PLASTMASAS: RAKSTURLIELUMI, STRUKTŪRA UN VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

Par plastid vai plastidiosson grupu orgánulas semiautonomous šūna ar dažādiem funkciju. Tie ir atrodami aļģu, sūnu, papardes, vingrošanas un sēklinieku šūnās. Visievērojamākais plastids ir hloroplasti, kas atbild par fotosintēzi augu šūnās.

Atbilstoši to morfoloģijai un funkcijai ir plaša plastidu daudzveidība: hromoplasti, leikoplasti, amiloplasti, etioplasti, oleoplasti un citi. Hromoplasti specializējas karotinoīdu pigmentu glabāšanā, amiloplasti glabā cieti, un plastidus, kas aug tumsā, sauc par etioplastiem.

Pārsteidzoši, ka dažos parazītu tārpos un dažās jūras gliemjos ir ziņots par plastidiem.

Vispārīgais raksturojums

Plastidas ir organellas, kas atrodas augu šūnās un pārklātas ar dubultu lipīdu membrānu. Viņiem ir savs genoms, kas ir viņu endosimbiotiskās izcelsmes sekas.

Tiek ierosināts, ka pirms apmēram 1,5 miljardiem gadu protoeukariotu šūna apņēma fotosintēzes baktēriju, radot eikariotu ciltsrakstu.

Evolucionāri var izdalīt trīs plastidu līnijas: glaukofīti, sarkano aļģu (rodoplasti) un zaļo aļģu (hloroplasti) cilts. Zaļā līnija izraisīja gan aļģu, gan augu plastidus.

Ģenētiskajam materiālam ir no 120 līdz 160 kb - augstākos augos - un tas ir organizēts dubultjoslu DNS slēgtā un apļveida molekulā.

Viena no visspilgtākajām šo organellu īpašībām ir spēja savstarpēji pārveidoties. Šīs izmaiņas notiek, pateicoties molekulāro un vides stimulu klātbūtnei. Piemēram, kad etioplasti saņem saules gaismu, tā sintezē hlorofilu un kļūst par hloroplastu.

Papildus fotosintēzei plastidi pilda dažādas funkcijas: lipīdu un aminoskābju sintēzi, lipīdu un cietes glabāšanu, stomātu darbību, augu struktūru, piemēram, ziedu un augļu, krāsošanu un smaguma uztveri.

Uzbūve

Visus plastidus ieskauj dubultā lipīdu membrāna, un iekšpusē tiem ir nelielas membrānas struktūras, ko sauc par tireoīdiem, un tas var ievērojami paplašināties dažos plastidu veidos.

Struktūra ir atkarīga no plastida veida, un katrs variants tiks detalizēti aprakstīts nākamajā sadaļā.

Veidi

Ir virkne plastidu, kas augu šūnās pilda dažādas funkcijas. Tomēr robeža starp katru plastid veida veidu nav tik skaidra, jo starp struktūrām ir ievērojama mijiedarbība un pastāv savstarpējas pārveidošanās iespēja.

Tāpat, salīdzinot dažādus šūnu tipus, tiek atklāts, ka plastidu populācija nav viendabīga. Starp augstākajiem augiem atrastajiem plastidu veidiem ir šādi:

Proplastids

Tie ir plastidi, kas vēl nav diferencēti un ir atbildīgi par visu veidu plastidu rašanos. Tie ir sastopami augu meristēmās gan saknēs, gan stublājos. Tie atrodas arī embrijos un citos jaunos audos.

Tās ir mazas struktūras, vienu vai divus mikrometrus garas un nesatur pigmentu. Viņiem ir vairogdziedzera membrāna un savas ribosomas. Sēklās proplastidijas satur cietes graudus, kas ir svarīgs embrija rezerves avots.

Proplastidiju skaits vienā šūnā ir mainīgs, un var atrast no 10 līdz 20 šīm struktūrām.

Proplastidijas sadalījums šūnu dalīšanās procesā ir būtisks meristēmu vai noteikta orgāna pareizai darbībai. Ja notiek nevienmērīga segregācija un šūna nesaņem plastidus, tā ir paredzēta ātrai nāvei.

Tāpēc stratēģija, kas nodrošina taisnīgu plastidu sadalījumu meitas šūnās, ir vienveidīgi jāsadala šūnu citoplazmā.

Tāpat proplastidija jāpārmanto pēcnācējiem un tā ir jāatrodas gametu veidošanā.

Hloroplasti

Hloroplasti ir visredzamākie un pamanāmākie augu šūnu plastidi. Tās forma ir ovāla vai sferoidāla, un to skaits parasti svārstās no 10 līdz 100 hloroplastiem vienā šūnā, lai arī tas var sasniegt 200.

To garums ir no 5 līdz 10 µm un platums no 2 līdz 5 µm. Tie galvenokārt atrodas augu lapās, kaut arī citur tie var būt kātiem, kātiņiem, nenobriedušām ziedlapiņām.

Hloroplasti attīstās augu struktūrās, kas nav pazemē, no proplastidijas. Visievērojamākās izmaiņas ir pigmentu ražošanā, lai iegūtu šai organellei raksturīgo zaļo krāsu.

Tāpat kā citus plastidus, tos ieskauj dubultā membrāna, un iekšpusē tiem ir trešā membrāna sistēma - vairogdziedzera, kas iestrādāta stromā.

Thylakoids ir diska formas struktūras, kas ir sakrautas graudos. Šādā veidā hloroplastu var strukturāli sadalīt trīs nodalījumos: telpā starp membrānām, stromu un vairogdziedzera lūmenu.

Tāpat kā mitohondrijās, hloroplastu mantošanu no vecākiem bērniem veic viens no vecākiem (vienbalsīgs), un viņiem ir savs ģenētiskais materiāls.

Iespējas

Hloroplastos notiek fotosintēzes process, kas ļauj augiem uztvert saules gaismu un pārvērst to organiskās molekulās. Faktiski hloroplasti ir vienīgie plastidi ar fotosintēzes spējām.

Šis process sākas vairogdziedzera membrānās ar gaismas fāzi, kurā tiek noenkuroti fermentu kompleksi un procesam nepieciešamās olbaltumvielas. Fotosintēzes pēdējais posms jeb tumšā fāze notiek stromā.

Amyloplasts

Amyloplasts ir specializējies cietes graudu uzglabāšanā. Tie galvenokārt atrodami augu rezerves audos, piemēram, endospermā sēklās un bumbuļos.

Lielākā daļa amiloplastu tiek veidoti tieši no protoplasta organisma attīstības laikā. Eksperimentāli amiloplastu veidošanās ir panākta, aizstājot fitohormona auksīnu ar citokinīniem, izraisot šūnu dalīšanās samazināšanos un izraisot cietes uzkrāšanos.

Šie plastidi ir rezervuāri visdažādākajiem fermentiem, līdzīgi hloroplastiem, lai arī tiem trūkst hlorofila un fotosintēzes iekārtu.

Smaguma uztvere

Amiloplasti ir saistīti ar reakciju uz smaguma sajūtu. Saknēs smaguma sajūtu uztver columella šūnas.

Šajā struktūrā ir statolīti, kas ir specializēti amiloplasti. Šīs organelles atrodas resnās zarnas šūnu apakšā, norādot uz smaguma sajūtu.

Statolītu pozīcija izsauc signālu virkni, kas izraisa hormona auksīna pārdalīšanu, izraisot struktūras pieaugumu par labu gravitācijai.

Cietes granulas

Ciete ir nešķīstošs puskristālisks polimērs, ko veido atkārtotas glikozes vienības, iegūstot divu veidu molekulas - amilopeptīnu un amilozi.

Amilopeptīnam ir sazarota struktūra, savukārt amiloze ir lineārs polimērs, un tie vairumā gadījumu uzkrājas proporcijā 70% amilopeptīna un 30% amilozes.

Cietes granulām ir diezgan organizēta struktūra, kas saistīta ar amilopeptīna ķēdēm.

Amiloplastos, kas pētīti no labības endospermas, granulu diametrs svārstās no 1 līdz 100 μm, un tās var atšķirt no lielām un mazām granulām, kuras parasti sintezē dažādos amiloplastos.

Hromoplasti

Hromoplasti ir ļoti neviendabīgi plastidi, kas uzglabā dažādus pigmentus ziedos, augļos un citās pigmentētās struktūrās. Šūnās ir arī daži vakuumi, kas var uzglabāt pigmentus.

Sēklupju augļos ir nepieciešams kāds mehānisms, lai piesaistītu dzīvniekus, kas ir atbildīgi par apputeksnēšanu; šī iemesla dēļ dabiskā atlase veicina spilgtu un pievilcīgu pigmentu uzkrāšanos dažās augu struktūrās.

Parasti hromoplasti veidojas no hloroplastiem augļu nogatavošanās laikā, kad zaļie augļi laika gaitā iegūst raksturīgu krāsu. Piemēram, nenogatavojušies tomāti ir zaļi, un, kad tie ir nogatavojušies, tie ir spilgti sarkani.

Galvenie pigmenti, kas uzkrājas hromoplastos, ir karotinoīdi, kas ir mainīgi un var saturēt dažādas krāsas. Karotīni ir oranži, likopēns ir sarkans, un zeaksantīns un violaksantīns ir dzelteni.

Galīgo konstrukciju krāsojumu nosaka minēto pigmentu kombinācijas.

Oleoplasti

Plastides arī var uzglabāt lipīdu vai olbaltumvielu molekulas. Oleoplasti var uzglabāt lipīdus īpašos ķermeņos, ko sauc par plastoglobulām.

Ziedu antenas tiek atrastas, un to saturs tiek atbrīvots uz ziedputekšņu graudu sienas. Tie ir ļoti izplatīti arī dažās kaktusu sugās.

Turklāt oleoplastos ir dažādi proteīni, piemēram, fibrilīns un fermenti, kas saistīti ar izoprenoīdu metabolismu.

Leikoplasti

Leikoplasti ir plastidi, kuros nav pigmentu. Pēc šīs definīcijas amyloplasts, oleoplasts un proteinoplasts varētu klasificēt kā leikoplastu variantus.

Leikoplasti ir atrodami lielākajā daļā augu audu. Viņiem nav redzamas tiroidālas membrānas un maz plazmas globulu.

Viņiem ir metabolisma funkcijas saknēs, kur tie uzkrāj ievērojamu cietes daudzumu.

Gerontoplasts

Kad augs noveco, notiek hloroplastu pārvēršana gerontoplastos. Novecošanās laikā tiroīdā membrāna plīst, uzkrājas plazmas globulas un sadalās hlorofils.

Etioplasti

Kad augi aug vājā apgaismojumā, hloroplasti neattīstās pareizi, un izveidoto plastidu sauc par etioplasti.

Etioplasti satur cietes graudus, un tiem nav plaši attīstītas tiroidoīdu membrānas kā nobriedušos hloroplastos. Ja apstākļi mainās un ir pietiekami daudz gaismas, etioplasti var attīstīties par hloroplastiem.

Atsauces

1. Bisvals, UC, & Raval, MK (2003). Hloroplasta bioģenēze: no proplastid līdz gerontoplast. Springer Science & Business Media.
2. Kūpers, GM (2000). Šūna: molekulārā pieeja. 2. izdevums. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Hloroplasti un citi plastikāti. Pieejams vietnē: ncbi.nlm.nih.gov
3. Gould, SB, Waller, RF un McFadden, GI (2008). Plastid evolūcija. Gada pārskats par augu bioloģiju, 59, 491–517.
4. Lopess - Juezs, E., un Pyke, KA (2004). Plastids atraisīts: to attīstība un integrācija augu attīstībā. Starptautiskais attīstības bioloģijas žurnāls, 49 (5–6), 557–577.
5. Pyke, K. (2009). Plastid bioloģija. Cambridge University Press.
6. Pyke, K. (2010). Plastid dalīšana. AoB augi, plq016.
7. Gudrs, RR (2007). Plastida formas un funkcijas daudzveidība. Plastidu struktūrā un funkcijās (3. – 26. Lpp.). Springers, Dordrehts.