Cloroplasto: Estructura y Función

Los cloroplastos son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no en las de animales y hongos. Su estructura es aún más compleja que la mitocondrial: además de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado clorofila. Desde el punto de vista de la vida terrestre, los cloroplastos desempeñan una función aún más esencial que la de las mitocondrias: en ellos ocurre la fotosíntesis; esta función consiste en utilizar la energía de la luz solar para activar la síntesis de moléculas de carbono pequeñas y ricas en energía, y va acompañado de liberación de oxígeno. Los cloroplastos producen tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que utilizan las mitocondrias.

Los cloroplastos se localizan sobre todo en las células mesófilas de las hojas. La estructura de una hoja y la disposición de los cloroplastos alrededor de la vacuola central de una célula mesófila. Por lo general los cloroplastos de las plantas superiores tienen forma de lente, miden cerca de 2 a 4 µm de ancho y 5 a 10 µm de largo, y casi siempre hay 20 a 40 en cada célula. 

Los cloroplastos se identificaron como el sitio de la fotosíntesis en 1881 mediante un ingenioso experimento del biólogo alemán T. Engelmann. Él ilumino las células del alga verde Spirgyra y encontró bacterias con movimientos activos reunidas fuera de la célula, cerca del sitio del gran cloroplasto con forma de listón. Las bacterias usaban las cantidades diminutas de oxigeno liberadas durante la fotosíntesis en el cloroplasto para su respiración aeróbica.

La cubierta externa de un cloroplasto consiste en una envoltura formada por dos membranas separadas por un espacio estrecho. Como la membrana externa de una mitocondria, la membrana externa de la envoltura del cloroplasto contiene varias porinas distintas. Aunque estas proteínas poseen canales hasta cierto punto grandes, muestran cierta selectiva hacia diversos solutos y por tanto es probable que tengan una permeabilidad libre para los metabolitos clave. La membrana interna de la envoltura es muy impermeable; las sustancias que la cruzan lo hacen solo con la ayuda de diversos transportadores.

La membrana interna del cloroplasto, que contiene la maquinaria para trasladar la energía, se organiza en sacos membranosos aplanados llamados tilacoides. Los tilacoides están dispuestos en las pilas ordenadas que se denominan granos. El espacio interior del saco tilacoide es la luz y el espacio fuera del tilacoide y dentro de envoltura del cloroplasto es el estroma, que contiene las enzimas encargadas de las síntesis de carbohidratos.

Como la matriz de una mitocondria, el estroma de un cloroplasto alberga pequeñas moléculas de DNA circular de doble cadena y ribosomas similares a los procariotas. El DNA del cloroplasto contiene entre 60 y 200 genes que participan en la expresión génica (tRNA, rRNA, proteínas ribosómicas) o en la fotosíntesis. Casi todos los 2000 a 3500 polipéptidos estimados de un cloroplasto se codifican en el DNA del núcleo y se sintetizan en el citosol. Una maquinaria de transporte especializada incorpora estas proteínas hacia el cloroplasto.

Las membranas tilacoides poseen un alto contenido proteico y son inusuales porque tienen cantidades más o menos pequeñas de fosfolípidos. En su lugar, estas membranas albergan un alto porcentajes de glucolípidos que contienen galactosa. Los ácidos grasos de estos lípidos que contienen varios enlaces dobles, lo que hace que la bicapa lipídica de las membranas tilacoides sean muy fluidos. La fluidez de la bicapa lipídica facilita la difusión lateral de complejos proteicos a través de la membrana durante la fotosíntesis, los cloroplastos surgen por la fisión de cloroplastos preexistentes (o sus percusores no pigmentados, llamados proplastidio).

Fuente: Karp, E. (2006). Biología Celular y Molecular. Cuarta Edición . Mc Graw Mill.