Cloroplasto
El cloroplasto, que se encuentra solo en las células de algas y plantas, es un orgánulo celular que produce energía a través de la fotosíntesis. La palabra cloroplasto proviene de las palabras griegas khloros, que significa «verde», y plastes, que significa «formado». Tiene una alta concentración de clorofila, la molécula que captura la energía luminosa, y esto le da a muchas plantas y algas un color verde. Al igual que la mitocondria, se cree que el cloroplasto ha evolucionado a partir de bacterias que alguna vez vivieron libres .
Función de los cloroplastos
Los cloroplastos son la parte de las células vegetales y de algas que realizan la fotosíntesis, el proceso de convertir la energía lumínica en energía almacenada en forma de azúcar y otras moléculas orgánicas que la planta o alga utiliza como alimento. La fotosíntesis tiene dos etapas. En la primera etapa, ocurren las reacciones dependientes de la luz. Estas reacciones capturan la luz solar a través de la clorofila y los carotenoides para formar trifosfato de adenosina (ATP, la moneda de energía de la célula) y fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina ( NADPH ), que transporta electrones. La segunda etapa consta de reacciones independientes de la luz, también conocida como ciclo de Calvin. En el ciclo de Calvin, los electrones transportados por NADPH convierten el dióxido de carbono inorgánico y en una molécula orgánica en forma de carbohidrato, un proceso conocido como fijación de CO2. Los carbohidratos y otras moléculas orgánicas se pueden almacenar y usar en un momento posterior para obtener energía.
Los cloroplastos son esenciales para el crecimiento y supervivencia de plantas y algas fotosintéticas. Al igual que los paneles solares, los cloroplastos toman energía luminosa y la convierten en una forma utilizable que impulsa las actividades. Sin embargo, algunas plantas ya no tienen cloroplastos. Un ejemplo es el género de plantas parásitas Rafflesia , que obtiene sus nutrientes de otras plantas, específicamente, las vides Tetrastigma . Dado que Rafflesia obtiene toda su energía de la parasitación de otra planta, ya no necesita sus cloroplastos y ha perdido los genes que codifican el desarrollo del cloroplasto durante un largo período de tiempo evolutivo. Rafflesia es el único género de plantas terrestres que se sabe que carece de cloroplastos.
Estructura de los cloroplastos
Los cloroplastos, como las mitocondrias, tienen forma ovalada y tienen dos membranas: una membrana externa, que forma la superficie externa del cloroplasto, y una membrana interna que se encuentra justo debajo. Entre la membrana exterior e interior hay un espacio intermembrana delgado de unos 10-20 nanómetros de ancho. El espacio dentro de la membrana interna se llama estroma. Mientras que las membranas internas de las mitocondrias tienen muchos pliegues llamados crestas para absorber la superficie, las membranas internas de los cloroplastos son lisas. En cambio, los cloroplastos tienen muchos sacos pequeños en forma de disco llamados tilacoides dentro de su estroma.
En las plantas vasculares y las algas verdes, los tilacoides se apilan uno encima del otro, y una pila de tilacoides se llama granum (plural: grana). Los tilacoides contienen clorofilas y carotenoides, y estos pigmentos absorben la luz durante el proceso de fotosíntesis. Los pigmentos que absorben la luz se agrupan con otras moléculas, como las proteínas, para formar complejos conocidos como fotosistemas. Los dos tipos diferentes de fotosistemas son los fotosistemas I y II, y tienen funciones en diferentes partes de las reacciones dependientes de la luz.
En el estroma, las enzimas producen moléculas orgánicas complejas que se utilizan para almacenar energía, como los carbohidratos. El estroma también contiene su propio ADN y ribosomas que son similares a los que se encuentran en las bacterias fotosintéticas. Por esta razón, se cree que los cloroplastos evolucionaron en células eucariotas a partir de bacterias de vida libre, tal como lo hicieron las mitocondrias.
Evolución de los cloroplastos
Se cree que los cloroplastos se han convertido en parte de ciertas células eucariotas de la misma manera que las mitocondrias se incorporaron a todas las células eucariotas: existiendo como cianobacterias de vida libre que tenían una relación simbiótica con una célula, produciendo energía para la célula a cambio de un lugar seguro para vivir, y eventualmente evolucionando hacia una forma que ya no podría existir separada de la celda. Esto se llama teoría endosimbiótica.
La evidencia de que los cloroplastos evolucionaron a partir de bacterias es muy similar a la evidencia de que las mitocondrias evolucionaron a partir de bacterias. Los cloroplastos tienen su propio ADN separado que es circular, como el de una célula bacteriana, y se hereda por vía materna (solo del alga de la planta madre). Los nuevos cloroplastos se forman a través de la fisión binaria o escisión, que es como se reproducen las bacterias. Estas formas de evidencia también se encuentran en las mitocondrias. La única diferencia es que se cree que los cloroplastos evolucionaron a partir de cianobacterias, mientras que las mitocondrias evolucionaron a partir de bacterias aeróbicas. (Las mitocondrias no pueden realizar la fotosíntesis; el proceso de respiración celular ocurre allí en su lugar). La estructura de los cloroplastos es similar a la de las cianobacterias; ambos tienen membranas dobles, ADN circular, ribosomas y tilacoides. Se cree que la mayoría de los cloroplastos provienen de un ancestro común que engulló una cianobacteria hace entre 600 y 1600 millones de años.
Términos de biología relacionados
- Tilacoide : discos aplanados dentro del estroma del cloroplasto que contienen clorofila y carotenoides y realizan la fotosíntesis.
- Fotosíntesis : conversión de energía luminosa en energía química en forma de moléculas orgánicas.
- Relación simbiótica : una estrecha interacción biológica entre dos especies diferentes.
- Algas : un gran grupo de organismos fotosintéticos que incluyen algas marinas, algas gigantes y diatomeas.
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