Concetti Chiave
- I plastidi sono organelli presenti solo nelle cellule vegetali e si dividono principalmente in fotosintetici (cloroplasti) e non fotosintetici (cromoplasti, amiloplasti, leucoplasti).
- I cloroplasti catturano l'energia solare e la convertono in energia chimica attraverso la fotosintesi, composta da fasi luminose e oscure.
- I cromoplasti derivano dai cloroplasti e contengono pigmenti diversi dalla clorofilla, responsabili della colorazione giallo-rossa per attirare insetti e animali.
- I plastidi hanno un contenuto di DNA plastidiale (ptDNA) che supporta la fotosintesi e sono racchiusi da due membrane, contribuendo alla teoria dell'endosimbiosi.
- Gli amiloplasti contengono granuli di amido specifici per specie, utili per identificare sofisticazioni alimentari, mentre i procarioti usano strutture simili ai tilacoidi per fotosintetizzare.
plastidi sono organelli presenti solamente nelle cellule vegetali. In base alla loro funzione si dividono in:
Indice
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.
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.
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali funzioni dei plastidi nelle cellule vegetali?
- Come si trasformano i plastidi in base alle condizioni ambientali?
- Qual è l'ipotesi evolutiva più accreditata riguardo ai plastidi?
- Quali sono le caratteristiche strutturali dei plastidi?
- In che modo i cromoplasti differiscono dai cloroplasti?
I plastidi si dividono in fotosintetici, come i cloroplasti che compiono la fotosintesi, e non fotosintetici, come i cromoplasti che conferiscono colore e attrattività, e gli amiloplasti e leucoplasti che hanno altre funzioni.
I plastidi possono trasformarsi da una tipologia all'altra a seconda delle condizioni di crescita dell'organismo, come nel fenomeno dell'eziolamento, dove un vegetale diventa bianco se coperto.
Si ipotizza che i plastidi derivino da un miglioramento evolutivo, dove una cellula ha fagocitato un organello, supportata dal fatto che i plastidi possiedono ptDNA e due membrane.
I plastidi hanno una doppia membrana, con una esterna più permeabile, e contengono il plastoma. All'interno, i granum e i tilacoidi organizzano la membrana, circondati dallo stroma che contiene ptDNA, rRNA, tDNA, proteine e zuccheri.
I cromoplasti, pur avendo una struttura simile ai cloroplasti, contengono pigmenti diversi come i carotenoidi, responsabili della colorazione giallo-rossa, e possono derivare dalla trasformazione dei cloroplasti o dai proplastidi.
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