Concetti Chiave
- I proplastidi sono plastidi indifferenziati che possono evolversi in forme specializzate come i cloroplasti, essenziali per la fotosintesi.
- I cloroplasti contengono clorofilla e sono il sito delle reazioni fotosintetiche, mentre gli ezioplasti accumulano precursori della clorofilla al buio.
- I gerontoplasti sono cloroplasti in fase di senescenza, che subiscono una degradazione programmata durante il naturale processo di invecchiamento delle foglie.
- La divisione dei plastidi avviene per fissione semplice e richiede la proteina FtsZ, simile a quella utilizzata nella divisione cellulare batterica.
- Le proteine PDV sono fondamentali per regolare il numero di cloroplasti nelle piante terrestri, influenzando le dimensioni e la velocità di divisione dei plastidi.
Indice
Cosa sono i proplastidi e i 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
- Qual è la funzione principale dei cloroplasti nelle piante?
- Come si sviluppano i proplastidi?
- Qual è il ruolo dei cromoplasti nei fiori e nei frutti?
- Cosa accade ai cloroplasti durante la senescenza fogliare?
- Qual è il ruolo delle proteine PDV nella divisione dei cloroplasti?
I cloroplasti contengono clorofilla e sono il sito in cui avvengono le reazioni del processo fotosintetico, essenziali per la produzione di energia nelle piante.
I proplastidi sono piccoli plastidi indifferenziati che possono svilupparsi in tipologie più specializzate, come cloroplasti ed ezioplasti, a seconda delle condizioni ambientali.
I cromoplasti accumulano pigmenti come carotenoidi e antocianine, contribuendo ad attrarre gli insetti impollinatori nei fiori e a dare colore ai frutti.
Durante la senescenza fogliare, i cloroplasti si degradano e si trasformano in gerontoplasti, aumentando di volume e assumendo una forma più sferica, in un processo geneticamente controllato.
Le proteine PDV sono coinvolte nel controllo della divisione dei cloroplasti nelle piante terrestri, influenzando sia il numero che le dimensioni dei cloroplasti per cellula, regolati da fitormoni e citochine.
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