Plastydy - rodzaje i funkcje

Plastydy to otoczone dwiema błonami białkowo‑lipidowymi organelle występujące w komórkach roślin oraz niektórych protistów roślinopodobnych. Plastydami są m.in. zielone chloroplasty, którym rośliny zawdzięczają zdolność do fotosyntezyfotosyntezafotosyntezy. Wyróżniamy także bezbarwne leukoplasty, które gromadzą substancje zapasowe oraz nadające kolor owocom i kwiatom chromoplasty.

Rodzaje i cechy wspólne plastydów

Plastydy stanowią bardzo różnorodną grupę organelli komórkowych, występujących u roślin oraz niektórych protistów roślinopodobnych. Wyróżnia się wśród nich plastydy barwne, które zawierają barwniki takie jak chlorofilchlorofilchlorofil i karotenoidy oraz plastydy bezbarwne, które gromadzą materiały zapasowe.

Mimo ogromnej różnorodności budowy i funkcji, wszystkie plastydy mają cechy wspólne. Są otoczone dwiema błonami białkowo‑lipidowymi, przy czym błona zewnętrzna jest gładka, a wewnętrzna może tworzyć tworzy wpuklenia do środka, które u chloroplastów nazywane są tylakoidamitylakoidytylakoidami. Wnętrze plastydów wypełnia koloidalna macierz nazywana stromąstromastromą. Podobnie jak mitochondria organelle te stanowią samopowielające się, półautonomiczne struktury. Mają własne, koliste DNA oraz rybosomy typu 70S, na których syntetyzują część plastydowych białek. Wszystkie rodzaje plastydów powstają z form młodocianych zwanych proplastydami

Przekształcenia plastydów

Plastydy tworzą dużą, dynamiczną grupę organelli komórkowych. W zależności od czynników środowiska, głównie obecności światła lub jego braku, jeden typ plastydu może się różnicować w inny: jednego dnia są bezbarwne, później zielone, inne zaś – najpierw zielone, a następnie żółte.

Chloroplasty - występowanie, budowa i funkcje

Chloroplasty są najbardziej wyspecjalizowanymi plastydami. Ich liczba w komórce, a także położenie nie są stałe i zależą od gatunku i warunków świetlnych.

W komórkach roślin występuje średnio od 20 do 40 chloroplastów, natomiast w komórkach zielenic – roślin pierwotnie wodnych występują 1 lub 2 chloroplasty. Dodatkowo, chloroplasty roślin mają najczęściej kształt soczewkowaty, podczas gdy u zielenic ich kształt jest bardzo różnorodny, np. gwiaździsty czy taśmowaty.

REBnT52f6DbIO

Zdjęcie przedstawia zbliżenie na powierzchnię liścia. Ma on zieloną barwę, którą zawdzięcza chlorofilowi. Widoczne jest użyłkowanie liścia.

Położenie chloroplastów w komórce zależy od warunków świetlnych. Przy słabym świetle chloroplasty układają się większą powierzchnią wzdłuż górnej ściany komórki, prostopadle do światła, co umożliwia lepsze wykorzystanie promieni słonecznych w procesie fotosyntezy. Przy intensywnym oświetleniu, „uciekając” od światła ustawiają się mniejszą powierzchnią wzdłuż bocznej ściany komórki, chroniąc się przed nadmiernym oświetleniem. Ruch chloroplastów zachodzi wzdłuż włókien cytoszkieletu aktynowego.

Galeria z grafiką i animacją związaną z ruchem chloroplastów

Chloroplasty posiadają najbardziej złożoną budowę wewnętrzną spośród wszystkich plastydów. Ich błona wewnętrzna zawiera więcej białek niż błona zewnętrzna, a do wnętrza chloroplastu tworzy liczne wpuklenia błonowe zwane tylakoidami. Wyróżnia się tylakoidy stromy, które mają postać cystern lub kanalików przenikających cały chloroplast oraz tylakoidy gran, które są krótsze i ułożone w stosy tworząc grana.  W granach, które są zbudowane z 2 do 25 spłaszczonych tylakoidów znajduje się większość chlorofilu zgromadzonego w chloroplaście. Tylakoidy stromy i gran tworzą system błon wewnętrznych chloroplastu nazywany systemem lamelarnym.

Wnętrze chloroplastu pomiędzy tylakoidami wypełnia stroma. Jest ona koloidem białkowym, w którym znajdują się enzymy obsługujące m.in. fotosyntezę, a także rybosomy 70S oraz od 200 do 300 cząsteczek kolistego DNA. DNA chloroplastowe zawiera niewielką liczbę genów, głównie kodujących białka związane z fotosyntezą. W stromie obecne są również ziarna skrobi asymilacyjnej, które powstają wtedy, gdy fotosynteza zachodzi intensywnie i komórka nie nadąża z odbieraniem syntetyzowanych w tym procesie cukrów.

Galeria zdjęć mikroskopowych chloroplastów:

RHCQRD52PXA3D

Zdjęcie przedstawia wnętrze komórki liścia rzodkiewnika pospolitego w powiększeniu mikroskopu. W licznych, niebieskawych komórkach o owalnym, nieregularnym kształcie wyróżniają się czerwone chloroplasty. Osłania je warstwa jasnoniebieskich komórek epidermalnych, przypominających o kształcie długich, rozdzielających się nitek.

RG9H3XG6URVL2

Ilustracja przedstawia chloroplast obserwowany pod transmisyjnym mikroskopem elektronowym. Dzięki znacznemu przybliżeniu możemy wyróżnić poszczególne elementy budowy tego organellum, w którego skład wchodzą między innymi grana, czyli zwarte stosy spłaszczonych tylakoidów oraz tylakoidy stromy będące pojedynczymi pęcherzykami tylakoidów łączących grana. Cała komórka otoczona jest przez nieregularną błonę plazmatyczną.

RH9sxWVIC04ZN1

Pierwsza ilustracja przedstawia chloroplast o kształcie dwuwypukłej soczewki w komórce liścia fasoli, widziany pod mikroskopem elektronowym. Na zdjęciu łatwo wyróżnić cienką błonę komórkową, oraz zwartą strukturę tylakoidów gran. Druga ilustracja przedstawia taśmowate, spiralnie skręcone chloroplasty skrętnicy, obserwowane w czterdziestokrotnym powiększeniu mikroskopu świetlnego. Zielone chloroplasty ułożone są w sposób przypominający podwójną helisę wzdłuż wydłużonych ścian komórek rośliny.

Namnażanie się chloroplastów

Chloroplasty powstają z podziału już istniejących. Jest to możliwe, ponieważ mając własny materiał genetyczny oraz rybosomy, mogą się dzielić niezależnie od podziału komórki. Przebieg tego procesu jest podobny do podziału komórek prokariotów. Najpierw tworzy się przewężenie, a dopiero później następuje podział chloroplastu na dwa chloroplasty potomne. Dzięki zdolności do namnażania się liczba chloroplastów w komórce może zostać dostosowana do aktualnych warunków świetlnych.

R12ZN55G7C28V

Ilustracja przedstawia schemat powstawania chloroplastów. Nowe chloroplasty powstają w wyniku podziału już istniejących. W chloroplaście najpierw tworzy się przewężenie, a następnie dochodzi do jego podziału na dwa chloroplasty potomne.

Podsumowanie

• Plastydy występują w komórkach roślin i niektórych protistów roślinopodobnych.

• Wyróżnia się różne typy plastydów, które mogą przekształcać się jedne w drugie. Do najważniejszych należą: chloroplasty, etioplasty, chromoplasty oraz leukoplasty, do których zalicza się amyloplasty, proteinoplasty i lipidoplasty.

• Wszystkie plastydy mają cechy wspólne budowy: otoczone są dwiema błonami, a wnętrze wypełnia stroma, w której znajdują się rybosomy 70S oraz koliste cząsteczki DNA.

• Ze względu na obecność własnych rybosomów i DNA plastydy mogą namnażać się niezależnie od podziałów komórki (są organellami półautonomicznymi).

• Plastydy pełnią różne funkcje: przeprowadzają fotosyntezę (chloroplasty), magazynują substancje zapasowe (amyloplasty, lipidoplasty, proteinoplasty), nadają barwę organom roślinnym (chromoplasty).

• Chloroplasty są najbardziej wyspecjalizowanymi plastydami. W ich budowie, poza cechami wspólnymi dla wszystkich plastydów wyróżnia się tylakoidy stromy i gran, które są wpukleniami błony wewnętrznej.  W tylakoidach gran gromadzony jest chlorofil – zielony barwnik niezbędny do zachodzenia fotosyntezy.

Ćwiczenie podsumowujące