t.a. tema 11 cta _ los cloroplastos
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LOS
CLOROPLASTOS
Silvia Solís González
Irene Burgos García
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ÍNDICE
1. Cloroplasto
2. Índice
3. Introducción y definición
4. Teoría de la endosimbiosis y el origen de las células
5. Pruebas a favor de la teoría
6. Pruebas en contra
7. Funciones
8. Estructura del cloroplasto
9. Continuación de la estructura del cloroplasto
10. Composición química
11. Composición química del estroma
12. Fotosíntesis. Fase luminosa y fase oscura.
13. Otros tipos de plastos
14. Continuación de los plastos
15. Bibliografía
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INTRODUCCIÓN
Los cloroplastoscloroplastoscloroplastoscloroplastos y la pared celularpared celularpared celularpared celular, junto con la vacuolavacuolavacuolavacuola, son los
componentes que distinguen a la célula vegetalcélula vegetalcélula vegetalcélula vegetal de otras células
eucariontes. La presencia de estas estructuras características, le
permite a la célula vegetal cumplir funciones únicasfunciones únicasfunciones únicasfunciones únicas, que no
cumplen otras células eucariontes. Ejemplo de estas funciones
son la fotosíntesisfotosíntesisfotosíntesisfotosíntesis, la elongación celularelongación celularelongación celularelongación celular y el almacenamiento de almacenamiento de almacenamiento de almacenamiento de
metabolitos metabolitos metabolitos metabolitos secundarios como alcaloides y fenoles.
----¿Qué se entiende por cloroplasto?¿Qué se entiende por cloroplasto?¿Qué se entiende por cloroplasto?¿Qué se entiende por cloroplasto?
Son orgánulos celulares exclusivos de las células vegetales
fotosintéticas que poseen dos membranas concéntricas y su
propio ADN cloroplástico. Son de color verde, debido a la
presencia de clorofilas y suelen existir unos 40 por célula. Son
los plastos de mayor importancia biológica; ya que por medio
de la fotosíntesis, en ellos se transforma la energía lumínica en
energía química, que puede ser aprovechada por los vegetales.
----¿Cuál fue su origen? ¿Cuál fue su origen? ¿Cuál fue su origen? ¿Cuál fue su origen?
Se originaron a partir de una célula procarionte.
Fueron descritos por Schimper en 1883, aunque ya habían sido
observados en algunas algas filamentosas por Leeuwenhoek. Se
caracterizan por poseer información genética, pigmentos
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(clorofila y carotenoides) y por su capacidad para sintetizar y
acumular sustancias de reserva (almidón, aceites y proteínas).
TEORÍA DE LA ENDOSIMTEORÍA DE LA ENDOSIMTEORÍA DE LA ENDOSIMTEORÍA DE LA ENDOSIMBIOSISBIOSISBIOSISBIOSIS
La teoría endosimbióticateoría endosimbióticateoría endosimbióticateoría endosimbiótica postula que algunos orgánulos propios
de las células eucariotas, especialmente plastosplastosplastosplastos y mitocondriasmitocondriasmitocondriasmitocondrias,
habrían tenido su origen en organismos procariotas que después
de ser englobados por otro microorganismo habrían establecido
una relación endosimbiótica con éste. Se especula con que laslaslaslas
mitocondrias provendrían de proteobacterias alfa mitocondrias provendrían de proteobacterias alfa mitocondrias provendrían de proteobacterias alfa mitocondrias provendrían de proteobacterias alfa (por ejemplo,
rickettsias) y los plastos de cianobacteriasy los plastos de cianobacteriasy los plastos de cianobacteriasy los plastos de cianobacterias.
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Carl Woese (1980) denominó progenote o protobionte al
antepasado común de todos los organismos y representante de
la unidad viviente más primitiva, dotada ya con mecanismos de
transcripción y traducción genética. De este tronco común (hoy
llamado LUCA) surgirían en la evolución las células procarióticas las células procarióticas las células procarióticas las células procarióticas
(sin núcleo diferenciado)(sin núcleo diferenciado)(sin núcleo diferenciado)(sin núcleo diferenciado), que comprenderían las arqueobacteriaarqueobacteriaarqueobacteriaarqueobacteriassss
(extremófilas) y las eubacteriaseubacteriaseubacteriaseubacterias (las más conocidas).
Posteriormente, aparecerían las células eucarióticas, ya dotadas
de núcleo.
ORIGEN DE LAS CÉLULAS EUCARIÓTICASORIGEN DE LAS CÉLULAS EUCARIÓTICASORIGEN DE LAS CÉLULAS EUCARIÓTICASORIGEN DE LAS CÉLULAS EUCARIÓTICAS
Las células procarióticas serían las precursoras de los
peroxisomas (con capacidad para eliminar sustancias tóxicas), de
las mitocondrias (que procederían de las bacterias aerobias) y
de los cloroplastos (que serían antiguas bacterias fotosintéticas
o cianobacterias). De hecho, mitocondrias como cloroplastos
tienen su propio ADN, que codifica la síntesis de algunos de sus
componentes. Los ribosomas de mitocondrias y cloroplastos son
también semejantes a los procarióticos.
La adquisición de estos dos tipos particulares de bacterias-
precursoras de las mitocondrias y los cloroplastos – tuvo una
significación fundamental, ya que la célula eucariótica adquirió la
capacidad de una respiración aerobiacapacidad de una respiración aerobiacapacidad de una respiración aerobiacapacidad de una respiración aerobia coincidente con la capacidad capacidad capacidad capacidad
fotosintética fotosintética fotosintética fotosintética (esta última,
exclusiva de las células
vegetales). Asimismo, la
célula primitiva le
proporcionaba a las
procariotas simbiontes un
entorno seguro y alimento
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para su supervivencia. Según esta teoría, parte de los genes del
ADN mitocondrial y de los cloroplastos pasarían a incorporarse
a los genes del ADN de la célula huésped. Se trataría, pues, de
una endosimbiosis altamente ventajosa para los organismos
implicados, ya que todos ellos habrían adquirido particularidades
metabólicas que no poseían por sí mismos separadamente, y, en
consecuencia, sería seleccionada en el transcurso de la evolución.
Lynn MargulisLynn MargulisLynn MargulisLynn Margulis
La teoría endosimbiótica fue popularizada por Lynn Margulis en
1967, con el nombre de endosimbiosis en serie, quien describió
el origen simbiogenético de las células eucariotas. También se
conoce por el acrónimo inglés SET (Serial Endosymbiosis
Theory).
En su libro de 1981, Symbiosis in Cell Evolution, Margulis
sostiene que las células eucariotas se originaron como
comunidades de entidades que obraban recíprocamente y que
terminaron en la fusión de varios organismos. En la actualidad,
se acepta que las mitocondrias y los cloroplastos de los
eucariontes procedan de la endosimbiosis que se originaron a
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partir de una primitiva. Pero la idea de que una espiroqueta
endosimbiótica se convirtiera en los flagelos y cilios de los
eucariontes no ha recibido mucha aceptación, debido a que
estos no muestran semejanzas ultraestructurales con los
flagelos de los procariontes y carecen de ADN.
Pruebas a favor de la teoríaPruebas a favor de la teoríaPruebas a favor de la teoríaPruebas a favor de la teoría
La evidencia de que las mitocondrias y los plastos surgieron a
través del proceso de endosimbiosis son las siguientes:
1)* El tamaño de las mitocondrias es similar al tamaño de
algunas bacterias.
2)* Las mitocondria y los cloroplastos contienen ADN
bicatenario circular cerrado covalentemente - al igual que los
procariotas- mientras que el núcleo eucariota posee varios
cromosomas bicatenarios lineales.
3)* Están rodeados por una doble membrana, lo que concuerda
con la idea de la fagocitosis: la membrana interna sería la
membrana plasmática originaria de la bacteria, mientras que la
membrana externa correspondería a aquella porción que la
habría englobado en una vesícula.
4)* Las mitocondrias y los cloroplastos se dividen por fisión
binaria al igual que los procariotas (los eucariotas lo hacen por
mitosis). En algunas algas, tales como Euglena, los plastos
pueden ser destruidos por ciertos productos químicos o la
ausencia prolongada de luz sin que el resto de la célula se vea
afectada. En estos casos, los plastos no se regeneran.
5)* En mitocondrias y cloroplastos los centros de obtención de
energía se sitúan en las membranas, al igual que ocurre en las
bacterias. Por otro lado, los tilacoides que encontramos en
cloroplastos son similares a unos sistemas elaborados de
endomembranas presentes en cianobacterias.
6)* En general, la síntesis proteica en mitocondrias y
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cloroplastos es autónoma.
7)* Algunas proteínas codificadas en el núcleo se transportan al
orgánulo, y las mitocondrias y cloroplastos tienen genomas
pequeños en comparación con los de las bacterias. Esto es
consistente con la idea de una dependencia creciente hacia el
anfitrión eucariótico después de la endosimbiosis. La mayoría de
los genes en los genomas de los orgánulos se han perdido o se
han movido al núcleo. Es por ello que transcurridos tantos
años, hospedador y huésped no podrían vivir por separado.
8)* En mitocondrias y cloroplastos encontramos ribosomas 70s,
característicos de procariotas, mientras que en el resto de la
célula eucariota los ribosomas son 80s.
9)* El análisis del RNAr 16s de la subunidad pequeña del
ribosoma de mitocondrias y plastos revela escasas diferencias
evolutivas con algunos procariotas.
10)* Una posible endosimbiosis secundaria (es decir, implicando
plastos eucariotas) ha sido observado por Okamoto e Inouye
(2005). El protista heterótrofo Hatena se comporta como un
depredador e ingiere algas verdes, que pierden sus flagelos y
citoesqueleto, mientras que el protista, ahora un anfitrión,
adquiere nutrición fotosintética, fototaxia y pierde su aparato
de alimentación.
Pruebas en contra de la teoríaPruebas en contra de la teoríaPruebas en contra de la teoríaPruebas en contra de la teoría
1)* Las mitocondrias y los plastos contienen intrones, una
característica exclusiva del
ADN eucariótico. Por tanto
debe de haber ocurrido
algún tipo de transferencia
entre el ADN nuclear y el
ADN
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mitocondrial/cloroplástico.
2)* Ni las mitocondrias ni los plastos pueden sobrevivir fuera
de la célula. Sin embargo, este hecho se puede justificar por el
gran número de años que han transcurrido: los genes y los
sistemas que ya no eran necesarios fueron suprimidos; parte del
ADN de los orgánulos fue transferido al genoma del anfitrión,
permitiendo además que la célula hospedadora regule la
actividad mitocondrial.
3)* La célula tampoco puede sobrevivir sin sus orgánulos: esto
se debe a que a lo largo de la evolución gracias a la mayor
energía y carbono orgánico disponible, las células han
desarrollado metabolismos que no podrían sustentarse
solamente con las formas anteriores de síntesis y asimilación.
FUNCIONES FUNCIONES FUNCIONES FUNCIONES
Las principales funciones que realizan los cloroplastos son:
*Fotosíntesis.*Fotosíntesis.*Fotosíntesis.*Fotosíntesis. Los cloroplastos son los orgánulos de realizar la
fotosíntesis. En este proceso tienen lugar reacciones
dependientes de la luz, como son por ejemplo la producción de
ATP y de NADPH; y reacciones dependientes de la luz, que
emplean la energía producida por las primeras en la fijación de
CO2 y en la formación de glúcidos principalmente.
La fotosíntesis es la principal función metabólica de los
cloroplastos; Es uno de los procesos metabólicos más
importantes de la naturaleza, ya que gracias a él se genera el
oxígeno molecular (O2) esencial para la respiración de todos los
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organismos aeróbicos.
La reacción general del proceso de fotosíntesis es:
CO2 + H2O + energía luminosa (CH2O) + O2
*Biosíntesis de ácidos grasos*Biosíntesis de ácidos grasos*Biosíntesis de ácidos grasos*Biosíntesis de ácidos grasos. Para ellos utilizan los glúcidos, el
NADPH y el ATP sintetizados.
*Reducción de nitratos a nitritos*Reducción de nitratos a nitritos*Reducción de nitratos a nitritos*Reducción de nitratos a nitritos. Los nitritos se reducen a
amoniaco, que es la fuerte de nitrógeno para la síntesis de los
aminoácidos y de los nucleótidos.
ESTRUTURA DE LOS CLOROPLASTOS
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Los cloroplastos son orgánulos polimorfos (que tienen varias
formas) de color verde. Este color se debe a la presencia de
clorofila, un pigmento de naturaleza lipídico de color verde que
se haya en las plantas e interviene en el proceso de
fotosíntesis.
Miden entre 3 y 19 µm de diámetro mayor y entre 1 y 2 µm
de diámetro menor. Suele haber entre 20 y 40 cloroplastos
por célula.
Según el cloroplasto su morfología variará:
-En las algas; las
formas son muy
diversas. Por ejemplo,
Spirogyra solo
presenta dos
cloroplastos muy
grandes con forma de
cinta enrollada en
espiral.
-En las plantas; la
forma más frecuente
es la de discos
lenticular, aunque también nos encontramos con estructuras
esféricas y ovoides.
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La estructura del cloroplasto está formada por los siguientes
elementos:
Cubierta constituida por una doble membrana. . . . Ninguna de las dos
membranas contiene clorofila, y entre sus lípidos no hay
colesterol, al igual que sucede en las mitocondrias y en las
bacterias.
-Membrana plasmática externa. Es muy impermeable.
-Membrana plasmática interna. Es casi impermeable, por ello,
presenta una gran cantidad de permeadas denominadas
proteínas translocadoras.
Estroma. Es el espacio interior, que queda delimitado por la
membrana plastidial interna, en ella podemos observar un gran
número de componentes:
-ADN plastidial. Es circular y de doble hélice, como el de las
bacterias.
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-Plastorribosomas. Son diferentes de los ribosomas del
citoplasma y de los mitorribosomas de las mitocondrias. Son
más pequeños que los ribosomas del citoplasma pero son muy
abundantes. Representan el 50% de los ribosomas totales en
las células de las hojas. Cuando van a sintetizar proteínas,
forman polirribosomas.
-Enzimas. Destacan las que transforman el CO2 en materia
orgánica, y las que permiten la transcripción, traducción y
replicación del ADN.
-Inclusiones de granos de almidón e inclusiones lipídicas.
Tilacoides o lamelas. Son sáculos aplanados, o cisternas, inmersos
en el estroma. Presentan una membrana, denominada
membrana tilacoidal que se caracteriza porque contiene
pigmentos fotosintéticos y una cavidad interior que recibe el
nombre de lumen o espacio tilacoidal.
Los tilacoides pueden ser de
dos tipos:
-Tilacoides de estroma. Son
alargados y se presentan
extendidos por todo el
estroma.
-Tilacoides de gránulos. Son
pequeños, en forma de disco
y se presentan apilados
como si fueran monedas.
Cada pila recibe el nombre
de gránulo.
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En las membranas de los tilacoides se ubican los sistemas
enzimáticos encargados de captar la energía luminosa, efectuar
el transporte de electrones y formar ATP.
COMPOSICIÓN QUÍMICA
Composición química de la envoltura.
La envoltura está formada por una doble membrana que
contiene una 60% de proteínas y un 40% de lípidos. Los
lípidos que más abundan son los galactolípidos, sulfolípidos y
fosfolípidos. No contienen colesterol ni fosfatidiletanolamina*.
La membrana interna es impermeable y presenta numerosos
transportadores como el transportador de fosfato, de ácido
dicarboxílico y transportadores de otros compuestos como el
glicolato, glicerato o glutamato. La envoltura carece de clorofila
y posee quinonas y proteínas implicadas en la síntesis de
algunos componentes de membrana como los fosfolípidos y
carotenoides.
Fosfatidiletanolamina: es un fosfolípidos presente en las membranas
celulares, uno de los más abundantes en los tejidos humanos.
Composición química de las membranas de los tilacoides.
Contiene un 50% de proteínas, 38% de lípidos y un 12% de
pigmentos. Presentan un mayor número de sulfolípidos y
galactolípidos que la envoltura, no presentan ni colesterol ni
fosfatidiletanolamina. De los pigmentos antes mencionados , un
10% son clorofila y un 2% carotenoides que incluyen a los
carotenos y a la xantofila. Las proteínas de las membranas de
los tilacoides se pueden dividir en tres grupos:
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-Complejos clorofila-proteína: las clorofilas que absorben la luz
están situadas en grandes complejos multiproteicos llamados
fotosistemas, así se asegura la posición precisa de la clorofila
cerca de las proteínas de la cadena fotosintética para que
pueda realizarse eficazmente el transporte de electrones.
-Constituyentes de la cadena fotosintética: catalizan reacciones
de óxido-reducción. Por ejemplo, la plastoquinona, la
plastocianina, la ferredoxina y la NADP reductasa.
-ATPasa de los cloroplastos: estas constan de dos partes. Una
catalítica hidrosoluble y una parte hidrofóbica transmembrana,
y al igual que la mitocondria, está asociada al paso de
hidrógeno hacia el estroma. El componente hidrosoluble aparece
hacia la parte estromática en la membrana de los tilacoides.
Composición química del estroma.
-Contiene proteínas en su mayoría enzimas que se clasifican en
dos grupos, las que permiten la reducción de CO2 , de nitrato y
de sulfato en moléculas orgánicas, y las que permiten la Rp, la
Tc y la Td de la información del cloroplasto.
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La más abundante es la Ribulosa 1-5 Bifosfato Carboxilasa-
Oxigenasa (RUBISCO) que representa la mitad de las proteínas
del estroma.
-Presenta ácidos nucleicos como el ADN y el ARN. El ADN
cloroplástico que es circular con dos cadenas complementarias de
polinucleótidos, tiene una longitud de entre unos 45-55µm y
entre 120,000 y 160,000 pares de bases(pb), dependiendo de
las especies. Cada cloroplasto posee de 10 a 30 copias idénticas
de ADN cloroplástico.
-Otros compuesto químicos que posee el estroma son iones
como el magnesio y el fosfato, moléculas orgánicas como
azúcares y ácidos.
-Se encuentran Plastorribosomas 70S, más pequeños que los
del citoplasma y sintetizan cerca del 50% de la masa proteica
soluble en las hojas verdes.
-Por último dentro de las inclusiones se encuentras los granos
de almidón y plastoglóbulos de plastoquinona.*
Plastoquinona: Es una molécula de quinona que participa en de transporte
de electrones en las de fase clara de la fotosíntesis.
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FOTOSÍNTESIS. FASE LUMINOSA Y FASE OSCURA
La fotosíntesis es la función básica de los cloroplastos. En ella
se distinguen dos fases:
-Fase dependiente de la luz o fase luminosa. Durante esta fase,
mediante los pigmentos fotosintéticos englobados en las
proteínas de la membrana tilacoidal, se capta energía luminosa
que se utiliza para romper moléculas de agua y obtener de ellas
sus hidrógenos, en forma de protones (H+), y electrones (e-),
mientras que el oxígeno se libera al exterior como producto de
desecho.
El transporte de electrones por parte de las enzimas de la
cadena transportadora y de los protones por parte de las
enzimas ATP-sintetasas, también englobadas en la membrana
tilacoidal, permite sintetizar moléculas de ATP.
-Fase independiente de la luz o fase oscura. Se realiza en el
estroma, y en ella se captan moléculas de CO2 del aire a las
que se añaden los hidrógenos obtenidos en la fase luminosa,
gracias a la entrega de los ATP, generándose así la materia
orgánica.
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OTROS TIPOS DE PLASTOS
Los plastos son orgánulos característicos de todas las células
vegetales con capacidad de sintetizar y almacenar sustancias.
-Los leucoplastos son incoloros y están en las células
meristemáticas* jóvenes. De ellos se derivan los cloroplastos, si
la luz estimula la síntesis de clorofila. A su vez pueden
almacenar sustancias de reserva dentro de la planta. Contiene
en su interior proteínas y almidón sintetizado en la célula,
estas sustancias pueden ser liberadas cuando la planta lo
requiere.
-Los cromoplastos contienen diferentes pigmentos. Suelen ser
muy abundantes en la célula. Su forma no es siempre
lenticular, o sea, es más variada que la de los cloroplastos.
Aparecen en flores, frutos y raíces, como también en hojas,
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que al envejecer pierden primeramente los pigmentos verdes.
Por ejemplo, los cromoplastos ricos en carotenos de la
zanahoria y los cromoplastos ricos en licopeno de los tomates.
En la clasificación podemos encontrar dos grandes grupos:
LeucoplastosLeucoplastosLeucoplastosLeucoplastos y cromoplastoscromoplastoscromoplastoscromoplastos.
En el grupo de los leucoplastosleucoplastosleucoplastosleucoplastos podemos localizar diversos
subtipos que caracterizaran el tipo de plastos, es decir, según
las sustancias que almacenen, como almidón (amiloplastosamiloplastosamiloplastosamiloplastos),
grasas (oleoplastosoleoplastosoleoplastosoleoplastos) y proteínas (proteoplastosproteoplastosproteoplastosproteoplastos).Se localizan
en las células vegetales que forman los cotiledones, los esbozos
foliares del tallo y ciertas zonas de la raíz.
---- AMILOPLASTOS: AMILOPLASTOS: AMILOPLASTOS: AMILOPLASTOS:
DEF. DEF. DEF. DEF. Es un tipo de leucoplastos que no contienen pigmentos y
sirven para almacenar almidón.
Características:Características:Características:Características:
Localización:Localización:Localización:Localización:
Los amiloplastos pueden
formarse directamente a
partir de los protoplastosprotoplastosprotoplastosprotoplastos
mediante deposición en el deposición en el deposición en el deposición en el
estromaestromaestromaestroma o dentro de vesículas
derivadas de la membrana
interna o por rediferenciación
de los cloroplastos. Estos
tienen forma muy variada,
esféricos, ovales, alargados (en forma de fémur), y
normalmente muestran una deposición en capas alrededor de un
punto, el hilio, que puede ser céntricocéntricocéntricocéntrico o excéntricoexcéntricoexcéntricoexcéntrico. Cuando
hay más de un hilio se forman granos compuestos.
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Vista Vista Vista Vista al al al al
microscopio microscopio microscopio microscopio
del del del del
amiloplasto:amiloplasto:amiloplasto:amiloplasto:
PROTEOPLASTOS:PROTEOPLASTOS:PROTEOPLASTOS:PROTEOPLASTOS:
Es un tipo de plastidios que no contiene pigmentos y sirven
para acumular proteínas de reserva. Al pertenecer al grupo de
los leucoplastos, confieren la característica de ser incoloro lo
que les diferencia claramente de los cromoplastos (poseen un
pigmento que les da color).
Las células meristemáticas son células morfológicamente indiferenciadas,
pero especializadas en la función de dividirse ordenadamente.
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BIBLIOGRAFÍA.
Segundo de bachillerato. Biología.
Editorial: Santillana (La Casa del Saber)
Autores: Antonio Jimeno, Manuel Ballesteros, Luis Ugedo y
Miguel Ángel Madrid.
Libros online:
Manual de laboratorio morfología vegetal
Fisiología Vegetal
Autores: Eduardo Zeiger, Licoln Taiz
----Biología 2º Bachillerato. SantBiología 2º Bachillerato. SantBiología 2º Bachillerato. SantBiología 2º Bachillerato. Santillana. Proyecto La Casa del illana. Proyecto La Casa del illana. Proyecto La Casa del illana. Proyecto La Casa del
sabersabersabersaber
----http://jvilchez2009.blogspot.com.es/2009/04/teoria-de-la-
endosimbiosis.html
----Biología 2º de Bachillerato. Grupo SMBiología 2º de Bachillerato. Grupo SMBiología 2º de Bachillerato. Grupo SMBiología 2º de Bachillerato. Grupo SM
----José AlcamíJosé AlcamíJosé AlcamíJosé Alcamí
---- Juan Jesús Bastero Juan Jesús Bastero Juan Jesús Bastero Juan Jesús Bastero
----BenjamíBenjamíBenjamíBenjamín Fernandezn Fernandezn Fernandezn Fernandez
---- José María Gómez de Salazar José María Gómez de Salazar José María Gómez de Salazar José María Gómez de Salazar
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---- Mº Jesús Méndez Mº Jesús Méndez Mº Jesús Méndez Mº Jesús Méndez
---- Javier Slöcker Javier Slöcker Javier Slöcker Javier Slöcker