Plastos o plastidios: qué son, características, estructura, tipos
¿Qué son los plastos o plastidios?
Los plastos o plastidios son un grupo de orgánulas celulares semiautónomas con funciones variadas. Se encuentran en células de algas, musgos, helechos, gimnospermas y angiospermas. El plastidio más notable es el cloroplasto, responsable de la fotosíntesis en las células vegetales.
Según su morfología y función, existe gran variedad de plastidios: cromoplastos, leucoplastos, amiloplastos, etioplastos, oleoplastos, entre otros. Los cromoplastos se especializan en almacenar los pigmentos carotenoides, los amiloplastos almacenan almidón y los plastidios que crecen en la oscuridad se denominan etioplastos.
Sorprendentemente, se han reportado plastidios en algunos gusanos parásitos y en ciertos moluscos marinos.
Características de los plastos
Presentes en células vegetales
Los plastos o plastidios son organelos presentes en células vegetales recubiertos de una doble membrana lipídica. Poseen su propio genoma, consecuencia de su origen endosimbiótico.
Se plantea que hace unos 1,5 mil millones de años una célula protoeucariota engulló una bacteria fotosintética, dando origen al linaje eucariota.
Líneas de plastidios
Evolutivamente se pueden distinguir tres líneas de plastidios: las glaucofitas, el linaje de algas rojas (rodoplastos) y el linaje de algas verdes (cloroplastos). El linaje verde dio origen a los plastidios tanto de las algas como de las plantas.
Material genético
El material genético posee de 120 a 160 kb –en plantas superiores– y está organizado en una molécula cerrada y circular de ADN doble banda.
Interconversión
Una de las características más llamativas de estos organelos es la capacidad de interconversión. Este cambio ocurre gracias a la presencia de estímulos moleculares y ambientales. Por ejemplo, cuando un etioplasto recibe luz solar, sintetiza clorofila y se transforma en un cloroplasto.
Funciones diversas
Además de la fotosíntesis, los plastos cumplen diversas funciones: síntesis de lípidos y aminoácidos, almacenamiento de lípidos y almidón, funcionamientos de los estomas, coloración de estructuras vegetales como flores y frutas, y percepción de la gravedad.
Estructura de los plastos
Todos los plastidios están rodeados de una doble membrana lipídica y en el interior poseen pequeñas estructuras membranosas llamadas tilacoides, que pueden extenderse de manera considerable en ciertos tipos de plastidios.
La estructura depende del tipo de plastidio, y cada variante se describirá con detalle en el siguiente apartado.
Tipos de plastos
Existe una serie de plastidios que cumplen diferentes funciones en las células vegetales. Sin embargo, el límite entre cada tipo de plastidio no está muy claro, ya que hay una interacción significativa entre las estructuras y existe la posibilidad de interconversión.
Del mismo modo, al comparar entre distintos tipos de célula se encuentra que la población de plastidios no es homogénea. Entre los tipos básicos de plastidios que se encuentran en las plantas superiores están los siguientes:
Proplastidios
Son plastidios que todavía no se han diferenciado y son los responsables de originar todos los tipos de plastidios. Se encuentran en los meristemas de las plantas, tanto en las raíces como en los tallos. También están en embriones y en otros tejidos jóvenes.
Son estructuras pequeñas, de uno o dos micrómetros de longitud y no contienen ningún pigmento. Poseen la membrana del tilacoide y sus propios ribosomas. En las semillas, los proplastidios contienen granos de almidón, siendo una fuente importante de reserva para el embrión.
El número de proplastidios por células es variable, y se pueden encontrar entre 10 y 20 de estas estructuras.
La distribución de los proplastidios en el proceso de división celular es indispensable para el funcionamiento correcto de los meristemas o de un órgano específico. Cuando ocurre una segregación desigual y una célula no recibe los plastidios, está destinada a una muerte rápida.
Por ello, la estrategia para asegurar la división equitativa de los plastidios a las células hijas es estar distribuidos homogéneamente en el citoplasma celular.
Igualmente, los proplastidios deben ser heredados por los descendientes y están presentes en la formación de los gametos.
Cloroplastos
Los cloroplastos son los plastidios más destacados y conspicuos de las células vegetales. Su forma es ovalada o esferoidal y el número varía normalmente entre 10 y 100 cloroplastos por célula, aunque puede llegar a 200.
Miden de 5 a 10 µm de longitud y de 2 a 5 µm de ancho. Se localizan fundamentalmente en las hojas de las plantas, aunque pueden estar presentes en tallos, peciolos, pétalos inmaduros, entre otros.
Los cloroplastos se desarrollan en las estructuras de la planta que no están bajo tierra, a partir de los proplastidios. El cambio más notorio es la producción de pigmentos, para tomar el color verde característico de esta organela.
Como los demás plastidios, están rodeados de una doble membrana y en el interior poseen un tercer sistema membranoso, los tilacoides, embebidos en el estroma.
Los tilacoides son estructuras en forma de discos que se apilan en granas. De este modo, el cloroplasto puede dividirse estructuralmente en tres compartimientos: espacio entre las membranas, el estroma y el lumen del tilacoide.
Como ocurre en la mitocondria, la herencia de los cloroplastos de padres a hijos ocurre por parte de uno de los progenitores (uniparental) y poseen su propio material genético.
Funciones
En los cloroplastos ocurre el proceso fotosintético, que les permite a las plantas captar la luz proveniente del sol y convertirla en moléculas orgánicas. De hecho, los cloroplastos son los únicos plastidios con capacidades fotosintéticas.
Este proceso empieza en las membranas de los tilacoides con la fase lumínica, en la que se encuentran anclados los complejos enzimáticos y las proteínas necesarias para el proceso. La etapa final de la fotosíntesis, o fase oscura, ocurre en el estroma.
Amiloplastos
Los amiloplastos están especializados en el almacenamiento de granos almidón. Se encuentran mayormente en los tejidos de reserva de las plantas, como el endospermo en las semillas y en los tubérculos.
La mayoría de los amiloplastos se forma directamente de un protoplasdio durante el desarrollo del organismo. Experimentalmente se ha logrado la formación de amiloplastos reemplazando la fitohormona auxina por citoquininas, causando la reducción de la división celular e induciendo la acumulación de almidón.
Estos plastidios son reservorios de una amplia variedad de enzimas, similar a los cloroplastos, aunque carecen de clorofila y de la maquinaria fotosintética.
Percepción de la gravedad
Los amiloplastos se relacionan con la respuesta a la sensación de la gravedad. En las raíces, la sensación de gravedad es percibida por las células de la columela.
En esta estructura se encuentran los estatolitos, que son amiloplastos especializados. Estos organelos se ubican al fondo de las células de la columela, indicando el sentido de la gravedad.
La posición de los estatolitos desencadena una serie de señales que conlleva la redistribución de la hormona auxina, provocando el crecimiento de la estructura a favor de la gravedad.
Gránulos de almidón
El almidón es un polímero insoluble semicristalino formado por unidades repetidas de glucosa, produciendo dos tipos de moléculas, la amilopeptina y la amilosa.
La amilopeptina posee una estructura ramificada, mientras que la amilosa es un polímero lineal y se acumulan en la mayoría de los casos en una proporción de 70 % de amilopeptina y 30 % de amilosa.
Los gránulos de almidón presentan una estructura bastante organizada, relacionada con las cadenas de amilopeptina.
En los amiloplastos estudiados provenientes del endospermo de cereales, los gránulos varían en su diámetro desde 1 a 100 µm, y se pueden distinguir entre gránulos grandes y pequeños que generalmente son sintetizados en diferentes amiloplastos.
Cromoplastos
Los cromoplastos son plastidios muy heterogéneos que almacenan distintos pigmentos en las flores, frutos y otras estructuras pigmentadas. Asimismo, existen ciertas vacuolas en las células que pueden almacenar pigmentos.
En las angiospermas es necesario poseer algún mecanismo para atraer a los animales responsables de la polinización; por esta razón, la selección natural favorece la acumulación de pigmentos brillantes y atractivos en algunas estructuras vegetales.
Generalmente, los cromoplastos se desarrollan a partir de cloroplastos durante el proceso de maduración de los frutos, donde la fruta verde toma un color característico con el paso del tiempo. Por ejemplo, los tomates inmaduros son verdes y cuando maduran son de color rojo brillante.
Los principales pigmentos que se acumulan en los cromoplastos son los carotenoides, que son variables y pueden presentar colores diferentes. Los carotenos son anaranjados, el licopeno es rojo, y la zeaxantina y la violaxantina son amarillas.
La coloración final de las estructuras está definida por las combinaciones de dichos pigmentos.
Oleoplastos
Los plastidios también son capaces de almacenar moléculas de naturaleza lipídica o proteica. Los oleoplastos son aptos para almacenar lípidos en cuerpos especiales llamados plastoglóbulos.
Se encuentran las antenas florales y su contenido es liberado en la pared del grano de polen. También son muy comunes en ciertas especies de cactus.
Además, los oleoplastos poseen distintas proteínas como fibrilina y enzimas relacionadas con el metabolismo de los isoprenoides.
Leucoplastos
Los leucoplastos son plastidios desprovistos de pigmentos. Siguiendo esta definición, los amiloplastos, oleoplastos y proteinoplastos podrían ser clasificados como variantes de los leucoplastos.
Los leucoplastos se encuentran en la mayoría de los tejidos vegetales. No poseen una membrana del tilacoide conspicua y poseen pocos plastoglóbulos.
Poseen funciones metabólicas en las raíces, en donde acumulan cantidades importantes de almidón.
Gerontoplastos
Cuando la planta envejece ocurre una conversión de los cloroplastos en gerontoplastos. Durante el proceso de senescencia, la membrana del tilacoide se rompe, se acumulan plastoglóbulos y la clorofila se degrada.
Etioplastos
Cuando las plantas crecen en condiciones de poca luminosidad, los cloroplastos no se desarrollan de manera adecuada y el plastidio formado se denomina etioplasto.
Los etioplastos contienen granos de almidón y no poseen la membrana del tilacoide ampliamente desarrollada como en los cloroplastos maduros. Si las condiciones cambian y hay suficiente luz, los etioplastos pueden desarrollarse en cloroplastos.