ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE CIENCIAS

ESCUELA DE FÍSICA Y MATEMÁTICAS

CARRERA DE BIOFÍSICA

BIOFÍSICA CELULAR

Nombre: Diana Aguay

Código: 496

Fecha: El 14 de enero del 2015

Riobamba - Ecuador 2014

Cloroplastos

Definición

Los cloroplastos son un tipo de plastos, orgánulos exclusivos de las células vegetales. Tienen una forma alargada y presentan una organización similar a la de las mitocondrias. Su importancia se debe a que son los orgánulos donde se realiza la fotosíntesis. (Biologia, 2010)

Son organelos de forma y tamaño variable. Contienen clorofila, que es el pigmento verde encargado de absorber la energía luminosa durante el la fotosíntesis. (Biofisica, 2010)

Los cloroplastos realizan la fotosíntesis durante las horas de luz solar. Los productos de la fotosíntesis son utilizados directamente por las células fotosintéticas para la biosíntesis y también son transformados en azucares de bajo peso molecular (normalmente sacarosa) que son exportados para satisfacer las necesidades metabólicas de muchas de las células no fotosintéticas de la planta. (Gravepa)

Estructura

Presentan tres sistemas de membranas, dos de los cuales forman la envoltura externa.

Estas membranas son:

La membrana externa, que contiene porinas que le proporcionan una gran permeabilidad.

La membrana interna, menos permeable. Junto con la membrana anterior forma la envoltura externa.

La membrana tilacoidal, se localiza en el interior del cloroplasto y está altamente plegada para formar los tilacoides. Estos se apilan unos sobre otros para formar grana. En esta membrana se localizan los fotosistemas, responsables de la captación de la energía solar, los componentes de una cadena de transporte electrónico y una ATP sintasa. Esta membrana es muy fluida debido a que contiene una elevada proporción de ácidos grasos.

El cloroplasto presenta tres compartimentos diferentes: un espacio intermembranoso, un espacio interno, ocupado por el estroma o matriz del cloroplasto, y un espacio tilacoidal.

El espacio intermembranoso se localiza entre las dos membranas que constituyen la envoltura externa del cloroplasto, y posee una composición semejante a la del citosol.

El estroma está situado entre la membrana interna y la membrana tilacoidal. En él se encuentran ribosomas, enzimas, varias moléculas de ADN, distintos tipos de ARN, gránulos de almidón y gotas de lípidos.

El espacio tilacoidal corresponde al espacio interno de los tilacoides que, al estar interconectados, delimitan un único compartimento común.

En la electronmicrografía de cloroplastos. (A) Una hoja de trigo en la que existe una gran vacuola rodeada por una fina franja de citoplasma con cloroplastos (B) Sección ultrafina de un solo cloroplasto, mostrando los gránulos de almidón y gotas lipídicas que se han acumulado en el estroma como resultado de los procesos de biosíntesis que se producen en este lugar. (C) Una visión a mayor aumento de los grana, mostrando las membranas tilacoidales aplanadas (Gravepa)

Modelo de la estructura del cloroplasto

En la fig. se muestra el modelo de la estructura del cloroplasto, los proceso de fotosíntesis están localizados en las membrana de los tilacoides, en los cuales se contienen pigmentos activos, ante todo la clorofila. Los fragmentos de los tilacoides realizan la reacción de Hill y la fosforilización.

La investigación de los tilacoides por el método de microscopia electrónica muestra que estos contienen sistemas regulares análogos a los cristalinos de gránulos, empaquetados densamente, los gránulos en los tilacoides de la espinaca tiene tamaños de 18.5 *15.85*10 nm3. La masa moléculas del granulo se valora en 2*106. Conociendo la composición del lamelo se puede determinar el número de moléculas de las distintas sustancias en el granulo. Los datos correspondientes están expuestos en la tabla 14.2 El número de moléculas de clorofila, igual a 230, concuerda con la valuación independiente para la mitad para la unidad fotosintética. Por lo visto, lo gránulos están construidos de subunidades organizadas.

Ha sido establecido que en los cloroplastos existen partículas de dos clases:

las ligeras, con un diámetro de 7 a 11 nm y las pesadas con diámetro de 15 a 18 nm. Las partículas ligeras contienen más Chl a y son aptas para la fosforilización cíclica y la reducción del NADP+ en presencia del ascorbato.

Las partículas pesadas contiene más Chl b y son capaces de reducir el ferricianido a la luz (reacción de Hill) y realizar la fosforilización no cíclica.

Las partículas ligeras se identifican con el SFI, las pesadas con el SFII. En una superficie de μm2 de tilacoide se contienen cerca de 4000 partículas ligeras y cerca de 2000 pesadas. Como hemos visto el número de SFI y SFII debe ser aproximadamente igual. De aquí se deduce que en cada partícula se contienen dos SFII

En los cloroplastos en acción se observan cambios lentos de absorción pasar a 475 y 515 nm, que transcurren en segundos. En

estas mismas zonas espectrales se observan cambios rápidos de absorción, con un tiempo de aparición de las bandas menores de 10-5

s y un tiempo de 20 ms cuando desaparecen. Los cambios rápidos son los indicadores de las reacciones oxidoreductoras, que transcurren paralelamente a la fosforilización.

Ellos reflejan los cambios del campo eléctrico a través de la membrana, su desaparición está ligada al transporte de protones y otros iones. En realidad, durante el aumento de la permeabilidad iónica de la membrana, como resultado del choque osmótico los cambios desaparecen rápidamente. Esto también ocurre durante la acción de los separadores de la fosforilización, que aumenta la permeabilidad para los protones, y también la acción de los ionoforos (gramicidina D)

Sobre placas de vidrio fueron realizados experimentos con capas de Chl a, Chl b y de carotinoides También fueron establecidos los cambios del pH que acompañan a la fotosíntesis. Al disminuir el campo eléctrico al mismo tiempo crece el pH. La relación entre el número de protones absorbidos y el número de electrones transportados es igual a dos. Estos resultados concuerdan cualitativamente con la teoría quimiosmótica de Mitchell de acuerdo a la cual, el transporte de electrones da la energía libre para la fosforilización en forma de gradientes de ψ y pH

Con un rendimiento de ATP de 0.30 por destello, e independientemente del intervalo entre los destellos. La fosforilización se bloquea con gramicidina D. para ∆ψ>50mV la cantidad de ATP formada es proporcional a ∆ψ . La energía eléctrica se emplea para producir ATP

Funciones

Al igual que la mitocondria, los cloroplastos son también orgánulos convertidores de energía.

En el cloroplasto tiene lugar la fotosíntesis, en la que se aprovecha la energía solar para producir moléculas ricas en energía metabólica (ATP) y moléculas reductoras (NADPH) que se utilizan para sintetizar moléculas orgánicas.

Este proceso se realiza mediante dos fases:

Fase luminosa Se realiza en la membrana tilacoidal, donde tienen lugar las reacciones de la fotosíntesis que dependen de la luz. Estas

comienzan con la captación de energía solar por los fotosistemas y la fotolisis de las moléculas de agua, un proceso que libera oxígeno molecular y proporciona electrones para la maquinaria fotosintética. La cadena de transporte de esta membrana recoge los electrones del agua y los utiliza para reducir las moléculas de NADP+ y formar NADPH. El transporte de electrones genera un gradiente electroquímico de protones que se utiliza para inducir la síntesis de ATP. Este proceso, conocido como fotofosforilación o fosforilación fotosintética, está acoplado con el transporte de electrones y se realiza en los complejos ATP sintasa de la membrana tilacoidal.

Fase oscura Se realiza en el estroma, donde se suceden las reacciones de la fotosíntesis que no dependen de la luz. En ellas, el ATP y el NADPH se utilizan para reducir moléculas sencillas como el dióxido de carbono o los iones nitrato y sulfato y elaborar moléculas orgánicas. El cloroplasto es una verdadera fábrica de ATP y NADPH a partir de una energía externa, la energía solar. La abundancia de estas moléculas permite también que en este orgánulo se desarrollen algunos procesos metabólicos que en las células animales tienen lugar en el citosol.

(Biologia, 2010)

BibliografíaBiofisica. (2010). Recuperado el 13 de enero de 2015, de Trabajo

biologico : http://biofisica2010.blogspot.com/2010/05/tema-15-trabajo-biologico.html

Biologia. (marzo de 2010). Recuperado el 13 de enero de 2015, de Orgánulos celulares: Cloroplastos: http://biologiamyblog.files.wordpress.com/2010/03/cloroplastos1.pdf

Gravepa. (s.f.). Recuperado el 13 de enero de 2015, de Conversión energética: Mitocondrias y cloroplastos : http://gravepa.com/granaino/biblioteca/publicacionesmedicas/Biologia%20Molecular%20de%20la%20Celula%20(alberts)/P3-C14%20-%20Conversi%C3%B3n%20energ%C3%A9tica.%20Mitocondrias%20y%20cloroplastos.pdf

Volkeinstein . (s.f.). Biofisica . Moscú.