Los cloroplastos

Se cree que las primeras formas de vida sobre la tierra obtenían sus materias primas y energía de moléculas orgánicas simples disueltas en su ambiente acuoso. Estas moléculas orgánicas tuvieron que formarse por medios abióticos. Estas eran reacciones químicas no biológicas que ocurrían en el océano primitivo. Entonces, a estos organismos que dependían de una fuente externa de compuestos orgánicos, se llamaron heterótrofos.

Pero la evolución de la vida en el planeta siguió avanzando y aparecieron unos nuevos organismos con una nueva estrategia metabólica. Y estos eran capaces de fabricar sus propios nutrimentos orgánicos a partir de tipos más sencillos de moléculas inorgánicas, como el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrogeno. A estos organismos los conocemos como autótrofos.

En el curso de la evolución, surgieron dos tipos principales de autótrofos que se distinguen por su fuente de energía:

Los quimioautótrofos utilizan la energía almacenada en moléculas inorgánicas (como amoniaco, sulfuro de hidrógeno o nitritos) para convertir el CO2 en compuestos orgánicos, pero como son procariotas y su aportación la formación de la biomasa en la Tierra es pequeña, sus actividades metabólicas no se consideran tanto como los autoautrotofos.

Los fotoautótrofos hacen lo mismo, pero empleando la energía radiante del sol. Se encargan de capturar la energía que impulsa la energía de la mayor parte de los organismos en la tierra. Aquí se incluyen plantas y algas eucariotas, varios protistas flagelados y miembros de varios grupos de procariotas, estos organismos realizan fotosíntesis, que como ya sabemos es un proceso en el que la energía de la luz solar se transforma en energía química que se almacena en carbohidratos y otras moléculas orgánicas.

Hace cerca de 2 700 millones de años apareció en la Tierra un nuevo tipo de procariota fotosintético que podía utilizar una fuente mucho más abundante de electrones, el agua. Las cianobacterias.

Al evolucionar, se alojaron dentro de una célula proeucariota no fotosintética que contenía mitocondrias y con el tiempo se transformaron en organismos separados que vivían dentro de una célula hospedadora en un organelo citoplásmico, el cloroplasto. Con el tiempo las cianobacterias simbióticas se transformaron de Conforme el cloroplasto evolucionó, la mayor parte de los genes que al principio estaban presentes en la cianobacteria simbiótica se perdió o se trasladó al núcleo de la célula vegetal.

Los cloroplastos se localizan sobre todo en las células mesófilas de las hojas. La estructura de una hoja y la disposición de los cloroplastos alrededor de la vacuola central de una célula mesófila.

Los cloroplastos de las plantas superiores tienen forma de lente,miden cerca de 2 a 4 μm de ancho y 5 a 10 μm de largo, y casi siempre hay 20 a 40 en cada célula.

Los cloroplastos surgen por fisión de cloroplastos preexistentes. En 1881 los cloroplastos se identificaron como el sitio de la fotosíntesis mediante un ingenioso experimento del biólogo alemán T. Engelmann. Él iluminó la células del alga verde Spirogyra sp. y encontró bacterias con movimientos activos reunidas fuera de la célula, cerca del sitio del gran cloroplasto con forma de listón. Las bacterias usaban las cantidades diminutas de oxígeno liberadas durante la fotosíntesis en el cloroplasto para su respiración aeróbica.

Estructura:

La cubierta externa de un cloroplasto consiste en una envoltura formada por dos membranas separadas por un espacio estrecho, esta funciona como la membrana externa de una mitocondria, la membrana externa de la envoltura del cloroplasto contiene varias porinas distintas.

Aunque estas proteínas poseen canales un poco grandes, hacen una selectividad hacia los diversos solutos y tiene permeabilidad libre para los metabolitos clave.

La membrana interna de la envoltura es muy impermeable; las sustancias que la cruzan lo hacen sólo con la ayuda de diversos transportadores.

La membrana interna del cloroplasto, que contiene la maquinaria para trasladar la energía, se organiza en sacos membranosos aplanados llamados tilacoides. Los tilacoides están dispuestos en pilas ordenadas que se denominan granos. El espacio interior del tilacoide es la luz y el espacio fuera de éste y dentro de la envoltura del cloroplasto es el estroma, que contiene las enzimas encargadas de la síntesis de carbohidratos. El estroma de un cloroplasto alberga pequeñas moléculas de DNA circular de doble cadena y ribosomas similares a los procariotas.

Los tilacoides en su membrana contienen la clorofila. Es aquí en la membrana del tilacoide donde se da la fase luminosa. Y en el estroma donde se da la fase oscura.

Según el organismo, el DNA del cloroplasto contiene entre 60 y 200 genes que participan en la expresión génica.

Pigmentos fotosintéticos:

Los pigmentos son compuestos que parecen estar coloreados porque sólo absorben luz de una longitud de onda particular dentro del espectro visible. Las hojas son verdes porque sus cloroplastos contienen grandes cantidades del pigmento clorofila, que absorbe con mayor intensidad el azul y el rojo, en tanto refleja las longitudes de onda verdes intermedias hacia los ojos del que las ve.

Las clorofilas son los principales pigmentos fotosintéticos absorbentes de luz, pero las plantas terrestres también contienen pigmentos accesorios naranja y rojo llamados carotenoides, estos producen los colores característicos de las zanahorias y las naranjas, así como el de las hojas de algunas plantas durante el otoño. Los carotenoides desempeñan múltiples funciones: actúan como recolectores secundarios de luz durante la fotosíntesis y extraen el exceso de energía de las moléculas excitadas de clorofila y la disipan como calor.

Bibliografía
Karp, G. C. (2009). Virus . En G. C. Karp, BIOLOGíA CELULAR Y MOLECULAR (págs. 214-220 ). México: McGRAW-HILL INTERAMERICANA EDITORES,.