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Plastidi

Che cosa sono i plastidi?

I plastidi sono organelli caratteristici della cellula vegetale; ne esistono vari tipi che differiscono per colore, forma struttura e funzione.

Molte delle attività metaboliche della cellula, come la fotosintesi, la biosintesi di acidi grassi, degli amminoacidi  e dell’amido, si svolgono all’interno di questi organuli.

In base al colore, i plasmidi maturi sono classificati in:

  • cloroplasti;
  • cromoplasti;
  • leucoplasti.

I cloroplasti sono di colore verde e i pigmenti in essi contenuti sono di clorofille e carotenoidi (e ficobiline nei plastidi fotosintetici delle alghe rosse); i cromoplasti, di colore giallo, arancio, rosso, mancano di clorofille, ma sono ricchi in carotenoidi; i leucoplasti, infine sono incolori per l’assenza di pigmenti.

L’involucro dei plastidi è costituito da due membrane unitarie, la membrana esterna e la membrana interna; il compartimento tra le membrane è detto spazio intermembrana.

Analogamente alle cellule procariotiche, i plastidi possiedono ribosomi che sedimentano a 70S (i ribosomi citoplasmatici sedimentano a 80S), uno o più nucleoidi, ossia regioni in cui sono localizzati filamenti di DNA di tipo procariotico (circolare, non associato ad istoni), e sono in grado di duplicarsi per scissione binaria.

I diversi tipi di plastidi possono, entro certi limiti, trasformarsi l’uno nell’altro, e tutti derivano dalla stessa forma embrionale: il proplastidio.

Differenziamento ed interconversione dei plastidi

Differenziamento ed interconversione dei plastidi.

Proplastidi

I proplastidi, precursori dei plastidi più altamente differenziati come i cloroplasti, gli amiloplasti e  i cromoplasti, si trovano nell’embrione e nelle cellule meristematiche degli apici radicali e caulinari.

Questi organelli presentano dimensioni relativamente ridotte (0,5-1 μm) sono dotati di un sistema di membrane interne poco sviluppato, spesso sotto forma di vescicole, e sono incolori o di color verde pallido.

Il differenziamento dei proplastidi nelle varie forme di plastidi dipende sia da fattori ambientali, come luce e temperatura, sia da meccanismi interni di relativi al programma di sviluppo dell’organo.

Se una plantula viene fatta crescere al buio, i proplastidi della foglia non diventano amiloplasti, come accade nella radice, ma ezioplasti.

Differentemente, i proplastidi della radice, esposta ad illuminazione continua, si trasformano in cloroplasti.

Cloroplasti

I cloroplasti sono gli organelli in cui si realizza la fotosintesi e sono presenti in tutti gli organismi autotrofi eucariotici.

Nelle alghe si passa da un unico grande plastidio per cellula (detto cromatoforo a causa del colore che impartiscono alla maggior parte dell’organismo) a tanti piccoli plasmidi nelle forme più evolute. 

Nelle piante, per cellula, è presente un numero molto alto di plastidi, che presentano dimensioni tra 4 e 10 μm ed hanno forma ellissoidale, con una faccia piana e una convessa. In un mm2 di foglia possono essere presenti centinaia di migliaia di cloroplasti.

Considerando che le piante hanno un origine più recente rispetto alle alghe, è evidente che la presenza di tanti cloroplasti piccoli invece di un solo grande cloroplasto sia un risultato evolutivo più vantaggioso.

Il vantaggio principale consiste essenzialmente nella possibilità per i cloroplasti di spostarsi indipendentemente l’uno dall’altro orientandosi a favore della radiazione luminosa.

Inoltre questi possono sviluppare una maggiore superficie disponibile per gli scambi di sostanze con il citoplasma.

I cloroplasti presentano una membrana esterna dotata di speciali proteine, le porine, che formano dei canali che rendendo tale membrana permeabile a molecole di ridotte dimensioni sia idrofile che moderatamente idrofobe; la sua funzione principale è il riconoscimento e l’importo di proteine sintetizzate nel citoplasma.

La membrana interna è altamente selettiva: è permeabile solo a molecole neutre di ridotte dimensioni; gli scambi di ioni e metaboliti con il citoplasma avvengono mediante apposite proteine trasportatrici.

All’interno del cloroplasto si posso distinguere delle regioni, chiamate grana, che consistono di pile di sacchi membranosi denominati tilacoidi granali. In ogni granum si può contare un numero variabile di tilacoidi in relazione alle specie e alle condizioni ambientali. Altri tilacoidi, denominati tilacoidi intergranali o stromatici, connettono i diversi grana.

Tutti i tilacoidi sono in continuità tra loro costituendo un sistema chiuso di membrane che racchiude una singola camera interna connessa, il lume.

La zona in cui i tilacoidi di un granum vengono a contatto è definita partizione; la zona terminale dei tilacoidi dei grana, a contatto con lo stroma, è detta margine. Nello spessore alla membrana dei tilacoidi è localizzato l’apparato fotochimico della fotosintesi.

Il sistema dei tilacoidi è immerso nello stroma, una sostanza amorfa ricca in ribosomi, in cui risiedono, tra l’altro, gli enzimi coinvolti nella fase di organicazione del carbonio.

struttura cloroplasti

Struttura dei cloroplasti.

Nello stroma è localizzato il DNA plastidiale e vi viene accumulato l’amido primario, che si distingue dall’amido secondario degli amiloblasti.

Inoltre nello stroma possono essere osservate inclusioni lipidiche rotondeggianti, chiamate plastoglobuli.

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