Concetti Chiave
- I proplastidi sono plastidi indifferenziati che possono evolvere in diverse forme specializzate tra cui cloroplasti, amiloplasti e cromoplasti.
- I cloroplasti, contenenti clorofilla, sono essenziali per la fotosintesi e si formano dai ezioplasti in presenza di luce.
- Gli amiloplasti immagazzinano amido e si trovano in semi, radici e tuberi, mentre i cromoplasti accumulano pigmenti per attrarre insetti impollinatori.
- La divisione dei plastidi avviene per fissione, con la proteina FtsZ e le proteine PDV che regolano il numero e la dimensione dei cloroplasti nelle piante terrestri.
- Le proteine ARC6, PDV1 e PDV2 giocano un ruolo chiave nella divisione dei cloroplasti, interagendo con componenti derivati dai cianobatteri.
Indice
Proplastidi e cloroplasti
Proplastidi: piccoli plastidi, indifferenziati che si possono sviluppare in tipologie più specializzate
Cloroplasti: contengono clorofilla e costituiscono il sito in cui avvengono le reazioni del processo fotosintetico
Ezioplasti: si sviluppano al buio , sono i precursori dei cloroplasti, accumulano precursori della clorofilla che sono convertiti nella forma attiva in seguito ad esposizione alla luce.
Amiloplasti: plastidi ricchi in amido, si trovano nei semi, nelle radici e nei tuberi dove svolgono ruolo di accumulo di sostanze di riserva.
Cromoplasti e cloroplasti
Cromoplasti: accumulano pigmenti (carotenoidi e antocianine) e si localizzano nel fiore dove contribuiscono ad attrarre gli insetti impollinatori e nei frutti.
Cloroplasti: tilacoidi e stroma.
I grana sono un insieme di tilacoidi dove sono racchiusi i cloroplasti.
Ezioplasto: corpo prolamellare si possono sviluppare le membrane tilacoidali.
La conversione a cloroplasto è indotta da enzima che lavorano solo in presenza di luce.
Gerontoplasto e amiloplasto
La degradazione dei cloroplasti e delle loro componenti è uno dei primi eventi che si verificano durante la senescenza fogliare.
Gerontoplasto= cloroplasto in fase di senescenza, aumenta in volume e assume una forma più sferica, anche i grana si separano e collassano. Questo è un programma geneticamente controllata per garantire una degradazione e demolizione controllata.
Amiloplasto: vescicola ripiena di sacchi traslucidi.
Leucoplasti e cromoplasti
Leucoplasti: fabbriche di metaboliti secondari. Si localizzano nei tricomi: estroflessione delle cellule epidermiche della foglie e del fiore, specializzati nella produzione di metaboliti secondari.
Cromoplasto: contengono pigmenti sia carotenoidi.
La divisione dei plastidi avviene per semplice fissione a partire da una costrizione.
La proteina FtsZ (coinvolta nella formazione del setto durante la divisione della cellula batterica) è necessaria per la divisione dei plastidi.
Proteine e divisione dei cloroplasti
Nella maggior parte delle alghe, la velocità di divisione del cloroplasto è costante per mantenere il corretto numero di cloroplasti per cellula.
Al contrario nelle piante terrestri si sono evoluti sistemi di differenziamento in cui dimensione e numero dei cloroplasti possono cambiare attraverso il controllo della velocità di divisione.
Nelle piante terrestri sono presenti le proteine PDV (plastid division).
La sovraesposizione di proteina PDV determina un aumento del numero di cloroplasti per cellula ma riduce le dimensioni delle piante.
Ridotti livelli di proteine PDV provocano l’effetto opposto. I livelli dei geni PDV sono regolati dai fitormoni e citochine.
FtsZ - proteina omologa della tubulina eucariotica, svolge un ruolo chiave nel processo di divisione della cellula batterica. Più molecole FtsZ si associano a formare una struttura ad anello nel punto in cui parte la divisione, sul versante dello stroma.
La proteina ARC6 localizzata sulla membrana interna del cloroplasto interagisce con FtsZ e stabilizza la struttura ad anello. ARC6 recluta poi le proteine PDV1 e PDV2, localizzate a loro volta sulla membrana esterna del cloroplasto. PDV1 e PDV2 reclutano la proteina citosolica DRP5B, una GTPasi simile alla proteina dinamina (specifica dei neuroni).
Origine evolutiva dei componenti
Origine evolutiva dei componenti del complesso multiproteico che controlla la divisione del cloroplasto:
- DRP5B deriva dall’apparato che controlla la divisione della cellula eucariotica.
- FstZ, ARC6 derivano dai componenti dell’apparato per la divisione cellulare dei cianobatteri.
- PDV1, PDV2 componenti che si trovano esclusivamente nelle piante terrestri.
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali tipologie di plastidi e le loro funzioni?
- Come avviene la conversione degli ezioplasti in cloroplasti?
- Qual è il ruolo delle proteine FtsZ e PDV nella divisione dei plastidi?
- Quali sono le differenze nella divisione dei cloroplasti tra alghe e piante terrestri?
I plastidi includono proplastidi, cloroplasti, ezioplasti, amiloplasti, cromoplasti e leucoplasti, ciascuno con funzioni specifiche come la fotosintesi, l'accumulo di amido, l'attrazione di insetti impollinatori e la produzione di metaboliti secondari.
Gli ezioplasti si sviluppano al buio e accumulano precursori della clorofilla, che vengono convertiti nella forma attiva in presenza di luce grazie a specifici enzimi.
La proteina FtsZ è essenziale per la divisione dei plastidi formando una struttura ad anello, mentre le proteine PDV regolano il numero e la dimensione dei cloroplasti nelle piante terrestri.
Nelle alghe, la divisione dei cloroplasti è costante per mantenere un numero corretto per cellula, mentre nelle piante terrestri il numero e la dimensione dei cloroplasti possono variare grazie al controllo della velocità di divisione.
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