Appunti sui Plastidi

I plastidi

I plastidi sono organelli che non fanno parte della via di secrezione. Come i mitocondri, i plastidi sono organelli semi-autonomi (cioè che hanno il DNA per la sintesi di una parte delle proteine necessarie per il funzionamento del plastidio stesso, mentre l'altra parte delle proteine viene sintetizzata dal genoma nucleare e successivamente trasferita mediante dei trasloconi che si chiamano "toc e tic" all'interno del plastidio). Sono organelli caratteristici esclusivamente degli organismi vegetali fotosintetizzanti, infatti sono assenti in quegli organismi che possono essere considerati vegetali eterotrofi, ovvero organismi che pur non facendo parte realmente del regno delle piante possono essere comunque studiati dalla botanica (funghi e alcuni batteri).

I plastidi sono responsabili di un gran numero di reazioni; gran parte delle reazioni che negli animali avvengono a livello citosolico (ad esempio la sintesi degli acidi grassi), molte delle reazioni che negli animali sono citosoliche, nelle piante avvengono invece all'interno dei plastidi. La sintesi delle basi pirimidiniche e puriniche sono altre reazioni che avvengono all'interno dei plastidi delle cellule vegetali, ma la principale funzione dei plastidi, e cioè quella più importante per la vita sul nostro pianeta, è la fotosintesi. Un'altra serie di reazioni metaboliche importantissime che avvengono nei plastidi costituiscono la via metabolica della sintesi dell'amido (rappresenta il principale polisaccaride di riserva e principale fonte energetica per molti animali compreso l'uomo).

Come sono costituiti i plastidi di una cellula vegetale?

Tutti i plastidi hanno due membrane: una membrana esterna che è permeabile a numerose molecole ed una membrana interna che è altamente selettiva. Tra una membrana e l'altra è presente uno spazio intermembrana detto spazio periplastidiale che ha un diametro di 5-10 nm. Mentre la membrana interna dei mitocondri forma delle creste, quella dei plastidi invece non le forma ma delimita uno spazio chiamato stroma all'interno del quale troveremo il DNA plastidiale chiamato anche plastoma; avremo i ribosomi che servono per la sintesi di quelle proteine che il DNA/plastoma sintetizza.

Il plastoma è circolare perché è di tipo batterico, ci sono più copie del plastoma all'interno di ciascun plastidio e il numero di copie può essere anche molto elevato, cioè anche centinaia di copie all'interno dello stesso plastidio. I ribosomi sono di tipo batterico e quindi 70S e in alcuni plastidi all'interno dello stroma sono presenti altre strutture membranose variamente organizzate.

Nei cloroplasti, che sono i plastidi deputati alla fotosintesi, questo sistema di membrane che stanno all'interno dello stroma è organizzato in modo molto strutturato e forma un sistema complesso di membrane che delimitano un unico spazio interno che prende il nome di sistema tilacoidale. Queste membrane prendono il nome di tilacoidi. Sulle membrane tilacoidali sono presenti i fotosistemi responsabili della fotosintesi e poi le proteine responsabili del trasporto elettronico che porterà alla sintesi di ATP e NADH che verrà poi utilizzato nella fase oscura della fotosintesi che avrà luogo invece nello stroma per la fissazione dell'anidride carbonica e per la sintesi del glucosio. (Fotosistemi e trasportatori elettronici a livello delle membrane tilacoidali; enzimi invece responsabili della fissazione del carbonio localizzata a livello dello stroma).

Come i mitocondri, i plastidi hanno la capacità di dividersi, quindi si riproducono per divisione in modo autonomo dalla divisione cellulare e il tipo di riproduzione a cui vanno incontro i plastidi è una scissione binaria. Di plastidi ne esistono di diversi tipi e sono morfologicamente e funzionalmente diversi l'uno dall'altro, tuttavia i plastidi hanno una caratteristica unica e cioè sono interconvertibili e cioè pur essendo morfologicamente e funzionalmente diversi possono trasformarsi durante il ciclo vitale di una pianta l'uno nell'altro.

La trasformazione dei plastidi da un tipo ad un altro, prende il nome di interconversione plastidiale ed è un fenomeno che tutti abbiamo osservato (es: un pomodoro acerbo è verde quindi all'interno delle cellule il plastidio prevalente è il cloroplasto, via via che matura il pomodoro diventa rosso e quelli stessi cloroplasti che erano presenti nel pomodoro verde, durante la trasformazione si trasformano/si interconvertono in cromoplasti). Un po' più difficile da osservare è la conversione dei cromoplasti in cloroplasti (es: la carota che è di colore arancione se la lasciamo alla luce si può osservare che pian piano si passa ad una colorazione verdina soprattutto nella parte apicale maggiormente esposta alla luce). Anche gli amiloplasti possono essere convertiti in cloroplasti oppure cromoplasti (es: se si lascia una patata alla luce che è ricca di amiloplasti si può osservare che via via le parti più esterne diventeranno verdi perché si ha un interconversione amiloplasto/cloroplasto).

I plastidi possono essere distinti in due grosse categorie: fotosintetici che comprendono esclusivamente i cloroplasti e quelli non fotosintetici e tra questi ci sono gli ezioplasti, cromoplasti, leucoplasti (cioè plastidi privi di colorazione) che sono a loro volta distinti in amiloplasti e elaioplasti. Nella stessa pianta sono presenti sicuramente quasi tutte le tipologie di plastidi e ciascuno di essi sarà caratteristico di particolari tessuti o organi. È ovvio per esempio che i cloroplasti che servono per la fotosintesi saranno particolarmente abbondanti nelle cellule del mesofilo fogliare e cioè quelle cellule deputate alla fotosintesi, e si troveranno anche i cloroplasti nelle cellule per esempio del fusto delle piante erbacee colorati in verde. Anche nel fusto ci stanno parenchimi clorofilliani.