PLASTOS: KENMERKEN, STRUCTUUR EN SOORTEN - BIOLOGIE - 2026

De plastide of plastidiosson-groep orgánulas semi-autonome cel met verschillende functies. Ze worden aangetroffen in cellen van algen, mossen, varens, gymnospermen en angiospermen. De meest opvallende plastide is de chloroplast, verantwoordelijk voor fotosynthese in plantencellen.

Volgens hun morfologie en functie is er een grote verscheidenheid aan plastiden: onder andere chromoplasten, leukoplasten, amyloplasten, etioplasten, oleoplasten. Chromoplasten zijn gespecialiseerd in het opslaan van carotenoïde pigmenten, amyloplasten slaan zetmeel op en plastiden die in het donker groeien, worden etioplasten genoemd.

Verrassend genoeg zijn plastiden gemeld bij sommige parasitaire wormen en bij bepaalde mariene weekdieren.

Algemene karakteristieken

Plastiden zijn organellen die aanwezig zijn in plantencellen die zijn bedekt met een dubbel lipidemembraan. Ze hebben hun eigen genoom, een gevolg van hun endosymbiotische oorsprong.

Er wordt gesuggereerd dat ongeveer 1,5 miljard jaar geleden een protoeukaryote cel een fotosynthetische bacterie overspoelde, waardoor de eukaryote afstamming ontstond.

Evolutionair kunnen drie lijnen van plastiden worden onderscheiden: de glaucofyten, de afstamming van rode algen (rodoplasten) en de afstamming van groene algen (chloroplasten). Uit de groene lijn kwamen plastiden voort uit zowel algen als planten.

Het genetisch materiaal heeft - in hogere planten - 120 tot 160 kb en is georganiseerd in een gesloten en circulaire molecule van dubbelband-DNA.

Een van de meest opvallende kenmerken van deze organellen is hun vermogen tot onderlinge conversie. Deze verandering vindt plaats dankzij de aanwezigheid van moleculaire en omgevingsstimuli. Wanneer een ethioplast bijvoorbeeld zonlicht ontvangt, synthetiseert het chlorofyl en wordt het een chloroplast.

Naast fotosynthese vervullen plastiden verschillende functies: synthese van lipiden en aminozuren, opslag van lipiden en zetmeel, werking van huidmondjes, verkleuring van plantstructuren zoals bloemen en fruit, en perceptie van zwaartekracht.

Structuur

Alle plastiden zijn omgeven door een dubbel lipidemembraan en van binnen hebben ze kleine vliezige structuren, thylakoïden genaamd, die zich aanzienlijk kunnen uitstrekken in bepaalde soorten plastiden.

De structuur hangt af van het type plastide en elke variant zal in de volgende sectie in detail worden beschreven.

Soorten

Er is een reeks plastiden die verschillende functies vervullen in plantencellen. De grens tussen elk type plastide is echter niet erg duidelijk, aangezien er een significante interactie is tussen de structuren en de mogelijkheid van onderlinge omzetting.

Evenzo blijkt bij het vergelijken van verschillende celtypen dat de plastidenpopulatie niet homogeen is. Onder de basistypen plastiden die in hogere planten worden aangetroffen, zijn de volgende:

Proplastiden

Het zijn plastiden die nog niet gedifferentieerd zijn en die verantwoordelijk zijn voor het ontstaan ​​van alle soorten plastiden. Ze komen voor in de meristemen van planten, zowel in de wortels als in de stengels. Ze zitten ook in embryo's en andere jonge weefsels.

Het zijn kleine structuren, één of twee micrometer lang en bevatten geen pigment. Ze hebben het thylakoïdmembraan en hun eigen ribosomen. In de zaden bevatten proplastidia zetmeelkorrels, die een belangrijke reservebron zijn voor het embryo.

Het aantal proplastidia per cel is variabel, en tussen de 10 en 20 van deze structuren zijn te vinden.

De verspreiding van proplastidia tijdens het celdelingsproces is essentieel voor de goede werking van de meristemen of van een specifiek orgaan. Wanneer ongelijke segregatie optreedt en een cel de plastiden niet ontvangt, is deze bestemd voor een snelle dood.

Daarom is de strategie om de billijke verdeling van de plastiden naar de dochtercellen te verzekeren homogeen verdeeld te zijn in het celcytoplasma.

Evenzo moet proplastidia worden geërfd door de nakomelingen en zijn ze aanwezig bij de vorming van gameten.

Chloroplasten

Chloroplasten zijn de meest prominente en opvallende plastiden van plantencellen. De vorm is ovaal of bolvormig en het aantal varieert normaal gesproken tussen 10 en 100 chloroplasten per cel, hoewel het 200 kan bereiken.

Ze zijn 5 tot 10 µm lang en 2 tot 5 µm breed. Ze bevinden zich voornamelijk in de bladeren van planten, hoewel ze onder andere aanwezig kunnen zijn in stengels, bladstelen en onrijpe bloembladen.

Chloroplasten ontwikkelen zich in plantstructuren die niet ondergronds zijn, van proplastidia. De meest opvallende verandering is de productie van pigmenten om de karakteristieke groene kleur van dit organel aan te nemen.

Net als de andere plastiden zijn ze omgeven door een dubbel membraan en van binnen hebben ze een derde vliezig systeem, de thylakoïden, ingebed in het stroma.

Thylakoïden zijn schijfvormige structuren die tot korrels worden gestapeld. Op deze manier kan de chloroplast structureel worden verdeeld in drie compartimenten: de ruimte tussen de membranen, het stroma en het lumen van de thylakoïde.

Net als in de mitochondriën vindt de overerving van chloroplasten van ouders op kinderen plaats door een van de ouders (uniparentaal) en zij hebben hun eigen genetisch materiaal.

Kenmerken

In chloroplasten vindt het fotosyntheseproces plaats, waardoor planten het licht van de zon kunnen opvangen en omzetten in organische moleculen. In feite zijn chloroplasten de enige plastiden met fotosynthetische mogelijkheden.

Dit proces begint in de thylakoïdmembranen met de lichte fase, waarin de enzymatische complexen en de eiwitten die nodig zijn voor het proces worden verankerd. De laatste fase van fotosynthese, of donkere fase, vindt plaats in het stroma.

Amyloplasten

Amyloplasten zijn gespecialiseerd in de opslag van zetmeelkorrels. Ze worden meestal aangetroffen in de reserveweefsels van planten, zoals het endosperm in zaden en knollen.

De meeste amyloplasten worden tijdens de ontwikkeling van het lichaam rechtstreeks uit een protoplast gevormd. Experimenteel is de vorming van amyloplasten bereikt door het fytohormoon auxine te vervangen door cytokinines, waardoor de celdeling wordt verminderd en de ophoping van zetmeel wordt geïnduceerd.

Deze plastiden zijn reservoirs voor een grote verscheidenheid aan enzymen, vergelijkbaar met chloroplasten, hoewel ze geen chlorofyl- en fotosynthetische machinerie hebben.

Perceptie van zwaartekracht

Amyloplasten zijn gerelateerd aan de reactie op het gevoel van zwaartekracht. In de wortels wordt het gevoel van zwaartekracht waargenomen door de cellen van de columella.

In deze structuur bevinden zich de statolieten, die gespecialiseerde amyloplasten zijn. Deze organellen bevinden zich aan de onderkant van de cellen van de columella, wat het gevoel van zwaartekracht aangeeft.

De positie van de statolieten triggert een reeks signalen die leiden tot de herverdeling van het hormoon auxine, waardoor de structuur groeit ten gunste van de zwaartekracht.

Zetmeelkorrels

Zetmeel is een onoplosbaar semi-kristallijn polymeer dat bestaat uit zich herhalende glucose-eenheden, die twee soorten moleculen produceren, amylopeptine en amylose.

Amylopeptine heeft een vertakte structuur, terwijl amylose een lineair polymeer is en in de meeste gevallen accumuleert in een verhouding van 70% amylopeptine en 30% amylose.

Zetmeelkorrels hebben een redelijk georganiseerde structuur, gerelateerd aan amylopeptineketens.

In de amyloplasten die zijn onderzocht uit het endosperm van granen, variëren de korrels in diameter van 1 tot 100 µm, en kunnen ze worden onderscheiden tussen grote en kleine korrels die over het algemeen in verschillende amyloplasten worden gesynthetiseerd.

Chromoplasten

Chromoplasten zijn zeer heterogene plastiden die verschillende pigmenten opslaan in bloemen, fruit en andere gepigmenteerde structuren. Ook zijn er bepaalde vacuolen in cellen die pigmenten kunnen opslaan.

Bij angiospermen is het nodig om een ​​mechanisme te hebben om de dieren aan te trekken die verantwoordelijk zijn voor de bestuiving; om deze reden bevordert natuurlijke selectie de accumulatie van heldere en aantrekkelijke pigmenten in sommige plantstructuren.

Chromoplasten ontwikkelen zich meestal uit chloroplasten tijdens het rijpingsproces van fruit, waarbij groen fruit na verloop van tijd een karakteristieke kleur krijgt. Onrijpe tomaten zijn bijvoorbeeld groen en als ze rijp zijn, zijn ze felrood.

De belangrijkste pigmenten die zich ophopen in chromoplasten zijn carotenoïden, die variabel zijn en verschillende kleuren kunnen vertonen. Carotenen zijn oranje, lycopeen is rood en zeaxanthine en violaxanthine zijn geel.

De uiteindelijke kleuring van de structuren wordt bepaald door de combinaties van genoemde pigmenten.

Oleoplasten

Plastiden zijn ook in staat moleculen met een lipide- of eiwitkarakter op te slaan. Oleoplasten kunnen lipiden opslaan in speciale lichamen die plastoglobules worden genoemd.

De bloemenantennes worden gevonden en hun inhoud komt vrij op de wand van de stuifmeelkorrel. Ze komen ook veel voor bij bepaalde soorten cactussen.

Bovendien hebben oleoplasten verschillende eiwitten zoals fibrilline en enzymen die verband houden met het metabolisme van isoprenoïden.

Leukoplasten

Leukoplasten zijn plastiden zonder pigmenten. Volgens deze definitie kunnen amyloplasten, oleoplasten en proteïnoplasten worden geclassificeerd als varianten van leukoplasten.

Leukoplasten worden in de meeste plantenweefsels aangetroffen. Ze hebben geen opvallend thylakoïdmembraan en hebben weinig plasmadruppeltjes.

Ze hebben metabolische functies in de wortels, waar ze aanzienlijke hoeveelheden zetmeel accumuleren.

Gerontoplasten

Wanneer de plant ouder wordt, treedt er een omzetting van chloroplasten in gerontoplasten op. Tijdens het senescentieproces breekt het thylakoïdmembraan, hopen plasmadruppeltjes zich op en breekt chlorofyl af.

Ethioplasten

Wanneer planten groeien bij weinig licht, ontwikkelen de chloroplasten zich niet goed en wordt het gevormde plastide een ethioplast genoemd.

De etioplasten bevatten zetmeelkorrels en bezitten niet het uitgebreid ontwikkelde thylakoïdmembraan zoals bij volwassen chloroplasten. Als de omstandigheden veranderen en er voldoende licht is, kunnen etioplasten zich ontwikkelen tot chloroplasten.

Referenties

1. Biswal, UC en Raval, MK (2003). Biogenese van chloroplast: van proplastid tot gerontoplast. Springer Science & Business Media.
2. Cooper, GM (2000). De cel: een moleculaire benadering. 2e editie. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Chloroplasten en andere plastiden. Beschikbaar op: ncbi.nlm.nih.gov
3. Gould, SB, Waller, RF en McFadden, GI (2008). Plastid evolutie. Jaaroverzicht van plantenbiologie, 59, 491-517.
4. Lopez - Juez, E., en Pyke, KA (2004). Plastiden ontketend: hun ontwikkeling en hun integratie in de ontwikkeling van planten. International Journal of Developmental Biology, 49 (5-6), 557-577.
5. Pyke, K. (2009). Plastid biologie. Cambridge University Press.
6. Pyke, K. (2010). Plastid divisie. AoB Plants, plq016.
7. Wijs, RR (2007). De diversiteit in vorm en functie van plastiden. In De structuur en functie van plastiden (pp. 3–26). Springer, Dordrecht.