Cloroplasto

Cloroplasto

Il cloroplasto è un tipo di organulo presente nelle cellule delle piante e nelle alghe eucariotiche.
Nei cloroplasti avviene il processo di fotosintesi clorofilliana.
I cloroplasti, per le loro dimensioni, sono visibili al microscopio come corpuscoli di colore verde (dovuto alla clorofilla).
I cloroplasti hanno la caratteristica di captare l’energia luminosa e trasformarla in energia chimica tramite l’azione della clorofilla.
Durante la fotosintesi viene liberato ossigeno tramite la fotolisi di molecole d’acqua, e ciò consente di rifornire di ossigeno l’atmosfera terrestre.
Così come per i mitocondri, la loro origine è avvenuta con un processo, denominato endosimbiosi, tra cellule eucariotiche e cianobatteri (procarioti fotosintetici), circa 1 miliardo di anni fa, e per questo i cloroplasti posseggono un proprio genoma (di tipo batterico) e si riproducono nella cellula in maniera indipendente.
La teoria endosimbiotica dei cloroplasti, suggerita per la prima volta da Konstantín Merezhkovski (1905) e successivamente avvalorata da Hans Ris (1962) fu resa successivamente popolare da Lynn Margulis (1981).
I cloroplasti hanno una forma tondeggiante o lenticolare con un diametro di circa 4-8 µm (1µm = 1 micrometro = 10-6 m) e uno spessore di 1-3 µm.
I cloroplasti, dal punto di vista strutturale (come si vede in figura) sono composti da un involucro esterno che racchiude uno spazio interno chiamato stroma, il quale contiene a sua volta delle strutture membranose deputate alla fotosintesi, i tilacoidi.
L’involucro del cloroplasto è a sua volta formato da 2 membrane lipidiche tra le quali si trova uno spazio, chiamato spazio transmembrana.
La membrana esterna è dotata di canali di membrana non selettivi, da cui possono passare liberamente gli ioni e le molecole più piccole.

La membrana interna, invece consente solamente il transito selettivo delle molecole ed è dotata di proteine-canale specifiche.
Lo spazio racchiuso dalla membrana interna, chiamato stroma, è composto da una soluzione alcalina e ricca di proteine dove sono contenuti il DNA del cloroplasto, i ribosomi, gli enzimi metabolici, i granuli di amido o lipidi.
Nello stroma avviene il Ciclo di Calvin, che è la cosiddetta fase oscura della fotosintesi, che consente la fissazione del carbonio inorganico in molecole organiche (autotrofia).
Il processo avviene utilizzando l’energia prodotta dalla fase luminosa della fotosintesi e permette di ottenere molecole di glucosio tramite la fissazione del carbonio inorganico presente nell’anidride carbonica, la quale viene prelevata dall’atmosfera.
All’interno dello stroma si trovano i tilacoidi (chiamate anche membrane tilacoidali). Queste sono un sistema di dischi appiattiti formati da membrane e impilati su loro stessi, che insieme formano la cosiddetta “grana”.
Le diverse pile di tilacoidi sono collegate le une con le altre attraverso porzioni di membrana chiamate lamelle (o tilacoidi intergrana).
I tilacoidi sono gli organuli dove avviene la fase luminosa della fotosintesi e sulle sue membrane sono presenti i fotosistemi, dove tramite le molecole di clorofilla viene assorbita l’energia luminosa per generare elettroni ad alta energia, i quali vengono utilizzati per creare un gradiente protonico all’interno del lume del tilacoide.
Durante il processo si ha la fotolisi dell’acqua, che tramite la perdita di protoni ed elettroni viene ossidata ad ossigeno e liberata nell’atmosfera.
I protoni accumulati nel tilacoide vengono poi fatti uscire attraversando il complesso di membrana dell’ATP-Sintasi, che sfrutta l’energia dei protoni in uscita per produrre molecole di ATP (adenosina trifosfato).

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