Los cloroplastos son pequeñas centrales eléctricas de plantas que capturan energía de la luz para producir los almidones y azúcares que alimentan el crecimiento de las plantas. se encuentran dentro de las células de las plantas 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 inorgánicas simples como el dióxido de carbono, el agua y los minerales.
Como autótrofos 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 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 las 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 la energía 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 líquido del estroma contiene el ADN del cloroplasto, así como proteínas y almidones. Es donde tiene lugar la formación de hidratos de carbono a partir de la fotosíntesis.
La función de los cloroplastos ribosomas y tiraloides.
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 las proteínas, de acuerdo con las instrucciones de las moléculas del 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 tilacoide que rodea la luz, un material ácido acuoso que contiene proteínas y facilita las reacciones químicas 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 fotosíntesis tiene lugar en la membrana de los tilacoides, donde la clorofila absorbe la energía de la luz y la convierte en energía química utilizada por la planta.
La clorofila: la fuente de energía 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 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 violeta-azul y rojiza-rojiza mientras refleja la luz verde, dando a las plantas su característico 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 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 abajo de la superficie.
Las membranas de cloroplastos y el espacio intermembrana.
Los cloroplastos producen carbohidratos como la glucosa y proteínas complejas que se necesitan en otras partes de las células de la planta. 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 cloroplastos regulan el movimiento de las moléculas dentro y fuera del cloroplasto permitiendo que pasen moléculas pequeñas mientras se usan mecanismos de transporte especiales para moléculas grandes. Las membranas interna y externa 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 de transporte especiales que permiten que sustancias específicas crucen las dos membranas mientras que otras están bloqueadas.
la membrana externa tiene un complejo de proteínas 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 los lípidos, ácidos grasos y carotenoides que se requieren para el metabolismo del propio coroplasto.
el sistema tilacoide
La membrana tilacoide 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 delgados y cerrados 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 y de gran superficie de la membrana tilacoide. para organismos más 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 reacción de la luz en el organismo.
La energía química liberada por la clorofila se utiliza 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 utiliza en la formación de carbohidratos. El carbono para este proceso proviene del dióxido de carbono en un proceso llamado fijación de carbono .
El estroma y el origen del ADN del cloroplasto.
El proceso de la fotosíntesis consta de dos partes: las reacciones a la luz que comienzan con la interacción 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 día cuando la energía 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 fijación al carbono de las reacciones oscuras tiene lugar en el estroma, el líquido gelatinoso que rodea a 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.
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 la disposición se convirtió en una beneficiosa para ambas partes. con el tiempo, la cianobacteria evolucionó en el organelo de cloroplasto.
Fijación de carbono en las reacciones oscuras.
La fijación de carbono en el estroma del cloroplasto tiene lugar 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 hacia la luz dentro de los tilacoides, lo que los hace ácidos. En las oscuras reacciones de la fotosíntesis, los protones se difunden fuera de la luz hacia el estroma a través de una enzima llamada atp sintasa . esta difusión de protones a través de 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, atp se utiliza para convertirlas en moléculas de azúcar simples. Los carbohidratos de azúcar se pueden combinar para formar moléculas más grandes como la glucosa, fructosa, sacarosa y almidón, todos los cuales se pueden usar en el metabolismo celular.
Cuando los carbohidratos se forman al final del proceso de fotosíntesis, los cloroplastos de la planta eliminan el carbono de la atmósfera y lo utilizan para crear alimentos para la planta y, eventualmente, para todos los demás seres vivos. Además de formar la base de la cadena alimenticia, la fotosíntesis en las plantas reduce la cantidad de dióxido de carbono del gas de efecto invernadero 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.
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