
  • 3.6 Leucoplastos
  • 3.7 Gerontoplastos
  • 3.8 Ethioplasty
• 4 Odkazy

Obecné vlastnosti

Plastidy jsou organely přítomné v rostlinných buňkách potažených dvojitou lipidovou membránou. Mají svůj vlastní genom, což je důsledek jejich endosymbiotického původu.

Předpokládá se, že asi před 1,5 miliardou let buňka protoeucariot spolkla fotosyntetickou bakterii, což vedlo k vzniku eukaryotické linie..

Evolutivně můžeme rozlišit tři plastidové linie: glaukofyty, linii červených řas (rhodoplastos) a linii zelených řas (chloroplastů). Zelená linie vedla k vzniku plastidů jak řas, tak rostlin.

Genetický materiál má 120 až 160 kb - ve vyšších rostlinách - a je organizován v uzavřené a kruhové molekule dvouvláknové DNA.

Jedním z nejvýraznějších rysů těchto organel je schopnost interkonvertovat. K této změně dochází díky přítomnosti molekulárních a environmentálních podnětů. Například, když Ethioplast přijímá sluneční světlo, syntetizuje chlorofyl a stává se chloroplastem.

Kromě fotosyntézy plní plastidy různé funkce: syntézu lipidů a aminokyselin, skladování lipidů a škrobu, fungování stomátů, zbarvení rostlinných struktur, jako jsou květiny a ovoce, a vnímání gravitace.

Struktura

Všechny plastidy jsou obklopeny dvojitou lipidovou membránou a uvnitř mají malé membránové struktury zvané tylakoidy, které se mohou značně rozšířit u některých typů plastidů..

Struktura závisí na typu plastidu a každá varianta bude podrobně popsána v následující části.

Typy

Existuje řada plastidů, které plní různé funkce v rostlinných buňkách. Limit mezi každým typem plastidu však není příliš jasný, protože mezi strukturami existuje významná interakce a existuje možnost interkonverze..

Stejným způsobem se při porovnávání různých typů buněk zjistí, že populace plastidů není homogenní. Mezi základní typy plastidů nalezených ve vyšších rostlinách patří:

Proplastidy

Jedná se o plastidy, které dosud nerozlišují a jsou odpovědné za vznik všech typů plastidů. Nacházejí se v meristémech rostlin, a to jak v kořenech, tak v stoncích. Jsou také v embryích a dalších mladých tkáních.

Jsou to malé struktury, jeden nebo dva mikrometry na délku a neobsahují žádný pigment. Mají tylakoidní membránu a vlastní ribozomy. V semenech obsahují proplastidia škrobová zrna, která jsou důležitým zdrojem rezervy pro embryo.

Počet proplastidií na buňky je variabilní a lze nalézt 10 až 20 těchto struktur.

Distribuce proplastidů v procesu buněčného dělení je nezbytná pro správné fungování meristémů nebo specifického orgánu. Když nastane nerovnoměrná segregace a buňka nepřijme plastidy, je určena pro rychlou smrt.

Strategie k zajištění spravedlivého rozdělení plastidů do dceřiných buněk by proto měla být homogenně distribuována v buněčné cytoplazmě.

Podobně musí být proplastidios zděděn potomky a je přítomen ve tvorbě gamet..

Chloroplasty

Chloroplasty jsou nejvýznamnější a nejvýraznější plastidy rostlinných buněk. Její tvar je oválný nebo sféroidní a počet se obvykle pohybuje mezi 10 a 100 chloroplasty na buňku, ačkoliv může dosáhnout 200.

Měří délku od 5 do 10 μm a šířku od 2 do 5 μm. Oni jsou lokalizováni hlavně v listech rostlin, ačkoli oni mohou být přítomní v stonkách, řapíky, nezralých lístcích, mezi ostatními \ t.

Chloroplasty se vyvíjejí ve strukturách rostliny, které nejsou v podzemí, z proplastidií. Nejznámější změnou je výroba pigmentů, která má zelenou barvu této organely.

Podobně jako ostatní plastidy jsou obklopeny dvojitou membránou a uvnitř mají třetí membránový systém, tylakoidy, zapuštěné do stromatu.

Thilakoidy jsou diskovité struktury, které jsou naskládány do granulí. Tímto způsobem může být chloroplast strukturně rozdělen do tří částí: prostor mezi membránami, stroma a lumen tylakoidu.

Stejně jako v mitochondriích, dědičnost chloroplastů od rodičů k dětem se děje na straně jednoho z rodičů (uniparental) a mají svůj vlastní genetický materiál..

Funkce

V chloroplastech dochází k fotosyntetickému procesu, který umožňuje rostlinám zachytit světlo ze slunce a přeměnit je na organické molekuly. Ve skutečnosti jsou chloroplasty jedinými plastidy s fotosyntetickými schopnostmi.

Tento proces začíná v membránách tylakoidů s lehkou fází, ve které jsou ukotveny enzymatické komplexy a proteiny nezbytné pro tento proces. Poslední fáze fotosyntézy nebo temná fáze se vyskytuje ve stromatu.

Amiloplasty

Amyloplasty se specializují na skladování škrobových zrn. Většinou se nacházejí v rezervních tkáních rostlin, jako je endosperm v semenech a hlízách.

Většina amyloplastů je tvořena přímo z protoplazmy během vývoje organismu. Experimentálně bylo dosaženo tvorby amyloplastů nahrazením fytohormonového auxinu cytokininy, což způsobuje snížení buněčného dělení a indukci akumulace škrobu..

Tyto plastidy jsou zásobníky různých enzymů, podobných chloroplastům, i když nemají chlorofyl a fotosyntetický aparát..

Vnímání závažnosti

Amyloplasty se vztahují k odezvě na pocit gravitace. V kořenech je pocit gravitace vnímán buňkami sloupcových buněk.

V této struktuře jsou statolity, které jsou specializovanými amyloplasty. Tyto organely jsou umístěny na dně buněk sloupcové kosti, což ukazuje na gravitaci.

Poloha statolitů spouští řadu signálů, které vedou k redistribuci auxinového hormonu, což způsobuje růst struktury ve prospěch gravitace.

Škrobové granule

Škrob je semikrystalický nerozpustný polymer tvořený opakovanými jednotkami glukózy, produkující dva typy molekul, amylopeptin a amylózu..

Amilopeptin má rozvětvenou strukturu, zatímco amylóza je lineární polymer a ve většině případů se hromadí v poměru 70% amylopeptinu a 30% amylózy..

Škrobové granule mají poměrně uspořádanou strukturu, vztaženou k řetězcům amylopeptinu.

Ve studovaných amyloplastech z endospermu obilovin se granule liší v průměru od 1 do 100 μm a mohou rozlišovat mezi velkými a malými granulemi, které jsou obecně syntetizovány v různých amyloplastech..

Chromoplasty

Chromoplasty jsou velmi heterogenní plastidy, které uchovávají různé pigmenty v květinách, plodech a dalších pigmentovaných strukturách. V buňkách, které mohou ukládat pigmenty, jsou také určité vakuoly.

V angiospermech je nutné mít nějaký mechanismus, který by přilákal zvířata odpovědná za opylování; z tohoto důvodu přirozený výběr upřednostňuje hromadění jasných a atraktivních pigmentů v některých strukturách rostlin.

Obecně se chromoplasty vyvíjejí z chloroplastů v průběhu dozrávání plodů, kde zelené ovoce v průběhu času nabývá charakteristické barvy. Například, nezralá rajčata jsou zelená a když zralé jsou jasně červené.

Hlavní pigmenty, které se hromadí v chromoplastech, jsou karotenoidy, které jsou variabilní a mohou vykazovat různé barvy. Karoteny jsou oranžové, lykopen je červený a zeaxanthin a violaxanthin jsou žluté.

Konečné zbarvení struktur je definováno kombinací uvedených pigmentů.

Oleoplasty

Plastidy jsou také schopny uchovávat molekuly lipidové nebo proteinové povahy. Oleoplasty jsou vhodné pro ukládání lipidů do speciálních těl nazývaných plastoglóbulos.

Květinové antény se nacházejí a jejich obsah se uvolňuje do stěny pylového zrna. Jsou také velmi časté u některých druhů kaktusů.

Kromě toho mají oleoplasty různé proteiny, jako je fibrilin a enzymy související s metabolismem isoprenoidů.

Leucoplastos

Leukoplasty jsou plastidia zbavená pigmentů. Podle této definice mohou být amyloplasty, oleoplasty a proteinoplasty klasifikovány jako varianty leukoplastů.

Leucoplastos se nachází ve většině rostlinných tkáních. Nemají výraznou tylakoidní membránu a mají málo plastoglobulinů.

Mají metabolické funkce v kořenech, kde se hromadí důležité množství škrobu.

Gerontoplastos

Když rostlina stárne, konverze chloroplastů probíhá v gerontoplastech. Během procesu senescence se membrána tylakoidů rozpadá, buňky plastogli se hromadí a degraduje chlorofyl.

Etioplastos

Když rostliny rostou za zhoršených světelných podmínek, chloroplasty se nevyvíjejí správně a vytvořený plastid se nazývá ethioplasto.

Etioplastos obsahují zrna škrobu a nemají membránu tylakoidu, která je široce vyvinutá jako ve zralých chloroplastech. Pokud se podmínky změní a je dostatek světla, mohou se etioplastos vyvíjet v chloroplastech.

Odkazy

1. Biswal, U. C., & Raval, M. K. (2003). Biogeneze chloroplastů: od proplastidu po gerontoplast. Springer Science & Business Media.
2. Cooper, G.M. (2000). Cell: Molecular Approach. 2. vydání. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Chloroplasty a jiné plasty. Dostupné na adrese: ncbi.nlm.nih.gov
3. Gould, S. B., Waller, R. F., & McFadden, G. I. (2008). Evoluce plastidu. Roční přehled biologie rostlin, 59, 491-517.
4. Lopez-Juez, E., & Pyke, K. A. (2004). Plastidy rozpoutaly: jejich vývoj a integraci do vývoje rostlin. Mezinárodní žurnál vývojové biologie, 49(5-6), 557-577.
5. Pyke, K. (2009). Biologie plastidu. Cambridge University Press.
6. Pyke, K. (2010). Divize Plastid. Rostliny AoB, plq016.
7. Wise, R. R. (2007). Rozmanitost plastidové formy a funkce. In Struktura a funkce plastidů (str. 3-26). Springer, Dordrecht.