Esplorazione dei plastidi: struttura, funzione e diversità nelle cellule vegetali

plastidi sono organelli presenti solamente nelle cellule vegetali. In base alla loro funzione si dividono in:

Tipologie di plastidi

- Plastidi fotosintetici, cioè tutti quelli in grado di compiere la fotosintesi. Gli organi di colore verde sono ricchi di questi organelli. I principali plastidi fotosintetici sono i cloroplasti, che in autunno si trasformano in cromoplasti (non fotosintetici);

- Plastidi non fotosintetici, che non compiono la fotosintesi, ma, in base alla tipologia, hanno due funzioni:

o Cromoplasti, con funzione attrattiva, conferiscono determinati colori agli organi che li contengono;

o Amiloplasti;

o Leucoplasti.

Qual è l'origine e funzione dei plastidi?

Tutte le tipologie di plastidio derivano dal proplastidio, il quale non ha nessuna funzione specifica. Inoltre ogni tipologia di plastidio può trasformarsi in un’altra tipologia, in base alle condizioni in cui l’organismo sta crescendo (fenomeno sfruttato per l’eziolamento, in cui un vegetale viene coperto per farlo diventare bianco).

L’ipotesi più accreditata inerente il contenuto di un plastidio si riconduce a un miglioramento evolutivo: si pensa infatti che gli organismi vegetali superiori abbiano iniziato a fotosintetizzare quando una cellula ha fagocitato un organello. I punti a favore di questa teoria sono due:

Struttura e contenuto dei plastidi

 I plastidi possiedono un ptDNA, che codifica per

proteine necessarie alla fotosintesi. I plastidi sono poliploidi e contengono molecole multiple di DNA (il ptDNA per l’appunto) associate a proteine e situate in regioni specifiche del plastidio chiamate nucleoidi. Il ptDNA è una molecola circolare a doppia elica (120-180Kb) con la presenza di due regioni IR (quindi due pezzi, una regione piccola e una grande). Il ptDNA è altamente conservato (quindi non può mutare, altrimenti la fotosintesi non potrebbe avvenire) ed è a eredità materna,

 I plastidi possiedono due membrane.

I plastidi sono reniformi, dall’esterno verso l’interno presentano una membrana più esterna (contiene porie) maggiormente permeabile, meno selettiva (non selettiva per molecole più piccole di 10KDa), di quella interna. Entrambe le membrane sono un doppio strato, ma sono altamente insature, quindi molto diverse rispetto alle membrane cellulari.

Il contenuto del plastidio è detto plastoma.

All’interno del plastidio è presente un’organizzazione della membrana in sacche appiattite impilate l’una sull’altra detta grana (granum). I granum sono collegati insieme da altre cisterne dette tilacoidi. Intorno alla struttura dei tilacoidi c’è lo stroma, una matrice acquosa. Nello stroma sono presenti ptDNA, rRNA, tDNA, proteine e zuccheri. Gli zuccheri non rimangono tali e quali, ma sono convertiti in amido primario, che rimane all’interno del plastidio. Durante la notte l’amido primario viene idrolizzato, portato fuori dal plastidio e accumulato in organi e tessuti di riserva sotto forma di amido secondario.

Funzionamento della fotosintesi

Durante la fotositesi i plastidi catturano l’energia solare e la convertono in energia chimica. La fotosintesi comprende una fase oscura, così chiamata perché non richiede luce per compiersi e una fase luminosa. Insieme al pigmento clorofilla sono presenti tanti altri pigmenti, che catturano la luce a diverse lunghezze d’onda.

I plastidi nella cellula possono muoversi rapidamente, infatti eccessi luminosi o termici possono compromettere la fotosintesi; durante le ore più calde della giornata questi organelli saranno quindi spostati nella parte più bassa della cellula dal citoscheletro. Altra differenza inerente la quantità dei plastidi è data dalla posizione della foglia.

cromoplasti hanno la stessa conformazione dei cloroplasti, però contengono pigmenti diversi dalla clorofilla, come i carotenoidi. I cloroplasti, in assenza di luce, non variano colore, che invece varia al variare del pH.

Sono i responsabili della colorazione giallo-rossa, e hanno funzione attrattiva. Possono derivare da trasformazione dei cloroplasti o da proplastidi.

Se osservati al microscopio i cromoplasti hanno forme diverse, si dividono quindi in:

- Globulari, di forma tondeggiante presenti in fiori (crisantemo) e frutti (arancio) sono i più comuni;

- Fibrillari, sono sparsi o riuniti in strutture fibrillari nei frutti (rosa) o nei fiori (ninfee). Sono presenti Xantofille (centro) e Carotenoidi (superficie);

- Membranosi, caratteristici dei frutti di peperone costituiti da numerose lamelle contenenti pochi carotenoidi;

- Cristallini, si accumulano in cristalli di carotenoidi, come beta-carotene in carota e licopene in pomodoro.

Queste strutture, al microscopio, si presentano già colorate.

Amiloplasti e procarioti

Per quanto riguarda gli amiloplasti è importante specificare che il granulo di amido presenta una conformazione diversa da specie a specie. È quindi relativamente semplice scoprire sofisticazioni nella farina. L’amido è visto sempre come un’inclusione solida.

I procarioti non hanno organelli, però alcuni possono effettuare la fotosintesi perché la loro membrana si riorganizza a formare strutture simili ai tilacoidi.