12. Plastidy

• Čo je to plastid?

  -Plastidy sú membránové organely, ktoré sa vyskytujú len v rastlinných bunkách a len v eukaryotických bunkách.

  -V prokaryotických bunkách (fotosyntetizujúce baktérie a sinice) predstavujú ekvivalenty plastidov tylakoidy a vezikuly voľne uložené v cytoplazme.
• Čo je to stróma?

  -Základná hmota, ktorá vypĺňa vnútro niektorých plastidov, sa nazýva stróma.
• Plastidy všeobecne rozdeľujeme na dve hlavné skupiny podľa prítomnosti pigmentov:

  • leukoplasty sú bezfarebné plastidy
  • chromoplasty obsahujú pigmenty

  -Jednotlivé typy plastidov sa môžu transformovať; z leukoplastov pri osvetlení vznikajú chloroplasty, z chloroplastov môžu vznikať fotosynteticky neaktívne chromoplasty.
• Leukoplasty (etioplasty)


  -Leukoplasty sú bezfarebné plastidy, ktoré sa vyskytujú v pokožkových, embryonálnych alebo pohlavných bunkách.

  -Nachádzajú sa prevažne v tých orgánoch rastlín, ktoré nie sú vystavené svetlu.

  -V porovnaní s chloroplastami majú slabo vyvinutý membránový systém. -Majú guľatý, vajcový, tyčinkovitý alebo nepravidelný tvar.

  -Prebieha v nich syntéza alebo ukladanie rôznych organických látok.
• Rozdelenie leukoplastov v závislosti od chemického charakteru sekundárne syntetizovaných látok:

  • amyloplasty - obsahujú škrob
  • elaioplasty - obsahujú tuky
  • proteinoplasty - obsahujú bielkoviny
• Amyloplasty


  -Najčastejší typ leukoplastov v rastlinných bunkách.

  -V zásobných orgánoch rastlín, endosperme, klíčnych listoch.

  -Na povrchu majú dvojitú obalovú membránu.

  -Škrob, primárne syntetizovaný v chloroplastoch, sa nazýva asimilačný škrob. Tento sa transportuje do intenzívne rastúcich a zásobných orgánov - rezerva v podobe zásobného škrobu.

  -Zásobný škrob sa ukladá v amyloplastoch v podobe škrobových zŕn (inklúzií). 

  -V bunkách koreňovej čiapočky vyšších rastlín sa vyskytuje veľký počet amyloplastov, ktoré sú súčasťou statolitového aparátu rastlín - obsahujú tzv. statolitový škrob.
• Elaioplasty


  -Obsahujú veľký počet tukových častíc.

  -Nachádzajú sa v bunkách nižších aj vyšších rastlín.

  -Majú okrúhly až oválny tvar.
• Proteinoplasty


  -Bielkovinové inklúzie sa vyskytujú v bunkách vo forme kryštálikov alebo jemných fibríl.

  -Kryštály sú od strómy oddelené membránou.

  -Proteinoplasty sú charakteristické pre mnohé nahosemenné, dvojklíčnolistové a jednoklíčnolistové rastliny.
• Chromoplasty


  -Chromoplasty sú plastidy obsahujúce farebné pigmenty.

  -Podľa povahy pigmentu ich delíme na:

  • vlastné chromoplasty - obsahujú fotosynteticky neaktívne pigmenty
  • chloroplasty - obsahujú fotosynteticky aktívne pigmenty
• Vlastné chromoplasty


  -V generatívnych orgánoch rastlín (zrelé plody a kvety), tiež v listoch tesne pred ich odpadnutím. -Obsahujú žlté a oranžové farbivo zo skupiny karotenoidov (karotény, lykopén, xantofyl), no chýba chlorofyl, preto sú fotosynteticky neaktívne. -Majú dvojitú obalovú membránu, vnútro vypĺňa stróma.
• Vznik vlastných chromoplastov


  -Konečné vývinové štádium plastidov -transformujú sa z chloroplastov (produkty degradácie v procese starnutia listov).

  -Vznikajú aj transformáciou proplastidov (mladé nediferencované štádium plastidov) a bezfarebných leukoplastov.
• Prečo sú chloroplasty najvýznamnejšou bunkovou organelou?

  -Chloroplasty sú fotosynteticky aktívne, a preto ich môžeme pokladať za najvýznamnejšiu bunkovú organelu vôbec.

  -Len oni sú schopné v procese fotosyntézy transformovať slnečnú energiu do energie chemických väzieb, ktorú je schopná bunka využiť. 
• Výskyt chloroplastov


  -Sú najpočetnejšie zastúpené, najčastejšie sa vyskytujúce a najlepšie preskúmané plastidy.

  -Vyskytujú sa hlavne v nadzemných orgánoch zelených rastlín, najmä v mezofyle listov.

  -Sú rozložené voľne v cytoplazme a v závislosti od kvality a intenzity svetla možno pozorovať aj ich pohyb.
• Pigment chloroplastov


  -Typické zafarbenie chloroplastov je podmienené obsahom pigmentov, predovšetkým chlorofylu.

  -Z chemického hľadiska je základom molekuly chlorofylu porfyrín s naviazaným horčíkom (Mg2+).

  -Chlorofyly majú lipofilný charakter, sú rozpustné v nepolárnych rozpúšťadlách. 
• Druhy chlorofylov:


  • chlorofyl a - najdôležitejší pigment modrozelenej farby; všetky fotosyntetizujúce rastliny, vrátane siníc a prvozelených rias
  • chlorofyl b - pigmet žltozelenej farby; prvozelené riasy, zelená vývojová vetva eukaryotických rias a všetky vyššie rastliny
  • chlorofyl c - hnedá vývojová vetva rias
  • chlorofyl d - červená vývojová vetva rias
  • bakteriochlorofyl, bakterioviridín izolované z fotosyntetizujúcich purpurových a zelených baktérií
• Štruktúra chloroplastov


  -Obalené dvomi membránami, vnútornou a vonkajšou semipermeabilnou membránou. Medzi nimi sa nachádza periplastidový priestor - dynamická štruktúra, kt. funkciou transport novonasyntetizovaných látok do cytosolu.

  -Vnútro chloroplastu vypĺňa stróma, v ktorej je uložený zložitý membránový systém - graná (peniažteky na kope), tvorený paralelne usporiadanými mechúrikmi - tylakoidmi (peniažteky). -Tylakoidy sú vzájomne prepojenými dvojmembránovými lamelami - tylakoidmi strómy.
• Čo sú to plastoglobuly?

  -V stróme chloroplastov sa vyskytujú aj globulárne útvary, označované ako plastoglobuly.

  -Ich počet sa rapídne zvyšuje v chloroplastoch starnúcich buniek.

  -Vznikajú rozpadom a postupným odbúravaním membrán tylakoidov grán a strómy.
• Štruktúra chloroplastu


  Štruktúra chloroplastu:

  
• Chloroplastový genóm


  -Chloroplasty sú semiautonómne organely s vlastnou genetickou informáciou.

  -Genóm tvorí molekula dvojvláknovej DNA (označuje sa ako ctDNA, chloroplastová DNA), ktorá je vždy cirkulárna, na rozdiel od lineárnej jadrovej DNA.

  .DNA sa nachádza v stróme a je pripojená na membrány tylakoidov.

  -Nesie informáciu pre správny rast a delenie chloroplastov, kóduje proteíny fotosystému I a II a niektoré cytochrómy.

  -Chloroplasty majú aj vlastné ribozómy, ktoré majú sedimentačnú konštantu prokaryotických ribozómov - 70S.
• Reprodukcia plastidov


  -Plastidy sa reprodukujú priečnym delením, a to zaškrtením alebo priehradočným delením.

  -Existujú aj názory o primárnom vzniku chloroplastov z iniciálnej častice, ktorá vzniká z čiastočne degenerovaných plastidov - pučanie.