Cloroplastos. Funciones

La principal función de los cloroplastos es la realización de la fotosíntesis, proceso en el que se obtienen hidratos de carbono a partir de la energía de la luz y el dióxido de carbono. Pero también sirven como lugares de almacenamiento de almidón y de síntesis de algunas proteínas.

1. La fotosíntesis, proceso en el que la energía de la luz se transforma en energía química que puede emplearse para convertir el CO₂ (compuesto inorgánico), en compuestos orgánicos, principalmente hidratos de carbono.
   
   La fotosíntesis es un proceso anabólico fundamental para todos los seres vivos. Mediante la fotosíntesis, las plantas verden fabrican materia orgánica para ellas y para casi todos los organismos heterótrofos que dependen de ellas, a través de las cadenas alimentarias de la biosfera.
   
   La ecuación básica de la fotosíntesis del carbono es:
   
   

   
   Ecuación de la fotosíntesis

   La fotosíntesis se puede definir también como la conversión de la energía electromagnética de la luz en energía de enlaces químicos gracias principalmente a la clorofila, a la ATP sintasa y a la ribulosa bifosfato carboxilasa/oxigenasa (RUBISCO). La fotosíntesis consta de dos partes: una fase luminosa en la que se transforma la energía luminosa en un gradiente de protones, que se utilizará para la síntesis ATP y para la producción de NADPH, y una fase oscura (no necesita directamente a la luz, pero sí los productos generados en la fase luminosa de la fotosíntesis) en la que se produce la fijación del CO2 en forma de azúcares fosfatados con tres átomos de carbono. Esta reacción es llevada a cabo por la RUBISCO. La primera fase de la fotosíntesis ocurre en la membrana del tilacoide y la segunda en el estroma.

   
   Esquema general de la fotosíntesis

   
   
   Brevemente podemos describir la fotosíntesis con los siguientes pasos:
   
   
   • El complejo del fotosistema II rompe 2 moléculas de agua produciendo 1 molécula de O₂ y 4 protones. Esta reacción libera 4 electrones que al llegar, por una serie de pasos, hasta las clorofilas localizadas en este complejo, desplazan a otros electrones que habían sido previamente excitados por la luz y liberados desde el fotosistema II.
     
   • Estos electrones liberados pasan a una plastoquinona que los cederá al citocromo b6/f, el cual, con la energía de los electrones captados, introduce 4 protones en el interior del tilacoide.
     
   • El complejo citocromo b6/f cede entonces los electrones a una plastocianina, y ésta al complejo fotosistema I, que gracias a la energía de la luz que captan sus clorofilas eleva de nuevo la energía de los electrones. Asociada a este complejo está la ferredoxina-NADP⁺ reductasa, la cual convierte NADP+ en NADPH, que queda en el estroma. Los protones incorporados en el interior del tilacoide y los del estroma forman un gradiente capaz de producir ATP gracias a la ATP sintasa, cuyo centro catalítico está orientado hacia el estroma. Tanto el NADPH como el ATP serán utilizados en el ciclo de Calvin, que es una ruta metabólica en la que se fija el CO₂ por la RUBISCO, la cual produce moléculas de fosfoglicerato a partir ribulosa 1,5-bifosfato y de CO₂. Los azucares generados en el ciclo de Calvinpueden ser quemados para regenerar energía, almacenarse en un almacen energético, o transformarse en aceite vegetal, que tienen importantes funciones en la célula vegetal, tanto de almacén energético, como la estructura de las membranas célulares.
     
     

   
   Esquema de la fotosíntesis (fase luminosa)

2. Constituyen un lugar de almacenamiento temporal de almidón. En el estroma del cloroplasto se almacena la glucosa en forma de gránulos de almidón. El almidón es relativamente insoluble y por ello no influye en los fenómenos de ósmosis. Los gránulos de almidón, con frecuencia de gran tamaño, pueden observarse con el microscopio óptico.
   
   

   
   Gránulo de almidón en un cloroplasto

3. Síntesis de proteínas. El ADN cloroplástico contiene información genética para la síntesis de algunas proteínas del cloroplasto; esta síntesis se lleva a cabo en los ribosomas 70S del orgánulo. La mayor parte de las proteínas cloroplásticas están codificadas por el ADN nuclear y se sintetizan en los ribosomas 80S libres del citosol.