Los cloroplastos: estructura y funciones

Los cloroplastos son orgánulos característicos de las células vegetales donde tiene lugar la fotosíntesis, un proceso impulsado por la luz en el que se fija CO2 para formar azúcares y otros compuestos orgánicos.

Estructura

Están rodeados por dos membranas: la externa y la interna. El espacio entre ambas se denomina espacio intermembranoso. La región acuosa cerrada por la membrana interna se denomina estroma y es equivalente a la matriz mitocondrial. En el interior del estroma hay una membrana continua llamada membrana tilacoidal que encierra un espacio interno, espacio tilacoidal. Esta plegada formando vesículas aplanadas llamadas tilacoides, están aplanadas formando grana.

Así, los cloroplastos tienen tres membranas diferentes: externa, interna y tilacoidal, y tres compartimentos internos separados: espacio intermembranoso, estroma y espacio tilacoidal. Las reacciones de las fotosíntesis se separan en dos fases: la fase luminosa y oscura. La fase luminosa se localiza en la membrana tilacoidal y la fase oscura en el estroma.

Composición

Membrana externa e interna: la externa es permeable y la interna impermeable, pero contiene proteínas transportadoras. Ambas membranas son permeables al CO2. Membrana tilacoidal: es impermeable a la mayoría de moléculas e iones. Los pigmentos fotosintéticos son de dos tipos: clorofilas y carotenoides.

• Los clorofilas son pigmentos verdes: clorofila a y clorofila b, se complementan para absorber la luz.
• Los carotenoides son pigmentos de color amarillo o anaranjados.

Las proteínas de la membrana tilacoidal se dividen en 3 grupos:

• El complejo ATP-sintasa, semejantes a los de la mitocondria.
• Proteínas asociadas a los pigmentos y forma parte de los fotosistemas I y II.
• Proteínas de la cadena fotosintética de transporte electrónico.

Estroma: contiene una disolución concentrada de enzimas. Contiene DNA circular, RNA y ribosomas 70S. Entre las enzimas están: las del ciclo de reducción fotosintética del CO2 o ciclo de Calvin (reacciones oscuras), las de reducción fotosintética de nitratos y sulfatos, y las que intervienen en la replicación, transcripción y traducción del venía del cloroplasto.

Funciones

1. Fotosíntesis: proceso en que la energía de la luz transforma el CO2 en compuestos orgánicos. Es un proceso anabólico. Mediante la fotosíntesis, las plantas verdes fabrican materia orgánica. Ecuación: 6CO2 + 12H2O —> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O.

a) Fase luminosa: energía es captada por pigmentos fotosintéticos y transformada en energía química en forma de ATP. Descompone el H20 en H2 y O2, liberándose este último al medio.

b) Fase oscura: el ATP y el H2 producidos en las reacciones de la fase luminosa se utilizan como fuentes de energía y de poder reductor para convertir el CO2 atmosférico en carbohidratos. Las reacciones luminosas de la fotosíntesis se localizan en la membrana tilacoidal. Las reacciones oscuras de fijación y reducción del CO2 tienen lugar en el estroma.

2. Almacenan temporalmente el almidón.

3. Síntesis de proteínas.

Autonomía de mitocondrias y cloroplastos

Las mitocondrias y los cloroplastos son orgánulos semiautónomos. Poseen DNA, RNA y ribosomas 70S, por lo que pueden sintetizar proteínas. Se reproducen (duplican) por división binaria. Las mitocondrias y los cloroplastos crecen y se dividen mediante la acción coordinada de dos sistemas genéticos diferentes: el del orgánulo y el del núcleo celular. Se acepta la teoría endosimbiótica, que supone que las mitocondrias y los cloroplastos evolucionan a partir de bacterias que fueron fagocitadas por la célula eucariota ancestral.

Semejanzas

• Son orgánulos energéticos de las células eucariotas.
• Tienen gran cantidad de membrana interna donde se hace el transporte de electrones necesarios para la obtención de energía en forma de ATP, son parecidos en ambos orgánulos.
• Semiautónomos, se reproducen por división binaria.

Diferencias

• Cloroplasto más grande que mitocondria.
• Estructura: El cloroplasto tiene tres membranas y la mitocondria dos.
• La función de la mitocondria es la respiración celular y la del cloroplasto la fotosíntesis.
• Las mitocondrias se encuentran en células animales y vegetales y los cloroplastos solo en vegetales.
• Las mitocondrias proceden de primitivas bacterias aeróbicas y los cloroplastos de cianobacterias.

Significado de la mitosis

Se garantiza que las células hijas tengan los mismos cromosomas que la célula madre. La mitosis es un mecanismo de reproducción asexual en organismos unicelulares y pluricelulares. En los pluricelulares es importante que durante el crecimiento y el desarrollo, las nuevas células que se forman tengan la misma información genética que el resto de las células. La reproducción sexual requiere meiosis. Los descendientes son genéticamente diferentes entre sí y diferentes de sus progenitores. La diversidad supone una ventaja ya que si el ambiente cambia algunos individuos de la especie pueden estar mejor adaptados que otros para reproducirse y perpetuar la especie.