PLASTIDIS: CARACTERÍSTIQUES, ESTRUCTURA I TIPUS - BIOLOGIA - 2025

Els plastidis o plastidiosson un grup de orgánulas cel·lulars semiautónomas amb funcions variades. Es troben en cèl·lules d'algues, molses, falgueres, gimnospermes i angiospermes. El plastidio més notable és el cloroplast, responsable de la fotosíntesi en les cèl·lules vegetals.

Segons la seva morfologia i funció, existeix gran varietat de plastidis: cromoplastos, leucoplastos, amiloplastos, etioplastos, oleoplastos, entre d'altres. Els cromoplastos s'especialitzen en emmagatzemar els pigments carotenoides, els amiloplastos emmagatzemen midó i els plastidis que creixen en la foscor s'anomenen etioplastos.

Sorprenentment, s'han reportat plastidis en alguns cucs paràsits i en certs mol·luscs marins.

Característiques generals

Els plastidis són orgànuls presents en cèl·lules vegetals recobertes d'una doble membrana lipídica. Posseeixen el seu propi genoma, conseqüència del seu origen endosimbiòtic.

Es planteja que fa uns 1,5 milions d'anys una cèl·lula protoeucariota va engolir un bacteri fotosintètica, donant origen a l'llinatge eucariotes.

Evolutivament es poden distingir tres línies de plastidis: les glaucofitas, el llinatge d'algues vermelles (rodoplastos) i el llinatge d'algues verdes (cloroplasts). El llinatge verd va donar origen als plastidis tant de les algues com de les plantes.

El material genètic posseeix de 120 a 160 kb -en plantes superiors- i està organitzat en una molècula tancada i circular d'ADN doble banda.

Una de les característiques més cridaneres d'aquestes organel·les és la capacitat de interconversió. Aquest canvi passa gràcies a la presència d'estímuls moleculars i ambientals. Per exemple, quan un etioplasto rep llum solar, sintetitza clorofil·la i es transforma en un cloroplast.

A més de la fotosíntesi, els plastidis compleixen diverses funcions: síntesi de lípids i aminoàcids, emmagatzematge de lípids i midó, funcionaments dels estomes, coloració d'estructures vegetals com flors i fruites, i percepció de la gravetat.

estructura

Tots els plastidis estan envoltats d'una doble membrana lipídica ia l'interior posseeixen petites estructures membranoses anomenades tilacoides, que poden estendre de manera considerable en certs tipus de plastidis.

L'estructura depèn de el tipus de plastidio, i cada variant es descriurà amb detall en el següent apartat.

tipus

Hi ha una sèrie de plastidis que compleixen diferents funcions en les cèl·lules vegetals. No obstant això, el límit entre cada tipus de plastidio no està molt clar, ja que hi ha una interacció significativa entre les estructures i ha la possibilitat de interconversió.

De la mateixa manera, a l'comparar entre diferents tipus de cèl·lula es troba que la població de plastidis no és homogènia. Entre els tipus bàsics de plastidis que es troben a les plantes superiors hi ha els següents:

proplastidios

Són plastidis que encara no s'han diferenciat i són els responsables d'originar tots els tipus de plastidis. Es troben en els meristemes de les plantes, tant en les arrels com a les tiges. També estan en embrions i en altres teixits joves.

Són estructures petites, d'un o dos micròmetres de longitud i no contenen cap pigment. Posseeixen la membrana de l'tilacoide i els seus propis ribosomes. En les llavors, els proplastidios contenen grans de midó, sent una font important de reserva per a l'embrió.

El nombre de proplastidios per cèl·lules és variable, i es poden trobar entre 10 i 20 d'aquestes estructures.

La distribució dels proplastidios en el procés de divisió cel·lular és indispensable per al funcionament correcte dels meristemes o d'un òrgan específic. Quan ocorre una segregació desigual i una cèl·lula no rep els plastidis, està destinada a una mort ràpida.

Per això, l'estratègia per assegurar la divisió equitativa dels plastidis a les cèl·lules filles és estar distribuïts homogèniament en el citoplasma cel·lular.

Igualment, els proplastidios han de ser heretats pels descendents i són presents en la formació dels gàmetes.

cloroplasts

Els cloroplasts són els plastidis més destacats i conspicus de les cèl·lules vegetals. La seva forma és ovalada o esferoïdal i el nombre varia normalment entre 10 i 100 cloroplasts per cèl·lula, encara que pot arribar a 200.

Mesuren de 5 a 10 micres de longitud i de 2 a 5 micres d'ample. Es localitzen fonamentalment en les fulles de les plantes, encara que poden estar presents en tiges, pecíols, pètals immadurs, entre d'altres.

Els cloroplasts es desenvolupen en les estructures de la planta que no estan sota terra, a partir dels proplastidios. El canvi més notori és la producció de pigments, per prendre el color verd característic d'aquesta organel·la.

Com els altres plastidis, estan envoltats d'una doble membrana ia l'interior posseeixen un tercer sistema membranós, els tilacoides, embeguts en l'estroma.

Els tilacoides són estructures en forma de discos que s'apilen en granes. D'aquesta manera, el cloroplast pot dividir-se estructuralment en tres compartiments: espai entre les membranes, l'estroma i el lumen de l'tilacoide.

Com passa en la mitocòndria, l'herència dels cloroplasts de pares a fills passa per part d'un dels progenitors (uniparental) i posseeixen el seu propi material genètic.

funcions

En els cloroplasts ocorre el procés fotosintètic, que els permet a les plantes captar la llum provinent de el sol i convertir-la en molècules orgàniques. De fet, els cloroplasts són els únics plastidis amb capacitats fotosintètics.

Aquest procés comença a les membranes dels tilacoides amb la fase lumínica, en la qual es troben ancorats els complexos enzimàtics i les proteïnes necessàries per al procés. L'etapa final de la fotosíntesi, o fase fosca, ocorre en l'estroma.

amiloplastos

Els amiloplastos estan especialitzats en l'emmagatzematge de grans midó. Es troben majorment en els teixits de reserva de les plantes, com l'endosperma en les llavors i en els tubercles.

La majoria de les amiloplastos es forma directament d'un protoplasdio durant el desenvolupament de l'organisme. Experimentalment s'ha aconseguit la formació de amiloplastos reemplaçant la fitohormona auxina per citoquinines, causant la reducció de la divisió cel·lular i induint l'acumulació de midó.

Aquests plastidis són reservoris d'una àmplia varietat d'enzims, similar als cloroplasts, tot i que no tenen clorofil·la i de la maquinària fotosintètica.

Percepció de la gravetat

Els amiloplastos es relacionen amb la resposta a la sensació de la gravetat. En les arrels, la sensació de gravetat és percebuda per les cèl·lules de la columela.

En aquesta estructura es troben els estatolitos, que són amiloplasts especialitzats. Aquestes organel·les se situen a el fons de les cèl·lules de la columela, indicant el sentit de la gravetat.

La posició dels estatolitos desencadena una sèrie de senyals que comporta la redistribució de l'hormona auxina, provocant el creixement de l'estructura a favor de la gravetat.

Grànuls de midó

El midó és un polímer insoluble semicristal·lí format per unitats repetides de glucosa, produint dos tipus de molècules, la amilopeptina i l'amilosa.

La amilopeptina posseeix una estructura ramificada, mentre que l'amilosa és un polímer lineal i s'acumulen en la majoria dels casos en una proporció de 70% de amilopeptina i 30% d'amilosa.

Els grànuls de midó presenten una estructura força organitzada, relacionada amb les cadenes de amilopeptina.

En els amiloplastos estudiats provinents de l'endosperma de cereals, els grànuls varien en el seu diàmetre des de 1 a 100 micres, i es poden distingir entre grànuls grans i petits que generalment són sintetitzats en diferents amiloplastos.

cromoplastos

Els cromoplastos són plastidis molt heterogenis que emmagatzemen diferents pigments en les flors, fruits i altres estructures pigmentades. Així mateix, hi ha certes vacúols en les cèl·lules que poden emmagatzemar pigments.

En les angiospermes cal posseir algun mecanisme per atraure els animals responsables de la pol·linització; per aquesta raó, la selecció natural afavoreix l'acumulació de pigments brillants i atractius en algunes estructures vegetals.

Generalment, els cromoplastos es desenvolupen a partir de cloroplasts durant el procés de maduració dels fruits, on la fruita verda pren un color característic amb el pas el temps. Per exemple, els tomàquets immadurs són verds i quan maduren són de color vermell brillant.

Els principals pigments que s'acumulen en els cromoplastos són els carotenoides, que són variables i poden presentar colors diferents. Els carotens són ataronjats, el licopè és vermell, i la zeaxantina i la violaxantina són grogues.

La coloració final de les estructures està definida per les combinacions d'aquests pigments.

Oleoplastos

Els plastidis també són capaços d'emmagatzemar molècules de naturalesa lipídica o proteica. Els oleoplastos són aptes per emmagatzemar lípids en cossos especials anomenats plastoglóbulos.

Es troben les antenes florals i el seu contingut és alliberat a la paret de l'gra de pol·len. També són molt comuns en certes espècies de cactus.

A més, els oleoplastos posseeixen diferents proteïnes com fibrilina i enzims relacionats amb el metabolisme dels isoprenoides.

Leucoplasts

Els leucoplastos són plastidis desproveïts de pigments. Seguint aquesta definició, els amiloplastos, oleoplastos i proteinoplastos podrien ser classificats com a variants dels leucoplastos.

Els leucoplastos es troben en la majoria dels teixits vegetals. No posseeixen una membrana de l'tilacoide conspícua i posseeixen pocs plastoglóbulos.

Posseeixen funcions metabòliques en les arrels, en on acumulen quantitats importants de midó.

Gerontoplastos

Quan la planta envelleix ocorre una conversió dels cloroplasts en gerontoplastos. Durant el procés de senescència, la membrana de l'tilacoide es trenca, s'acumulen plastoglóbulos i la clorofil·la es degrada.

Etioplastos

Quan les plantes creixen en condicions de poca lluminositat, els cloroplasts no es desenvolupen de manera adequada i el plastidio format s'anomena etioplasto.

Els etioplastos contenen grans de midó i no posseeixen la membrana de l'tilacoide àmpliament desenvolupada com en els cloroplasts madurs. Si les condicions canvien i hi ha prou llum, els etioplastos poden desenvolupar-se en cloroplasts.

referències

1. Biswal, UC, & Raval, MK (2003). Chloroplast Biogenesis: from proplastid to gerontoplast. Springer Science & Business Mitjana.
2. Cooper, GM (2000). The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Chloroplasts and Other Plastids. Disponible a: ncbi.nlm.nih.gov
3. Gould, SB, Waller, RF, & McFadden, GI (2008). Plastid evolution. Annual review of plant biology, 59, 491-517.
4. Lopez-jutge, I., & Pyke, KA (2004). Plastids unleashed: their development and their integration in plant development. International Journal of Developmental Biology, 49 (5-6), 557-577.
5. Pyke, K. (2009). Plastid biology. Cambridge University Press.
6. Pyke, K. (2010). Plastid divisió. Aob Plants, plq016.
7. Wise, RR (2007). The diversity of plastid form and function. In The structure and function of plastids (pp. 3-26). Springer, Dordrecht.