Plastidi

Plastidi

Caratteristiche comuni dei plastidi

I plastidi hanno delle caratteristiche comuni:

• Circondati da un doppio involucro membranario / da due unità di membrana.
• Caratterizzati dall’avere un DNA circolare di tipo procariotico.
• Hanno tutte le caratteristiche tipiche per poter fare una sintesi delle proteine, quindi hanno RNA messaggero, RNA transfer e ribosomi 70S di tipo procariotico (i ribosomi citoplasmatici sono 80S, di tipo eucariotico).

Per il fatto di avere le caratteristiche 2 e 3 si può dire che almeno in parte i plastidi sono autonomi, in verità sono semiautonomi perché riescono a sintetizzare una piccola parte di proteine per il loro metabolismo e per fare determinate funzioni (tra cui la fotosintesi nei cloroplasti), ma per altre proteine dipendono dal nucleo.

Inoltre, all’interno della cellula la replicazione dei plastidi avviene indipendentemente dalla replicazione cellulare, quindi sono autonomi a livello di divisione cellulare.

Teoria dell'endosimbiosi

I plastidi sembrano essere degli organismi entrati in simbiosi con la cellula che li ospita perché riescono ad avere un proprio metabolismo, pur dipendendo in parte dal DNA nucleare, quindi dalla sintesi proteica citoplasmatica. Sono state fatte diverse ipotesi su come i plastidi si siano formati, ma quella più accreditata è quella della Lynn Margulis.

Valutando tutte queste caratteristiche, Margulis ha formulato l’ipotesi per cui i plastidi siano derivati da una fagocitosi/entrata di un organismo procariote (simile a un cianobatterio, chiamato cianella) che è stato inglobato da un organismo eucariotico. Quindi questi due organismi vivevano separati tra loro: uno era un organismo eucariotico, eterotrofo aerobio (che riusciva a fare la respirazione cellulare perché aveva già i mitocondri ma non riusciva a fare la fotosintesi); l’altro era un organismo procariotico che aveva degli input meno evidenti rispetto all’eucariotico. Una volta inglobato, i due si sono messi in simbiosi per potersi facilitare a vicenda. Quindi l’eucariotico è diventato un organismo eucariotico fotosintetico in grado di sintetizzare la propria sostanza organica.

Ecco perché i plastidi hanno un doppio involucro: uno dell’organismo ospitante e l’altro del procariote che è stato ospitato. Questo procariote, che poi è diventato un organulo, ha mantenuto tutte le caratteristiche proprie come il DNA circolare, il proprio corredo per la sintesi di qualche proteina, pur dipendendo dal DNA nucleare dell’organismo che lo ha ospitato.

Classificazione dei plastidi

Esiste una classificazione dei plastidi che possono essere cromatofori e non-cromatofori.

• Cromatofori: plastidi che sono colorati / pigmentati.
• Fotosinteticamente attivi: riescono a fare la fotosintesi (cloroplasti).
• Fotosinteticamente inattivi (cromoplasti).
• Non-cromatofori: plastidi incolori, non sono colorati.
• Proplastidi (pigmentati)
• Ezioplasti
• Leucoplasti

Cloroplasti

I cloroplasti sono dei plastidi pigmentati fotosinteticamente attivi. Sono plastidi fotosintetici di tutte le alghe verdi e le piante terrestri. Nel corso dell’evoluzione c’è stata anche un’evoluzione della forma dei cloroplasti tanto è che gli organismi molto semplici come le alghe unicellulari avevano un unico grande cloroplasto a forma di coppa. Poi si è andati avanti con l’evoluzione e questi plastidi hanno cominciato (anziché uno solo) a diventare due a forma di nastro come in alcune alghe filamentose (Spirogira) oppure sono diventati due cloroplasti o un unico cloroplasto digitiforme fino ad arrivare alle piante superiori che hanno tanti piccoli cloroplasti a forma di lente.

Con l’evoluzione quindi si è passati da un grosso cloroplasto a tanti piccoli cloroplasti che complessivamente possono all’interno della cellula occupare lo stesso volume per facilitare il concetto di superficie relativa, per facilitare la possibilità di avere un contatto con l’ambiente esterno. Quindi è più semplice anche per un cloroplasto assorbire la luce se è tanto piccolo piuttosto che un unico grande cloroplasto a forma di coppa tanto è che gli organismi che avevano un unico cloroplasto alla fine sono rimasti organismi estremamente piccoli essi stessi (forme pressoché unicellulari) sempre per il discorso che bisogna mettere tanta superficie a contatto con l’ambiente esterno.

Anche l’interno di questo organulo è strutturato in modo da avere tante superfici di raccolta della luce. Quindi nelle piante superiori a livello del citoplasma (recluso contro la parete cellulare) ci sono tanti piccoli cloroplasti la cui funzione è quella di assorbire la luce.

Struttura del cloroplasto

Com'è fatto un cloroplasto? Ha un doppio involucro, tra i due involucri c’è uno spazio e all’interno lo stroma plastidiale. All’interno dello stroma c’è un sistema di sacculi appiattiti delimitati da membrana che costituiscono nel complesso il sistema tilacoidale = insieme di sacculi appiattiti e circondati da membrana. Tutto il sistema di sacculi è in comunicazione tra loro cioè l’interno del sacculo è in continuazione con tutti gli altri sacculi.

• Alcuni di questi sacculi = tilacoidi sono corti e tra loro impilati (granum, tanti granum vanno a formare i grana) come a formare una pila di monete.
• Altri invece sono allungati (tilacoidi intergrana) e mettono in comunicazione le pile.

Sulle membrane dei tilacoidi avviene la fase luminosa della fotosintesi, quindi sulle membrane dei tilacoidi ci sono dei complessi = pigmento + proteina che servono per la cattura della luce e per un trasporto elettronico. Anche l’interno del plastidio è formato da tante membrane quindi aumenta la potenzialità di assorbimento della luce, quindi aumenta la possibilità di avere un contatto con l’ambiente esterno.

All’interno dello stroma c’è un grosso quantitativo di acqua, il DNA circolare che dà la semiautonomia al plastidio, i ribosomi 70S, l’amido primario e gli enzimi per la fase oscura della fotosintesi. Quindi mentre la fase luminosa della fotosintesi avviene a livello dei tilacoidi, la fase oscura si svolge nello stroma.

Il cloroplasto è un organulo fotosinteticamente attivo caratteristico delle piante superiori in cui ci sono tanti piccoli cloroplasti a forma lenticolare. Il plastidio è caratterizzato da un doppio involucro che racchiude uno stroma. All’interno dello stroma c’è un sistema di sacculi appiattiti interconnessi tra di loro che danno origine a un sistema tilacoidale. I tilacoidi sono alcuni impilati tra di loro a formare il sistema.