La fotosíntesis ocurre en estructuras celulares eucariotas llamadas cloroplastos. Un cloroplasto es un tipo de orgánulo celular vegetal conocido como plastidio. Los plástidos ayudan a almacenar y cosechar las sustancias necesarias para la producción de energía. Un cloroplasto contiene un pigmento verde llamado clorofila, que absorbe la energía de la luz para la fotosíntesis. Por lo tanto, el nombre cloroplasto indica que estas estructuras son plastos que contienen clorofila.
Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos tienen su propio ADN, son responsables de la producción de energía y se reproducen independientemente del resto de la célula a través de un proceso de división similar a la fisión binaria bacteriana. Los cloroplastos también son responsables de producir aminoácidos y componentes lipídicos necesarios para la producción de membranas de cloroplastos. Los cloroplastos también se pueden encontrar en otros organismos fotosintéticos, como algas y cianobacterias.
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Cloroplastos Vegetales
Los cloroplastos vegetales se encuentran comúnmente en las células protectoras ubicadas en las hojas de las plantas. Las células protectoras rodean pequeños poros llamados estomas, abriéndolos y cerrándolos para permitir el intercambio de gases requerido para la fotosíntesis. Los cloroplastos y otros plástidos se desarrollan a partir de células llamadas proplástidos. Los proplástidos son células inmaduras e indiferenciadas que se desarrollan en diferentes tipos de plástidos. Un proplástido que se convierte en cloroplasto solo lo hace en presencia de luz. Los cloroplastos contienen varias estructuras diferentes, cada una con funciones especializadas.
Las estructuras de cloroplastos incluyen:
- Envoltura de Membrana: contiene membranas bicapa lipídicas internas y externas que actúan como cubiertas protectoras y mantienen encerradas las estructuras de cloroplastos. La membrana interna separa el estroma del espacio intermembrana y regula el paso de moléculas dentro y fuera del cloroplasto.
- Espacio Intermembrana: espacio entre la membrana externa y la membrana interna.
- Sistema Tilacoide: sistema de membrana interna que consiste en estructuras de membrana aplanadas en forma de saco llamadas tilacoides que sirven como sitios de conversión de energía luminosa en energía química.
- Lumen Tilacoide: compartimento dentro de cada tilacoide.
- Grana (singular granum): pilas de sacos tilacoides densamente estratificados (10 a 20) que sirven como sitios de conversión de energía luminosa en energía química.
- Estroma: fluido denso dentro del cloroplasto que se encuentra dentro de la envoltura pero fuera de la membrana tilacoide. Este es el sitio de conversión de dióxido de carbono en carbohidratos (azúcar).
- Clorofila: pigmento verde fotosintético dentro de la grana del cloroplasto que absorbe la energía de la luz.
Función de los Cloroplastos en la Fotosíntesis
Robert Markus / Biblioteca Fotográfica de Ciencias / Getty Images
En la fotosíntesis, la energía solar del sol se convierte en energía química. La energía química se almacena en forma de glucosa (azúcar). El dióxido de carbono, el agua y la luz solar se utilizan para producir glucosa, oxígeno y agua. La fotosíntesis ocurre en dos etapas. Estas etapas se conocen como la etapa de reacción clara y la etapa de reacción oscura.
El etapa de reacción ligera tiene lugar en presencia de luz y ocurre dentro de la grana del cloroplasto. El pigmento primario utilizado para convertir la energía luminosa en energía química es clorofila a. Otros pigmentos implicados en la absorción de luz incluyen clorofila b, xantofila y caroteno. En la etapa de reacción a la luz, la luz solar se convierte en energía química en forma de ATP (molécula que contiene energía libre) y NADPH (molécula que transporta electrones de alta energía). Los complejos de proteínas dentro de la membrana tilacoide, conocidos como fotosistema I y fotosistema II, median la conversión de energía luminosa en energía química. Tanto el ATP como el NADPH se usan en la etapa de reacción oscura para producir azúcar.
El etapa de reacción oscura también se conoce como la etapa de fijación de carbono o el ciclo de Calvin. Se producen reacciones oscuras en el estroma. El estroma contiene enzimas que facilitan una serie de reacciones que utilizan ATP, NADPH y dióxido de carbono para producir azúcar. El azúcar puede almacenarse en forma de almidón, usarse durante la respiración o usarse en la producción de celulosa.
Puntos Clave de la Función del Cloroplasto
- Los cloroplastos son orgánulos que contienen clorofila que se encuentran en plantas, algas y cianobacterias. La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos.
- La clorofila es un pigmento fotosintético verde dentro de la grana del cloroplasto que absorbe energía luminosa para la fotosíntesis.
- Los cloroplastos se encuentran en las hojas de las plantas rodeadas de células protectoras. Estas células abren y cierran poros diminutos que permiten el intercambio de gases necesario para la fotosíntesis.
- La fotosíntesis ocurre en dos etapas: la etapa de reacción clara y la etapa de reacción oscura.
- El ATP y el NADPH se producen en la etapa de reacción de luz que se produce dentro de la grana de cloroplasto.
- En la etapa de reacción oscura o ciclo de Calvin, el ATP y el NADPH producidos durante la etapa de reacción clara se usan para generar azúcar. Esta etapa ocurre en el estroma de la planta.
Fuente
Cooper, Geoffrey M. " Cloroplastos y otros plástidos." La Célula: Un Enfoque Molecular, 2ª ed., Sunderland: Sinauer Associates, 2000,
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