CASTILLA-LA MANCHA / JUNIO 98. COU / BIOLOGÍA / CÉLULA Y SUS

COMPONENTES. METABOLISMO CELULAR / BLOQUE 2 / Nº 1

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BLOQUE 2

1.- Estructura y función de los cloroplastos. Realice un esquema indicando sus partes

constituyentes. Cite los principales procesos metabólicos que se realizan en su interior

indicando dónde tiene lugar cada uno.

Solución:

Los cloroplastos son unos orgánulos citoplasmáticos que se localizan en las células vegetales

fotosintéticas. Se encuentran rodeados por dos membranas entre las que existe un espacio

intermembranoso. La membrana plastidial externa es lisa, mientras que la membrana

plastidial interna posee invaginaciones paralelas al eje longitudinal del cloroplasto que dan

lugar a la membrana tilacoidal (laminillas, lamelas o tilacoides). La membrana interna encierra

un espacio llamado estroma.

La membrana tilacoidal se organiza formando unas vesículas discoidales y aplanadas que se

superponen como pilas de monedas llamadas grana. En algunos vegetales, como el maíz, los

cloroplastos no poseen grana.

La estructura de un cloroplasto se representa en el siguiente el esquema:CASTILLA-LA MANCHA / JUNIO 98. COU / BIOLOGÍA / CÉLULA Y SUS

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Las estructuras indicadas en el esquema del cloroplasto son las siguientes:

1.- Membrana interna del cloroplasto.

2.- Membrana externa del cloroplasto.

3.- Membrana de los tilacoides.

4.- Tilacoides de la grana.

5.- Grana.

6.- Tilacoides del estroma.

7.- Gránulos de almidón.

8.- Espacio intratilacoidal.

9.- Espacio intermembrana.

10.- Estroma.

11.- Ribosomas.

12.- ADN.

La función principal del cloroplasto es realizar la fotosíntesis. Ésta es un proceso anabólico y

autotrófico primordial, del que depende la vida sobre la Tierra. Consiste en la conversión por

los organismos fotosintéticos de la energía luminosa procedente del Sol en energía eléctrica y

después en energía química. Esta energía será utilizada para formar materia orgánica propia o

biomasa (glúcidos) a partir de moléculas inorgánicas, como agua, CO2 y sales minerales. El O2

molecular, resultante de la ruptura de moléculas de agua que intervienen en el proceso, se

desprende como producto de desecho. La materia orgánica y el oxígeno que fabrican las

plantas, son elementos que utilizan los otros seres vivos como fuente de energía y materia.

De acuerdo con lo anteriormente dicho, la fotosíntesis se puede representar mediante una

ecuación global como la siguiente:

H2O + CO2+ Energía luminosa + clorofila ® (CH2O) + O2+H2O

En esta ecuación el compuesto resultante (CH2O) representa a un monosacárido, por ejemplo,

la glucosa.

La reacción o ecuación global de la fotosíntesis en realidad, se lleva a cabo en dos etapas o fases

distintas:

- Fase luminosa: tiene lugar en presencia de luz. Durante esta fase tienen lugar dos procesos

muy importantes: la fotólisis del agua por la que se obtiene poder reductor en forma de

coenzimas reducidas (NADPH), y la fotosfosforilación que produce ATP. El producto de

desecho de esta fase es el oxígeno molecular.

- Fase oscura: no requiere la presencia de luz. Se produce la reducción de la materia inorgánica

a materia orgánica gracias al poder reductor y al ATP obtenidos en la fase anterior.

Para comprender los acontecimientos que tiene lugar durante la fotosíntesis es necesario

conocer la localización de los diferentes procesos en los cloroplastos. La ubicación de los

complejos moleculares implicados en la fase luminosa es a nivel de la membrana tilacoidal yCASTILLA-LA MANCHA / JUNIO 98. COU / BIOLOGÍA / CÉLULA Y SUS

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éstos son: los fotosistemas, la cadena de transoprte de electrones y la ATP sintetasa. En el

estroma tiene lugar la fase oscura de la fotosíntesis. es decir, se desarrolla el ciclo de Calvin.

Las reacciones de la fase luminosa de la fotosíntesis se desarrollan de la siguiente manera:

- Absorción o captación de la luz solar: es llevada a cabo por los pigmentos fotosintéticos.

Éstos son las clorofilas y los carotenoides. Estos pigmentos junto a proteínas específicas se

encuentran agrupados formando los llamados fotosistemas, que aparecen ubicados en las

membranas tilacoidales de los cloroplastos. La clorofila constituye el centro de reacción del

fotosistema y los demás pigmentos y proteínas el complejo denominada antena.

- Transporte o flujo electrónico fotosintético: Al chocar los fotones con el fotosistema son

arrancados electrones de la molécula. Estos electrones arrancados del centro de reacción

cargados con la energía del fotón, son transportados por un conjunto de proteínas

transportadoras, situadas en la membrana tilacoidal, hasta la coenzima NADP

+

, que se reduce a

NADPH. En la cadena de transporte de electrones funcionan intercalados dos fotosistemas:

- Fotositema I (FSI). Capaz de absorber luz de l < 700 nm. Su centro de reacción se denomina

P700 porque su máximo de absorción se encuentra a 700 nm

- Fotosistema II (FSII): capaz de absorber luz de l <680 nm. Su centro de reacción se

denomina P680 porque su máximo de absorción se encuentra a 680 nm.

- Fotofosforilación: es la formación de ATP debida a la luz. Para que tenga lugar la fase oscura

de la fotosíntesis se necesita NADPH y ATP. Según la “hipótesis quimiosmótica” de Mitchell,

la energía liberada en le transporte de electrones se utiliza para bombear protones, en contra de

un gradiente, desde el estroma la espacio intratilacoidal. Estos protones regresan al estroma a

favor de gradiente a través del complejo enzimático denominado ATP-asa, que utilizará la

energía liberada en el transporte para fosforilar el ADP y transformarlo en ATP.

La fase oscura de la fotosíntesis o ruta de asimilación del CO2 es de carácter cíclico y fue

descubierta por Calvin en los años 50. Utilizando la técnica de marcaje con isótopos

radiactivos, se descubrió que el CO2 se incorpora en primer lugar a una molécula de 5 átomos

de carbono que es la ribulosa 1,5-difosfato, dando origen a un compuesto intermedio de seis

átomos de carbono, que se descompone a continuación en dos moléculas de ácido 3-

fosfoglicérido, de tres átomos de carbono.