A plasztiszok csak növényi sejtekben léteznek, a növényvilág legjellemzőbb, „legnövényibb” sejtalkotói, hiszen a szintén növényre jellemzőnek tekintett sejtfal – igaz más kémiai összetételben és elrendeződésben – a baktériumoknál és a gombáknál is megtalálható, a sejten belüli vakuoláris rendszer pedig úgyszintén előfordulhat más élőlénycsoportoknál is. A sajátos növényi sejtszervecskék nevükben is hordozott plasztikus, dinamikus, azaz változékony, mozgékony jellege különösen még differenciálatlan állapotukban kifejezett. Fiatalon képesek alakjukat változtatni, egymásba alakulni, amőbaszerűen mozogni és az anyasejttől függetlenül önállóan osztódással szaporodni. Általánosan ismert képviselőjük a zöld színtest/kloroplasztisz/ a fotoszintézis színtere, de emellett több más elsősorban raktározásra módosult plasztisz típust/kromoplasztisz,amiloplasztisz stb/ is találunk a növényvilágban.
Fonalas zöldalgák szalag, lemez alakú kloroplasztiszai
A mohák,harasztok, nyitva- és zárvatermők lencse alakú kloroplasztiszai
A plasztiszok a mitochondriumokhoz hasonlóan kettős membránnal határolt sejtalkotók. Külső és belső membránjuk jelentősen különbözik egymástól és a gazdasejt egyéb membránjaitól. A belső egyértelműen bakteriális, a külső kevert jellegű benne pl az eukarióta foszfatidilkolin/lecitin/ és a kizárólag prokarióta galakto-szulfolipidek is megtalálhatók.E két fontos sejtalkotó emellett még több más molekuláris biológiai jellegben is nagyfokú hasonlóságot mutat. Prokarióta gyűrű alakú un cirkuláris DNS-sel rendelkeznek, saját prokarióta /un 70S ülepedési állandójú/ riboszómáikon bakteriális fehérjeszintézisre képesek, önállóan osztódnak/de novo plasztisz és mitochondrium keletkezés a sejtek osztódásakor sem létezik!/. Több anyagcsereélettani, molekuláris biológiai tulajdonságukban jobban hasonlítanak egy prokarióta baktériumra, mint saját eukarióta „szülő” sejtjükre, amely létezésük feltételeit biztosítja. Ugyanakkor számos fontos működést tekintve elengedhetetlenül rászorulnak a gazdasejtre. A tipikus fél-önállóság a szemi autonomia a plasztiszokra és a mitokondriumokra egyaránt jellemző. Szerkezetük kialakításához és normális funkciójukhoz az eukariota sejtmag és a plasztisz-mitochondrium bakteriális gének összehangolt működése szükséges.
Ezek a kooperatív kölcsönhatások és a gazda sejttől eltérő prokarióta sajátosságok támogatják a kloroplasztiszok és a mitokondriumok endoszimbionta eredetét. Eszerint a mitochondriumok „bekebelezett” heterotróf oxigénigényes/aerob/ ősbaktériumok, míg a plasztiszok az evolució hajnalán több mint három milliárd éve élt prokaróta fotoautotrof kékalgák/cianobaktériumok/ kései leszármazottai, melyek egykor régen endocitózissal jutottak be bizonyos ősi eukarióta sejtekbe. Az ún. endoszimbiota elmélet szerint az eukarióta növénysejtek kloroplasztiszai úgy alakultak ki, hogy bizonyos fotoszintézisre képtelen ősi eukarióta sejtek cianobaktériumokat kebeleztek be. A bekerült szervezetek életben maradtak, szimbiózis alakult ki és idővel prokarióta génjeik egy része az eukarióta sejtmagba került át, más része pedig egyszerűen elveszett, ezért ezek a bakteriális eredetű sejtszervecskék már nem képesek a sejten kívüli önálló életre.
A plasztiszok saját örökítő anyaga egy kettős szálú önmagában záródó gyűrűben/cirkuláris DNS/ szerveződik. Nagysága az idők során az eredeti kékbatériumhoz képest mintegy harmincad méretűre csökkent. Gyakran a gyűrű alakú prokarióta plasztisz kromoszóma több azonos példányban van jelen, a gyűrűk egymással összekapcsolódva többtagú óriásgyűrűket is alkothatnak. Míg a sejtmag genom – az ivarsejteket kivéve – általában kétszeres/diploid/ a plasztisz genom akár százszoros/poliploid/ is lehet.
Érdekes, hogy ez a génkészlet a legkülönbözőbb növények plasztiszaiban is közel egyező tömör, kompakt elrendeződésű. A gének közötti un ismétlődő hosszú monoton szakaszok/repetitív szekvenciák/ előfordulása nem jellemző. Ugyanakkor eukariótákra mutató sajátosság – különösen a plasztisz szállító RNS génekben – a beépülő idegen, ”un önző” génszakaszok az intronok előfordulása. Az intron résszel megszakított un hasadt/”split”/ gének egy bakterium genomban nagyon ritkán jelennek meg.Egy átlagos plasztisz-genom 100 – 120 fehérjét kódol és emellett 30-40 főleg szállító/transzfer/-RNS molekula kódját és néhány plasztisz riboszomális RNS gént tartalmaz. A gazdasejt sejtmagba az idők során átkerült gének száma mintegy 800.
A plasztiszokban zajló prokarióta jellegű nukleinsav és fehérjeszintézis nagymértékben függ a sejtmagban kódolt és a citoplazmában keletkező fehérjéktől is. A plasztisz saját örökítő anyagának szintéziséhez szükséges fehérjék/pl DNS-polimeráz stb/ génjei a sejtmagban találhatók és számos plasztiszokhoz kapcsolódó folyamat enzimfehérjéit legalább részben szintén a sajtmag gének kódolnak.
A kloroplasztiszokban a széndioxidot megkötő Rubisco „fehérje óriás” – amely egyébként Földünkön a legnagyobb mennyiségben előforduló fehérje – kis alegységei a sejtmagban kódolt információk alapján a citoplazmában, míg a nagy alegységek a plasztiszban prokarióta módon keletkeznek. A működőképes fehérje monstrum a kétféle prokarióta- eukarióta alegység többszöri összekapcsolódásával alakul ki. A széndioxid fixálás többi enzime kizárólag a sejtmagban kódolt. A plasztisz színanyagok/klorofillok, karotinok/ felépítése a zöld színtestekben történik, bár a folyamatokat katalizáló fehérjéket a sejtmag kódolja és a citoplazmában a plasztiszokon kívül keletkeznek. A zöld színtestek/kloroplasztiszok/ belső membránszövevényében/gránumokban/ a fotoszintézis enzimrendszerei/ a fénybegyüjtő antennák-, a vízbontást-, az elektronátvitelt és a NADP-redukciót biztosító fehérjék/ kivétel nélkül több alegységes bonyolult összetett fehérjék. Alegységeik legalább fele a plasztiszon kívülről a külső citoplazmából származik és a sejtmagban kódolt. A kloroplaszt-elektrontranszportlánc végén álló ferredoxinok mellett a fotoszintetikus ATP keletkezését katalizáló enzim/protoncsatorna-ATP-áz/ hasonlít legjobban a bakteriális ősre. Utóbbi kilenc alegységéből mindössze egy-kettő származik plasztiszon kívülről.
Kristályos és gömb alakú/globuláris/ kromoplasztiszok
A különböző felépítésű és működésű növényi plasztiszok: a proplasztiszok, a zöld és sárga színtestek és a raktározó plasztiszok DNS szinten azonosak, tehát bármelyik plasztisztípus lehet belőlük a környezet illetve a fejlődési állapot függvényében. A különböző plasztiszokban csupán a génkifejeződés útjai térnek el. A plasztisz típusát alapvetően a sejt működése határozza meg, egy adott plasztiszforma kialakulása az un proplasztiszból döntően a sejtre, szövetre jellemző fejlődési programtól függ.
Amiloplasztiszokban kialakult kenényítószemcsék növényi sejtekben
Ma általánosan elfogadott nézet, hogy a növények több évmilliárd éves sikertörténete két különböző élőlény egyszeri, egyedülálló egyesülésére, endoszimbiózisára vezethető vissza. Az endoszimbiózis elmélet híres tudósa Lynn Margulis szerint a bekebelezett prokarióták valamilyen okból tovább éltek a sejten belül, és ez az együttélés rendkívül sikeres sejtkapcsolatnak bizonyult. Évmilliárdokkal ezelőtt egynéhány eukarióta falánk ős-egysejtű bekebelezett néhány cianobaktériumot, majd átvette beépítette, saját rendszerébe integrálta annak különleges fotoautotrof tulajdonságait, létrehozva ezzel Földünkön a sajátos növényi létezés alapjait, az autotrof táplálkozásmódot.
Ez tette lehetővé, hogy az addig korlátozott – egyre csökkkenő mértékben rendelkezésre álló – szerves anyagokat hasznosító heterotrof élőlények anyag és energiabázisa hihetetlen mértékben növekedjen. Ettől kezdve végső soron az egész élővilág számára rendelkezésre álló hasznosítható energiát és szerves anyagokat a fotoszintézis során megkötött széndioxid és a folyamatban metabolikus energiává átalakított fényenergia szolgáltatja . Emellett- csak úgy mellékesen?! – a kialakult oxigént termelő fotoszintetizáló szervezetek idővel a Föld eredetileg reduktív légkörét oxidativvá alakították át, amelynek később hatalmas hatása volt az egész bioszférára.