Los cloroplastos son peque帽as centrales el茅ctricas de plantas que capturan energ铆a de la luz para producir los almidones y az煤cares que alimentan el crecimiento de las plantas. se encuentran dentro de las c茅lulas de las plantas en las hojas de las plantas y en las algas verdes y rojas, as铆 como en las cianobacterias. Los cloroplastos permiten a las plantas producir los complejos qu铆micos necesarios para la vida a partir de sustancias inorg谩nicas simples como el di贸xido de carbono, el agua y los minerales.
Como aut贸trofos productores de alimentos , las plantas forman la base de la cadena alimenticia, y apoyan a todos los consumidores de niveles superiores, como insectos, peces, aves y mam铆feros, hasta los humanos. Los cloroplastos celulares son como peque帽as f谩bricas que producen combustible. De esta manera, son los cloroplastos en las c茅lulas vegetales verdes las que hacen posible la vida en la tierra.
Qu茅 hay dentro de un cloroplasto - la estructura del cloroplasto
Aunque los cloroplastos son vainas microsc贸picas dentro de peque帽as c茅lulas vegetales, tienen una estructura compleja que les permite capturar la energ铆a de la luz y usarla para ensamblar carbohidratos a nivel molecular. Los principales componentes estructurales son los siguientes:
- Una capa externa e interna con un espacio intermembrana entre ellas.
- Dentro de la membrana interna se encuentran ribosomas y tilacoides.
- La membrana interna contiene una gelatina acuosa llamada estroma .
- El l铆quido del estroma contiene el ADN del cloroplasto, as铆 como prote铆nas y almidones. Es donde tiene lugar la formaci贸n de hidratos de carbono a partir de la fotos铆ntesis.
La funci贸n de los cloroplastos ribosomas y tiraloides.
Los ribosomas son grupos de prote铆nas y nucle贸tidos que fabrican enzimas y otras mol茅culas complejas requeridas por el cloroplasto. est谩n presentes en grandes cantidades en todas las c茅lulas vivas y producen sustancias celulares complejas, como las prote铆nas, de acuerdo con las instrucciones de las mol茅culas del c贸digo gen茅tico de ARN.
Los tilacoides est谩n incrustados en el estroma. en las plantas forman discos cerrados que se organizan en pilas llamadas grana , con una sola pila llamada granum. est谩n formados por una membrana tilacoide que rodea la luz, un material 谩cido acuoso que contiene prote铆nas y facilita las reacciones qu铆micas del cloroplasto.
Las laminillas forman enlaces entre los discos de grana, que conectan el lumen de las diferentes pilas. La parte sensible a la luz de la fotos铆ntesis tiene lugar en la membrana de los tilacoides, donde la clorofila absorbe la energ铆a de la luz y la convierte en energ铆a qu铆mica utilizada por la planta.
La clorofila: la fuente de energ铆a del cloroplasto.
La clorofila es un pigmento fotorreceptor que se encuentra 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 de los tilacoides. Golpeada por la luz, la clorofila en la membrana emite electrones que el cloroplasto usa para otras reacciones qu铆micas.
La clorofila en las plantas y las algas verdes es principalmente la clorofila verde llamada clorofila a, el tipo m谩s com煤n. absorbe la luz violeta-azul y rojiza-rojiza mientras refleja la luz verde, dando a las plantas su caracter铆stico color verde . 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 adem谩s del rojo. esta absorci贸n de luz verde puede ser el resultado de organismos que evolucionan cerca de la superficie del oc茅ano porque la luz verde puede penetrar solo una corta distancia en el agua. La luz roja puede viajar m谩s abajo de la superficie.
Las membranas de cloroplastos y el espacio intermembrana.
Los cloroplastos producen carbohidratos como la glucosa y prote铆nas complejas que se necesitan en otras partes de las c茅lulas de la planta. estos materiales deben poder salir del cloroplasto y soportar el metabolismo general de las c茅lulas y las plantas. al mismo tiempo, los cloroplastos necesitan sustancias producidas en otras partes de las c茅lulas.
Las membranas de cloroplastos regulan el movimiento de las mol茅culas dentro y fuera del cloroplasto permitiendo que pasen mol茅culas peque帽as mientras se usan mecanismos de transporte especiales para mol茅culas grandes. Las membranas interna y externa son semipermeables, lo que permite la difusi贸n de peque帽as mol茅culas e iones.
estas sustancias atraviesan el espacio intermembrana y penetran en las membranas semipermeables. Las mol茅culas grandes, como las prote铆nas complejas, est谩n bloqueadas por las dos membranas. en cambio, para tales sustancias complejas, existen mecanismos de transporte especiales que permiten que sustancias espec铆ficas crucen las dos membranas mientras que otras est谩n bloqueadas.
la membrana externa tiene un complejo de prote铆nas de translocaci贸n para transportar ciertos materiales a trav茅s de la membrana, y la membrana interna tiene un complejo correspondiente y similar para sus transiciones espec铆ficas. estos mecanismos de transporte selectivo son especialmente importantes porque la membrana interna sintetiza los l铆pidos, 谩cidos grasos y carotenoides que se requieren para el metabolismo del propio coroplasto.
el sistema tilacoide
La membrana tilacoide es la parte del tilacoide que est谩 activa en la primera etapa de la fotos铆ntesis. En las plantas, la membrana tilacoide generalmente forma sacos o discos delgados y cerrados que se apilan en grana y permanecen en su lugar, rodeados por el fluido del estroma.
La disposici贸n de los tilacoides en pilas helicoidales permite un empaquetamiento apretado de los tilacoides y una estructura compleja y de gran superficie de la membrana tilacoide. para organismos m谩s simples, los tilacoides pueden ser de forma irregular y pueden flotar libremente. en cada caso, la luz que incide en la membrana tilacoide inicia la reacci贸n de la luz en el organismo.
La energ铆a qu铆mica liberada por la clorofila se utiliza para dividir las mol茅culas de agua en hidr贸geno y ox铆geno. El ox铆geno es utilizado por el organismo para la respiraci贸n o se libera a la atm贸sfera, mientras que el hidr贸geno se utiliza en la formaci贸n de carbohidratos. El carbono para este proceso proviene del di贸xido de carbono en un proceso llamado fijaci贸n de carbono .
El estroma y el origen del ADN del cloroplasto.
El proceso de la fotos铆ntesis consta de dos partes: las reacciones a la luz que comienzan con la interacci贸n de la luz con la clorofila y las reacciones oscuras que fijan el carbono y producen glucosa. Las reacciones a la luz solo tienen lugar durante el d铆a cuando la energ铆a luminosa golpea la planta, mientras que las reacciones a la oscuridad pueden ocurrir en cualquier momento. las reacciones a la luz comienzan en la membrana tilacoide, mientras que la fijaci贸n al carbono de las reacciones oscuras tiene lugar en el estroma, el l铆quido gelatinoso que rodea a los tilacoides.
Adem谩s 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 energ铆a y pueden multiplicarse por s铆 mismos, sin depender de la divisi贸n celular.
esta capacidad se remonta a la evoluci贸n de c茅lulas y bacterias simples. una cianobacteria debe haber entrado en una c茅lula temprana y se le permiti贸 quedarse porque la disposici贸n se convirti贸 en una beneficiosa para ambas partes. con el tiempo, la cianobacteria evolucion贸 en el organelo de cloroplasto.
Fijaci贸n de carbono en las reacciones oscuras.
La fijaci贸n de carbono en el estroma del cloroplasto tiene lugar despu茅s de que el agua se divide en hidr贸geno y ox铆geno durante las reacciones a la luz. Los protones de los 谩tomos de hidr贸geno se bombean hacia la luz dentro de los tilacoides, lo que los hace 谩cidos. En las oscuras reacciones de la fotos铆ntesis, los protones se difunden fuera de la luz hacia el estroma a trav茅s de una enzima llamada atp sintasa . esta difusi贸n de protones a trav茅s de atp sintasa produce atp, un qu铆mico de almacenamiento de energ铆a para las c茅lulas.
La enzima rubisco se encuentra en el estroma y fija el carbono del CO2 para producir mol茅culas de carbohidratos de seis carbonos que son inestables. cuando las mol茅culas inestables se descomponen, atp se utiliza para convertirlas en mol茅culas de az煤car simples. Los carbohidratos de az煤car se pueden combinar para formar mol茅culas m谩s grandes como la glucosa, fructosa, sacarosa y almid贸n, todos los cuales se pueden usar en el metabolismo celular.
Cuando los carbohidratos se forman al final del proceso de fotos铆ntesis, los cloroplastos de la planta eliminan el carbono de la atm贸sfera y lo utilizan para crear alimentos para la planta y, eventualmente, para todos los dem谩s seres vivos. Adem谩s de formar la base de la cadena alimenticia, la fotos铆ntesis en las plantas reduce la cantidad de di贸xido de carbono del gas de efecto invernadero en la atm贸sfera. De esta manera, las plantas y las algas, a trav茅s de la fotos铆ntesis en sus cloroplastos, ayudan a reducir los efectos del cambio clim谩tico y el calentamiento global.
aprender sobre org谩nulos celulares relacionados en c茅lulas eucariotas: membrana celular y pared celular .