Contenido
- Qué hay dentro de un cloroplasto: la estructura del cloroplasto
- La función de los ribosomas y thylkaoids del cloroplasto
- Clorofila: la fuente de energía del cloroplasto
- Las membranas de cloroplasto y el espacio intermembrana
- El sistema tilacoideo
- El estroma y el origen del ADN del cloroplasto
- Reacciones de fijación de carbono en la oscuridad
Los cloroplastos son pequeñas plantas de poder que capturan energía luminosa para producir almidones y azúcares que estimulan el crecimiento de las plantas.
Se encuentran dentro de las células vegetales en las hojas de las plantas y en las algas verdes y rojas, así como en las cianobacterias. Los cloroplastos permiten a las plantas producir los complejos químicos necesarios para la vida a partir de sustancias simples e inorgánicas como el dióxido de carbono, el agua y los minerales.
Como productora de alimentos autótrofos, las plantas forman la base de la cadena alimentaria, apoyando a todos los consumidores de nivel superior, como insectos, peces, pájaros y mamíferos, hasta los humanos.
Los cloroplastos celulares son como pequeñas fábricas que producen combustible. De esta manera, son los cloroplastos en las células vegetales verdes que hacen posible la vida en la Tierra.
Qué hay dentro de un cloroplasto: la estructura del cloroplasto
Aunque los cloroplastos son vainas microscópicas dentro de pequeñas células vegetales, tienen una estructura compleja que les permite capturar energía luminosa y usarla para ensamblar carbohidratos a nivel molecular.
Los principales componentes estructurales son los siguientes:
La función de los ribosomas y thylkaoids del cloroplasto
Los ribosomas son grupos de proteínas y nucleótidos que fabrican enzimas y otras moléculas complejas requeridas por el cloroplasto.
Están presentes en grandes cantidades en todas las células vivas y producen sustancias celulares complejas, como proteínas, de acuerdo con las instrucciones de las moléculas de código genético de ARN.
Los tilacoides están incrustados en el estroma. En las plantas forman discos cerrados que se organizan en pilas llamadas grana, con una sola pila llamada granum. Están formados por una membrana de tilacoides que rodea la luz, un material ácido acuoso que contiene proteínas y facilita las reacciones químicas de los cloroplastos.
Laminillas forman enlaces entre los discos de grana, conectando la luz de las diferentes pilas.
La parte sensible a la luz de la fotosíntesis tiene lugar en la membrana tilacoide donde clorofila absorbe la energía de la luz y la convierte en energía química utilizada por la planta.
Clorofila: la fuente de energía del cloroplasto
La clorofila es un fotorreceptor pigmento encontrado en todos los cloroplastos.
Cuando la luz incide en la hoja de una planta o en la superficie de las algas, penetra en los cloroplastos y se refleja en las membranas tilacoides. Golpeado por la luz, la clorofila en la membrana emite electrones que el cloroplasto usa para otras reacciones químicas.
La clorofila en las plantas y las algas verdes es principalmente la clorofila verde llamada clorofila a, el tipo más común. Absorbe la luz azul violeta y naranja rojizo rojizo mientras refleja la luz verde, dando a las plantas su color verde característico.
Otros tipos de clorofila son los tipos b a e, que absorben y reflejan diferentes colores.
La clorofila tipo b, por ejemplo, se encuentra en las algas y absorbe algo de luz verde además del rojo. Esta absorción de luz verde puede ser el resultado de organismos que evolucionan cerca de la superficie del océano porque la luz verde puede penetrar solo una corta distancia en el agua.
La luz roja puede viajar más lejos debajo de la superficie.
Las membranas de cloroplasto y el espacio intermembrana
Los cloroplastos producen carbohidratos como glucosa y proteínas complejas que se necesitan en otras partes de las células de las plantas.
Estos materiales deben poder salir del cloroplasto y soportar el metabolismo general de las células y las plantas. Al mismo tiempo, los cloroplastos necesitan sustancias producidas en otras partes de las células.
Las membranas de cloroplasto regulan el movimiento de las moléculas dentro y fuera del cloroplasto al permitir que pasen moléculas pequeñas mientras se usa mecanismos especiales de transporte para moléculas grandes Tanto las membranas internas como las externas son semipermeables, lo que permite la difusión de pequeñas moléculas e iones.
Estas sustancias atraviesan el espacio intermembrana y penetran en las membranas semipermeables.
Las moléculas grandes, como las proteínas complejas, están bloqueadas por las dos membranas. En cambio, para tales sustancias complejas, existen mecanismos especiales de transporte que permiten que sustancias específicas crucen las dos membranas mientras que otras están bloqueadas.
La membrana externa tiene un complejo de proteína de translocación para transportar ciertos materiales a través de la membrana, y la membrana interna tiene un complejo correspondiente y similar para sus transiciones específicas.
Estos mecanismos de transporte selectivo son especialmente importantes porque la membrana interna sintetiza lípidos, ácidos grasos y carotenoides que son necesarios para el metabolismo propio de los cloroplastos.
El sistema tilacoideo
La membrana tilacoidea es la parte del tilacoide que está activa en la primera etapa de la fotosíntesis.
En las plantas, la membrana tilacoide generalmente forma sacos o discos cerrados y delgados que se apilan en grana y permanecen en su lugar, rodeados por el fluido del estroma.
La disposición de los tilacoides en pilas helicoidales permite un empaquetamiento apretado de los tilacoides y una estructura compleja de alta superficie de la membrana de los tilacoides.
Para organismos más simples, los tilacoides pueden tener una forma irregular y pueden flotar libremente. En cada caso, la luz que incide en la membrana del tilacoide inicia la reacción de la luz en el organismo.
La energía química liberada por la clorofila se usa para dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. El oxígeno es utilizado por el organismo para la respiración o se libera a la atmósfera mientras que el hidrógeno se usa en la formación de carbohidratos.
El carbono para este proceso proviene del dióxido de carbono en un proceso llamado fijacion de carbon.
El estroma y el origen del ADN del cloroplasto
El proceso de fotosíntesis se compone de dos partes: las reacciones dependientes de la luz que comienzan con la luz que interactúa con la clorofila y reacciones oscuras (también conocido como reacciones independientes de la luz) que fijan el carbono y producen glucosa.
Las reacciones de luz solo tienen lugar durante el día cuando la energía de la luz golpea la planta, mientras que las reacciones de oscuridad pueden tener lugar en cualquier momento. Las reacciones de luz comienzan en la membrana de los tilacoides, mientras que la fijación de carbono de las reacciones oscuras tiene lugar en el estroma, el líquido gelatinoso que rodea los tilacoides.
Además de albergar las reacciones oscuras y los tilacoides, el estroma contiene el ADN del cloroplasto y los ribosomas del cloroplasto.
Como resultado, los cloroplastos tienen su propia fuente de energía y pueden multiplicarse por sí mismos, sin depender de la división celular.
Aprenda sobre los orgánulos celulares relacionados en las células eucariotas: membrana celular y pared celular.
Esta capacidad se remonta a la evolución de células y bacterias simples. Una cianobacteria debe haber entrado en una célula temprana y se le permitió quedarse porque el acuerdo se convirtió en uno de beneficio mutuo.
Con el tiempo, la cianobacteria evolucionó hacia el orgánulo cloroplasto.
Reacciones de fijación de carbono en la oscuridad
La fijación de carbono en el estroma del cloroplasto se produce después de que el agua se divide en hidrógeno y oxígeno durante las reacciones a la luz.
Los protones de los átomos de hidrógeno se bombean a la luz dentro de los tilacoides, volviéndolo ácido. En las reacciones oscuras de la fotosíntesis, los protones se difunden desde la luz hacia el estroma a través de una enzima llamada ATP sintasa.
Esta difusión de protones a través de la ATP sintasa produce ATP, un químico de almacenamiento de energía para las células.
La enzima RuBisCO se encuentra en el estroma y fija el carbono del CO2 para producir moléculas de carbohidratos de seis carbonos que son inestables.
Cuando las moléculas inestables se descomponen, el ATP se usa para convertirlas en moléculas de azúcar simples. Los carbohidratos de azúcar se pueden combinar para formar moléculas más grandes como glucosa, fructosa, sacarosa y almidón, todo lo cual se puede utilizar en el metabolismo celular.
Cuando se forman carbohidratos al final del proceso de fotosíntesis, los cloroplastos de las plantas han eliminado el carbono de la atmósfera y lo han utilizado para crear alimentos para la planta y, finalmente, para todos los demás seres vivos.
Además de formar la base de la cadena alimentaria, la fotosíntesis en las plantas reduce la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera. De esta manera, las plantas y las algas, a través de la fotosíntesis en sus cloroplastos, ayudan a reducir los efectos del cambio climático y el calentamiento global.