PLASTOS: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC VÀ LOẠI - SINH HỌC - 2026

Các plastid hoặc plastidiosson orgánulas nhóm tế bào bán tự trị với các chức năng khác nhau. Chúng được tìm thấy trong tế bào của tảo, rêu, dương xỉ, thực vật hạt trần và thực vật hạt kín. Plastid đáng chú ý nhất là lục lạp, chịu trách nhiệm quang hợp trong tế bào thực vật.

Theo hình thái và chức năng của chúng, có rất nhiều plastids: chromoplasts, leukoplasts, amyloplasts, etioplasts, oleoplasts, và những loại khác. Các tế bào sắc tố chuyên lưu trữ các sắc tố carotenoid, các nguyên bào đệm dự trữ tinh bột, và các plastids phát triển trong bóng tối được gọi là nguyên bào.

Đáng ngạc nhiên là plastids đã được báo cáo ở một số loài giun ký sinh và ở một số loài nhuyễn thể biển.

Đặc điểm chung

Plastids là bào quan có trong tế bào thực vật được bao phủ bởi một màng lipid kép. Chúng có bộ gen riêng, là hệ quả của nguồn gốc nội cộng sinh.

Người ta cho rằng khoảng 1,5 tỷ năm trước, một tế bào tiền nhân đã nhấn chìm một vi khuẩn quang hợp, làm phát sinh dòng dõi sinh vật nhân chuẩn.

Về mặt tiến hóa, có thể phân biệt ba dòng plastids: dòng glaucophytes, dòng tảo đỏ (rhodoplasts) và dòng tảo lục (lục lạp). Dòng màu xanh lá cây đã làm phát sinh plastids từ cả tảo và thực vật.

Vật chất di truyền có từ 120 đến 160 kb – ở thực vật bậc cao– và được tổ chức trong một phân tử DNA dải kép kín và tròn.

Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của các bào quan này là khả năng chuyển đổi lẫn nhau. Sự thay đổi này xảy ra nhờ sự hiện diện của các kích thích phân tử và môi trường. Ví dụ, khi một ehioplast nhận được ánh sáng mặt trời, nó sẽ tổng hợp diệp lục và trở thành lục lạp.

Ngoài quá trình quang hợp, plastids thực hiện nhiều chức năng khác nhau: tổng hợp lipid và axit amin, lưu trữ lipid và tinh bột, hoạt động của khí khổng, tạo màu cho các cấu trúc thực vật như hoa và quả, và nhận thức về trọng lực.

Kết cấu

Tất cả các plastids được bao bọc bởi một màng lipid kép và bên trong chúng có cấu trúc màng nhỏ gọi là thylakoid, có thể kéo dài đáng kể ở một số loại plastids.

Cấu trúc phụ thuộc vào loại plastid, và mỗi biến thể sẽ được mô tả chi tiết trong phần tiếp theo.

Các loại

Có một loạt plastids thực hiện các chức năng khác nhau trong tế bào thực vật. Tuy nhiên, ranh giới giữa mỗi loại plastid không rõ ràng lắm, vì có sự tương tác đáng kể giữa các cấu trúc và có khả năng chuyển đổi lẫn nhau.

Tương tự, khi so sánh các loại tế bào khác nhau, người ta thấy rằng quần thể plastid không đồng nhất. Trong số các loại plastids cơ bản được tìm thấy ở thực vật bậc cao là:

Proplastids

Chúng là những plastids chưa được phân biệt và chịu trách nhiệm tạo ra tất cả các loại plastids. Chúng được tìm thấy trong mô phân sinh của thực vật, cả ở rễ và thân. Chúng cũng có trong phôi và các mô non khác.

Chúng là những cấu trúc nhỏ, dài một hoặc hai micromet và không chứa bất kỳ sắc tố nào. Chúng có màng thylakoid và ribosome của riêng chúng. Trong hạt, proplastidia chứa các hạt tinh bột, là nguồn dự trữ quan trọng cho phôi.

Số lượng proplastidia trên mỗi tế bào là thay đổi và có thể tìm thấy từ 10 đến 20 cấu trúc này.

Sự phân bố của proplastidia trong quá trình phân chia tế bào là cần thiết cho hoạt động chính xác của các mô phân sinh hoặc của một cơ quan cụ thể. Khi sự phân li không đồng đều xảy ra và một tế bào không nhận được plastids, nó sẽ bị chết nhanh chóng.

Do đó, chiến lược để đảm bảo sự phân chia công bằng của các plastids cho các tế bào con là được phân bố đồng nhất trong tế bào chất.

Tương tự, proplastidia phải được di truyền bởi con cháu và có mặt trong quá trình hình thành giao tử.

Lục lạp

Lục lạp là plastids nổi bật và dễ thấy nhất của tế bào thực vật. Hình dạng của nó là hình bầu dục hoặc hình cầu và số lượng thường thay đổi từ 10 đến 100 lục lạp trên mỗi tế bào, mặc dù nó có thể lên tới 200.

Chúng có chiều dài từ 5 đến 10 µm và chiều rộng từ 2 đến 5 µm. Chúng nằm chủ yếu trong lá của cây, mặc dù chúng có thể có ở thân, cuống lá, cánh hoa chưa trưởng thành, trong số những loại khác.

Lục lạp phát triển trong cấu trúc thực vật không nằm dưới lòng đất, từ proplastidia. Sự thay đổi đáng chú ý nhất là sản xuất sắc tố, để có màu xanh đặc trưng của bào quan này.

Giống như các plastids khác, chúng được bao quanh bởi một lớp màng kép và bên trong chúng có một hệ thống màng thứ ba, thylakoids, được nhúng vào trong lớp đệm.

Thylakoid là cấu trúc hình đĩa xếp thành hạt. Bằng cách này, lục lạp có thể được chia cấu trúc thành ba ngăn: không gian giữa các màng, chất đệm và lòng ống của thylakoid.

Cũng như trong ti thể, sự di truyền lục lạp từ bố mẹ sang con cái xảy ra bởi một trong các cặp bố mẹ (không bố mẹ) và chúng có vật chất di truyền riêng.

Đặc trưng

Trong lục lạp, quá trình quang hợp xảy ra, cho phép thực vật thu nhận ánh sáng từ mặt trời và chuyển nó thành các phân tử hữu cơ. Trên thực tế, lục lạp là plastids duy nhất có khả năng quang hợp.

Quá trình này bắt đầu trong màng thylakoid với pha sáng, trong đó các phức hợp enzym và các protein cần thiết cho quá trình được neo giữ. Giai đoạn cuối cùng của quá trình quang hợp, hay còn gọi là pha tối, xảy ra trong chất nền.

Amyloplasts

Amyloplasts chuyên lưu trữ các hạt tinh bột. Chúng được tìm thấy hầu hết trong các mô dự trữ của thực vật, chẳng hạn như nội nhũ trong hạt và củ.

Hầu hết các amyloplast được hình thành trực tiếp từ một protoplast trong quá trình phát triển của sinh vật. Trên thực nghiệm, sự hình thành các amyloplasts đã đạt được bằng cách thay thế phytohormone auxin bằng cytokinin, gây ra sự giảm phân chia tế bào và gây ra sự tích tụ tinh bột.

Các plastids này là nguồn dự trữ cho nhiều loại enzym, tương tự như lục lạp, mặc dù chúng thiếu chất diệp lục và bộ máy quang hợp.

Nhận thức về trọng lực

Amyloplasts liên quan đến phản ứng với cảm giác của trọng lực. Ở rễ, các tế bào của cột sống cảm nhận được cảm giác về trọng lực.

Trong cấu trúc này có các statolith, là các amyloplasts chuyên biệt. Các bào quan này nằm ở dưới cùng của các tế bào của cột sống, cho thấy cảm giác về trọng lực.

Vị trí của các stato kích hoạt một loạt các tín hiệu dẫn đến sự phân phối lại của hormone auxin, gây ra sự phát triển của cấu trúc có lợi cho trọng lực.

Hạt tinh bột

Tinh bột là một polyme bán tinh thể không hòa tan được tạo thành từ các đơn vị glucose lặp đi lặp lại, tạo ra hai loại phân tử, amylopeptin và amylose.

Amylopeptin có cấu trúc phân nhánh, còn amylose là một polyme mạch thẳng và chúng tích tụ trong hầu hết các trường hợp với tỷ lệ 70% amylopeptin và 30% amyloza.

Hạt tinh bột có cấu trúc khá tổ chức, liên quan đến chuỗi amylopeptin.

Trong các amyloplasts được nghiên cứu từ nội nhũ của ngũ cốc, các hạt có đường kính khác nhau từ 1 đến 100 µm, và có thể được phân biệt giữa các hạt lớn và nhỏ thường được tổng hợp trong các loại amyloplasts khác nhau.

Tế bào sắc tố

Các tế bào sắc tố là những plastids không đồng nhất cao, lưu trữ các sắc tố khác nhau trong hoa, quả và các cấu trúc sắc tố khác. Ngoài ra, có một số không bào nhất định trong tế bào có thể lưu trữ sắc tố.

Ở thực vật hạt kín, cần có một số cơ chế để thu hút các động vật có nhiệm vụ thụ phấn; vì lý do này, chọn lọc tự nhiên ủng hộ việc tích tụ các sắc tố sáng và hấp dẫn trong một số cấu trúc thực vật.

Nói chung, tế bào sắc tố phát triển từ lục lạp trong quá trình chín của quả, ở đó quả xanh có màu đặc trưng theo thời gian. Ví dụ, cà chua chưa chín có màu xanh và khi chín có màu đỏ tươi.

Các sắc tố chính tích tụ trong tế bào sắc tố là carotenoit, có thể thay đổi và có thể có các màu khác nhau. Caroten có màu cam, lycopene có màu đỏ, zeaxanthin và violaxanthin có màu vàng.

Màu sắc cuối cùng của các cấu trúc được xác định bởi sự kết hợp của các chất màu nói trên.

Oleoplasts

Plastids cũng có khả năng lưu trữ các phân tử có bản chất lipid hoặc protein. Oleoplasts có khả năng lưu trữ lipid trong các cơ quan đặc biệt gọi là plastoglobules.

Các râu hoa được tìm thấy và nội dung của chúng được giải phóng trên thành của hạt phấn. Chúng cũng rất phổ biến ở một số loài xương rồng.

Ngoài ra, các tế bào trứng có các protein khác nhau như fibrillin và các enzym liên quan đến chuyển hóa isoprenoids.

Bạch sản

Bạch sản là plastids không có sắc tố. Theo định nghĩa này, amyloplasts, oleoplasts và proteinoplasts có thể được phân loại là các biến thể của bạch sản.

Tế bào bạch sản được tìm thấy trong hầu hết các mô thực vật. Chúng không có màng thylakoid dễ thấy và có ít hạt huyết tương.

Chúng có chức năng trao đổi chất trong rễ, nơi chúng tích tụ một lượng tinh bột đáng kể.

Gerontoplasts

Khi cây già đi, quá trình chuyển đổi lục lạp thành gerontoplasts xảy ra. Trong quá trình lão hóa, màng thylakoid bị vỡ, các giọt huyết tương tích tụ và chất diệp lục bị phá vỡ.

Ethioplasts

Khi thực vật phát triển trong điều kiện ánh sáng yếu, lục lạp không phát triển đúng cách và plastid được hình thành được gọi là ethioplast.

Ethioplasts chứa các hạt tinh bột và không có màng thylakoid phát triển rộng rãi như trong lục lạp trưởng thành. Nếu điều kiện thay đổi và có đủ ánh sáng, nguyên bào có thể phát triển thành lục lạp.

Người giới thiệu

1. Biswal, UC, & Raval, MK (2003). Quá trình sinh học lục lạp: từ proplastid đến gerontoplast. Springer Science & Business Media.
2. Cooper, GM (2000). Tế bào: Phương pháp tiếp cận phân tử. Ấn bản lần 2. Sunderland (MA): Hiệp hội Sinauer. Lục lạp và các Plastids khác. Có tại: ncbi.nlm.nih.gov
3. Gould, SB, Waller, RF, & McFadden, GI (2008). Tiến hóa plastid. Đánh giá hàng năm về sinh học thực vật, 59, 491–517.
4. Lopez - Juez, E., & Pyke, KA (2004). Plastids đã giải phóng: sự phát triển của chúng và sự tích hợp của chúng trong sự phát triển của cây trồng. Tạp chí Quốc tế về Sinh học Phát triển, 49 (5–6), 557–577.
5. Pyke, K. (2009). Sinh học plastid. Nhà xuất bản Đại học Cambridge.
6. Pyke, K. (2010). Phân chia plastid. AoB Plants, plq016.
7. Wise, RR (2007). Sự đa dạng về hình thức và chức năng của plastid. Trong Cấu trúc và chức năng của plastids (trang 3–26). Springer, Dordrecht.