2.10: Cloroplasto
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¿Qué tienen en común los panqueques y los cloroplastos?
El cloroplasto es el sitio de la fotosíntesis. Parte de las reacciones de fotosíntesis ocurren en una membrana interna dentro del orgánulo. El cloroplasto contiene muchas de estas membranas internas, haciendo que la fotosíntesis sea muy eficiente. Estas membranas internas se apilan una encima de la otra, al igual que una pila de panqueques.
Etapas de la Fotosíntesis
La fotosíntesis ocurre en dos etapas, las cuales se muestran en la Figura a continuación.
- La etapa I se llama las reacciones de luz. Esta etapa utiliza agua y cambia la energía lumínica del sol en energía química almacenada en ATP y NADPH (otra molécula portadora de energía). Esta etapa también libera oxígeno como producto de desecho.
- La etapa II se llama el ciclo Calvino. Esta etapa combina carbono del dióxido de carbono en el aire y utiliza la energía química en ATP y NADPH para producir glucosa.
Las dos etapas de la fotosíntesis son las reacciones lumínicas y el ciclo Calvino. ¿Ves cómo se relacionan las dos etapas? Antes de leer sobre estas dos etapas de la fotosíntesis con mayor detalle, es necesario conocer más sobre el cloroplasto, donde tienen lugar las dos etapas.
El cloroplasto
Cloroplastos: Teatros para la Fotosíntesis
La fotosíntesis, el proceso de convertir la energía de la luz solar en “alimento”, se divide en dos conjuntos básicos de reacciones, conocidas como las reacciones de luz y el ciclo Calvino, que utiliza dióxido de carbono. Al estudiar los detalles en otros conceptos, refiérase frecuentemente a la ecuación química de la fotosíntesis: 6CO 2 + 6H 2 O + Energía de la Luz → C 6 H 12 O 6 + 6O 2. La fotosíntesis ocurre en el cloroplasto, un orgánulo específico de las células vegetales.
Si examina una sola hoja de una hoja de Jazmín de Invierno, que se muestra en la Figura a continuación, bajo un microscopio, verá dentro de cada celda decenas de pequeños óvalos verdes. Se trata de cloroplastos, los orgánulos que realizan la fotosíntesis en plantas y algas. Los cloroplastos se parecen mucho a algunos tipos de bacterias e incluso contienen su propio ADN circular y ribosomas. De hecho, la teoría endosimbiótica sostiene que los cloroplastos alguna vez fueron bacterias vivas independientemente (procariotas). Entonces cuando decimos que la fotosíntesis ocurre dentro de los cloroplastos, hablamos no sólo de los orgánulos dentro de las plantas y algas, sino también de algunas bacterias —en otras palabras, prácticamente todos los autótrofos fotosintéticos.
Foto microscópica de alta potencia de la parte superior de una hoja de Jazmín de Invierno. Vistos bajo un microscopio, muchos cloroplastos verdes son visibles. Cada cloroplasto contiene pilas puras llamadas grana (singular, granum). El grana consiste en membranas tipo sacos, conocidas como membranas tilacoides. Estas membranas contienen fotosistemas, que son grupos de moléculas que incluyen clorofila, un pigmento verde. Las reacciones lumínicas de la fotosíntesis ocurren en las membranas tilacoides. El estroma es el espacio fuera de las membranas tilacoides, como se muestra en la Figura a continuación. Aquí es donde tienen lugar las reacciones del ciclo Calvino. Además de las enzimas, dos tipos básicos de moléculas -pigmentos y portadores de electrones - son actores clave en este proceso y también se encuentran en las membranas tilacoides.
Un cloroplasto consiste en membranas tilacoides rodeadas de estroma. Las membranas tilacoides contienen moléculas del pigmento verde clorofila.
Las moléculas portadoras de electrones generalmente están dispuestas en cadenas de transporte de electrones (ETC). Estos aceptan y pasan a lo largo de electrones portadores de energía en pequeños pasos (Figura a continuación). De esta manera, producen ATP y NADPH, que almacenan temporalmente energía química. Los electrones en las cadenas de transporte se comportan de manera muy similar a una pelota que rebota por un conjunto de escaleras: se pierde un poco de energía con cada rebote. Sin embargo, la energía “perdida” en cada paso de una cadena de transporte de electrones logra un poco de trabajo, lo que finalmente resulta en la síntesis de ATP.
Esta figura muestra las reacciones lumínicas de la fotosíntesis. Esta etapa de la fotosíntesis comienza con el fotosistema II (llamado así porque fue descubierto después del fotosistema I). Encuentra los dos electrones (2 e -) en el fotosistema II, y luego sígalos a través de la cadena de transporte de electrones (también llamada cadena de transferencia de electrones) hasta la formación del NADPH. ¿De dónde provienen los iones hidrógeno (H +) que ayudan a producir ATP?
Lectura adicional
Resumen
- La fotosíntesis ocurre en el cloroplasto, un orgánulo específico de las células vegetales.
- Las reacciones lumínicas de la fotosíntesis ocurren en las membranas tilacoides del cloroplasto.
- Las moléculas portadoras de electrones están dispuestas en cadenas de transporte de electrones que producen ATP y NADPH, que almacenan temporalmente energía química.
Revisar
- Describir el papel del cloroplasto en la fotosíntesis.
- Explicar cómo la estructura de un cloroplasto (sus membranas y tilacoides) hace que su función (las reacciones químicas de la fotosíntesis) sea más eficiente.
- Describir los portadores de electrones y la cadena de transporte de electrones.
| Imagen | Referencia | Atribuciones |
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[Figura 1] | Crédito: Hana Zavadska Fuente: Fundación CK-12 Licencia: CC BY-NC |
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[Figura 2] | Crédito: Mariana Ruiz Villarreal (LadyOFHats) para Fundación CK-12 Fuente: Fundación CK-12 Licencia: CC BY-NC 3.0 |
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[Figura 3] | Crédito: Derechos de autor de la imagen Jubal Harshaw, 2014 Fuente: http://www.shutterstock.com Licencia: Usado bajo licencia de Shutterstock.com |
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[Figura 4] | Crédito: Fundación CK-12 Fuente: Fundación CK-12 Licencia: CC BY-NC 3.0 |
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[Figura 5] | Crédito: Hana Zavadska Fuente: Fundación CK-12 Licencia: CC BY-NC 3.0 |