Plastidy

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. 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

Leukoplasty (etioplasty) 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.

Rozdeľujeme ich v závislosti od chemického charakteru sekundárne syntetizovaných látok:

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

Amyloplasty

Patria k najčastejšie sa vyskytujúcim leukoplastom rastlinných buniek. Vyskytujú sa v zásobných orgánoch rastlín, endosperme, klíčnych listoch. Na povrchu majú dvojitú obalovú membránu. Škrob, primárne syntetizovaný v chloroplastoch, sa nazýva asimilačný škrob. Tento sa postupne transportuje do intenzívne rastúcich a zásobných orgánov, kde slúži ako 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

Vyskytujú sa hlavne v generatívnych orgánoch rastlín (zrelé plody a kvety). Taktiež sa vyskytujú v listoch tesne pred ich odpadnutím. Ich charakteristickou črtou je obsah žltého a oranžového farbiva zo skupiny karotenoidov (karotény, lykopén, xantofyl). Naproti tomu im chýba chlorofyl, preto sú fotosynteicky neaktívne. Majú dvojitú obalovú membránu a ich vnútro vypĺňa stróma. Pokladajú sa za konečné vývinové štádium plastidov. Transformujú sa z chloroplastov (produkty degradácie v procese starnutia listov). Môžu vznikať aj transformáciou proplastidov (mladé nediferencované štádium plastidov) a bezfarebných leukoplastov.

Chloroplasty

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. 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.

Štruktúra chloroplastu

Zelené zafarbenie chloroplastov je podmienené obsahom pigmentov, predovšetkým chlorofylu. Poznáme niekoľko druhov chlorofylov:

  • chlorofyl a - najdôležitejší pigment; všetky fotosyntetizujúce rastliny, vrátane siníc a prvozelených rias
  • chlorofyl b - prvozelené riasy, zelená vývojová vetva eukaryotických rias a všetky vyššie rastliny
  • chlorofyl c - hnedá vývojová vetva rias
  • chlorofyl d - červená vývojová vetva rias

Chloroplasty sú obalené dvomi membránami, vnútornou a vonkajšou semipermeabilnou membránou. Medzi nimi sa nachádza periplastidový priestor. Je to veľmi dynamická štruktúra, ktorej hlavnou funkciou je účasť pri transporte novonasyntetizovaných látok do základnej cytoplazmy.

Vnútro chloroplastu vypĺňa stróma, v ktorej je uložený zložitý membránový systém - graná (peniažteky na kope), tvorený paralelne usporiadanými vačkami - tylakoidmi (peniažteky). Tylakoidy sú vzájomne prepojenými dvojmembránovými lamelami - tylakoidmi strómy. Inak povedané, tylakoidy usporiadané nad sebou vytvárajú graná a sú vzájomne pospájané tylakoidmi strómy. Tylakoidy grán a strómy sú orientované rovnobežne s pozdĺžnou osou chloroplastu.

V stróme 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.

Chloroplastový genóm

Chloroplasty sú, podobne ako mitochondrie, semiautonómne organely s vlastnou genetickou informáciou. Chloroplastový genóm tvorí molekula dvojvláknovej DNA (označuje sa ako ctDNA, chloroplastová DNA), ktorá má veľkosť 80-600 kbp a 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. Jadrová DNA kóduje enzýmy Calvinovho cyklu, zložky chloroplastovej membrány, niektoré zložky tylakoidov a fotolytické enzýmy. Chloroplasty majú aj vlastné ribozómy, ktoré majú sedimentačnú konštantu prokaryotických ribozómov - 70S.

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. Tento proces sa nazýva pučanie.