Cloroplastos

Los cloroplastos son orgánulos característicos de las células vegetales en los cuales tiene lugar la fotosíntesis, un proceso impulsado por la luz en que se fija CO₂ para formar azúcares y otros compuestos inorgánicos. Los cloroplastos poseen formas y tamaños bastante diferentes. En las plantas vasculares tienen forma discoidal, de 4 a 10 µm de diámetro y de 1 a 3 µm de espesor. En las algas su forma es más variada, pudiendo tener forma de cinta en espiral como en Spirogyra, estrellada en Zygnema,...

El número de cloroplastos también varía según los organismos. Numerosas algas unicelulares y filamentosas poseen solo uno o dos cloroplastos por célula. En las angiospermas, el número de cloroplastos varía desde 15 hasta unos 200 por célula fotosintética y se suelen disponer en el citoplasma paralelamente a la pared celular.

Cloroplasto visto con el microscopio electrónico

Estructura de los cloroplastos

Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos están rodeados por dos membranas: la membrana externa y la membrana interna. El espacio entre ambas membranas se denomina espacio intermembranoso. La región acuosa encerrada por la membrana interna se denomina estroma y es equivalente a la matriz mitocondrial. En el interior del estroma se localiza una membrana continua denominada membrana tilacoidal, que encierra un espacio interno conocido como espacio tilacoidal. La membrana tilacoidal está muy plegada formando vesículas aplanadas, denominadas tilacoides. Estas vesículas pueden encontrarse apiladas formando los grana o granum o como vesículas individuales que atraviesan el estroma y conectan los grana entre sí.

Así pues, los cloroplastos tienen tres membranas diferentes (externa, interna y tilacoidal) y tres compartimentos internos separados (el espacio intermembranoso, el estroma y el espacio tilacoidal).

Las reacciones de la fotosíntesis se pueden separar en dos fases: fase luminosa y fase oscura. Las reacciones de la fase luminosa se localizan en la membrana tilacoidal y las reacciones de la fase oscura tienen lugar en el estroma.

Estructura de un cloroplasto

Composición de los cloroplastos

Membrana externa y membrana interna

Estas membranas contienen un 60% de lípidos y un 40% de proteínas y su estructura es similar a la de todas las membranas celulares.

La membrana externa es permeable a la mayor parte de las moléculas pequeñas; la membrana interna es prácticamente impermeable a la mayoría de las sustancias, pero contiene proteínas transportadoras. Ambas membranas son muy permeables al CO₂, que es el sustrato para la síntesis de los hidratos de carbono.

Membrana tilacoidal

La membrana tilacoidal, igual que la membrana interna mitocondrial, es impermeable a la mayoría de las moléculas e iones. Contiene los pigmentos fotosintéticos que absorben la energía luminosa y su contenido proteico es muy elevado (70%).

Los pigmentos poseen dobles enlaces conjugados y debido a ello absorben intensamente la luz visible. Son de dos tipos: clorofilas y carotenoides.

• Las clorofilas son pigmentos verdes. En las plantas vasculares y en las algas verdes hay dos tipos de clorofilas: la clorofila a y la clorofila b, cuyos espectros de absorción son diferentes, aunque ambas presentan máximos de absorción en las regiones azul y roja del espectro visible. Los dos tipos de clorofila se complementan para absorber la luz solar.
  
• Los carotenoides son pigmentos de color amarillo o anaranjado, entre los cuales se encuentran los carotenos y sus productos de oxidación, las xantofilas.<br/>
  

Las proteínas de la membrana tilacoidal se pueden clasificar en tres grupos:

• Proteínas asociadas a los pigmentos y que forma parte de los fotosistemas I y II.
  
• Proteínas de la cadena fotosintética de transporte de electrones.
  
• El complejo ATP-sintetasa, cuya estructura y función son semejantes al de la mitocondria.
  
  

Cloroplastos en células vegetales

Estroma

El estroma contiene una disolución concentrada de enzimas. También contiene una o más copias de DNA circular, RNA y ribosomas 70S que intervienen en la síntesis de algunas proteínas del cloroplasto (la mayoría sintetizadas en el citosol).

Entre las enzimas están:

• Las responsables del ciclo de reducción fotosintética del CO₂ o ciclo de Calvin (reacciones oscuras).
  
• Las responsables de la reducción y asimilación de nitratos y sulfatos.
  
• Las que intervienen en la replicación, transcripción y traducción del DNA del cloroplasto.
  
  

Se encuentran en el estroma también diversas inclusiones, entre ellas los granos de almidón y gotas lipídicas. Los granos de almidón son productos de almacenamiento temporal y sólo se acumulan cuando la planta realiza la fotosíntesis. Pueden faltar en los cloroplastos cuando la planta realiza la fotosíntesis. Pueden faltar en los cloroplastos de plantas mantenidas en la oscuridad durante 24 horas como mínimo y reaparecen al volver a poner la planta a la luz durante 3 o 4 horas.