UNIVERSIDAD DE CUENCA

FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS

ESCUELA DE MEDICINA

“LOS CLOROPLASTOS”

AUTORAS

María José Aguilar

María José Bautista

Samantha Campoverde

Karina Cando

DOCENTE

Dra. Cecile Durán

ENERO DE 2013

PROYECTO INTEGRADOR

PARA APROBAR EL CURSO DE

NIVELACION

TABLA DE CONTENIDOS

PAG.

I. Introducción 3

II. Justificación 4

III. Metodología 5

IV. Objetivos 6

Marco teórico

1. Origen Evolutivo de los Cloroplastos 7

2. El cloroplasto 8

2.1 Formación de los cloroplastos 8

2.2 Generalidades 9

3. Estructura del cloroplasto 10

3.1.1 Membrana externa 10

3.1.2 Membrana interna 11

3.1.3 Espacio intermembrana 11

3.1.4 Membrana tilacoidal 12

4. Funciones del cloroplasto 13

4.1 Color verde de las plantas 13

4.1.1 Clorofila 14

4.1.2 Clorofila en la salud humana 15

4.2 Fotosíntesis 16

4.2.1 Factores que intervienen en la fotosíntesis 16

4.2.2 Fases de la fotosíntesis 17

4.2.2.1. Fase Luminosa 17

4.2.2.2. Fase Oscura 18

4.3 Fuente de aire atmosférico 19

V. Conclusiones 20

VI. Anexos 21

VII. Bibliografía 22

3

I. INTRODUCCIÓN

Los plástidos son organoides citoplasmáticos, que están principalmente en las células

vegetales. Los más importantes son los cloroplastos debido a que la vida se mantiene

gracias a ellos por estar relacionados directamente con la fotosíntesis (alimentos y

oxígeno).

Puede decirse que cada molécula de oxígeno usada en la respiración y cada átomo de

carbono usada en sus cuerpos pasaron alguna vez por un cloroplasto.

Las principales estructuras del cloroplasto son:

Las tres funciones del cloroplasto son:

1. Dar coloración verde a las plantas.

2. Fotosíntesis.

3. Fuente de oxigeno atmosférico

4

II. JUSTIFICACIÓN

Los cloroplastos son los plastidos de mayor importancia biológica. Al conocer cómo se da

la fotosíntesis dentro del cloroplasto se puede entender la importancia de éste como

orgánulo citoplasmático. Nuestro proyecto está encaminado a brindar la información

necesaria sobre la estructura del cloroplasto, así como sus funciones que son de gran

importancia para nuestra vida. Pues, gracias a la fotosíntesis los seres heterotróficos se

alimentan y los aerobios respiran gracias al oxígeno brindado por la función del

cloroplasto.

Aquí radica la importancia de nuestro proyecto, de cuidar a las plantas y al ambiente, pues

nosotros dependemos directamente de las plantas y por lo tanto de los cloroplastos.

5

III. METODOLOGIA

Nuestro proyecto es un documento de revisión bibliográfica. Hemos utilizado el método de

localización, selección y evaluación de material bibliográfico. La información utilizada se

ha obtenido de libros, información de internet, de presentaciones de power point y de

algunas revistas publicadas en la Universidad de Cuenca.

6

IV. OBJETIVOS

GENERAL

Determinar la importancia del cloroplasto como orgánulo celular.

ESPECÍFICOS

Brindar información sobre de la estructura del cloroplasto.

Establecer la importancia de los cloroplastos en la fotosíntesis.

Elaborar una maqueta del cloroplasto.

7

Paso 1.- Un gran procariota anaerobio y heterotrófico capta

a un procariota aerobio pequeño.

Paso 2.- El endosimbionte aeróbico evolucionó a una

mitocondria

Paso 3.- Existe una invaginación de la membrana

plasmática que envuelve al genoma, originando la

membrana nuclear y el retículo endoplasmático adjunto.

Paso 4.- El eucariota primitiva evoluciona a los organismos

no fotosintéticos, como los protistas, hongos y células

animales.

Paso 5.- El eucariota primitivo capta un eucariota

fotosintético, el cual fue un endosimbionte que evolucionó a

cloroplasto, es decir organismos fotosinteticos.

1. ORIGEN EVOLUTIVO DE LOS CLOROPLASTOS

En el año de 1970 se postulo la teoría que las células eucariotas habían evolucionado a

partir de células procariotas por medio de un proceso evolutivo (Teoría Endosimbiótica),

en el cual los orgánulos llegaron a ser más complejos de manera progresiva. Según esto,

ciertos orgánulos de las células eucariotas la mitocondria y los cloroplastos habían

evolucionado de células procariotas pequeñas que

se integraron al citoplasma de células hospedadoras

más grandes( células eucariotas).

Durante el proceso evolutivo las bacterias

precursoras de los cloroplastos (células procariotas)

transfirieron parte de su material genético para el

ADN de la célula huésped, así pasaron a depender

del genoma de esta célula para la producción de

muchas de sus proteínas.

Fig. 2 Origen de las mitocondrias y los

cloroplastos por endosimbiosis.

Fuente.- Biología Molecular de Krab

8

Fig. 3. Formación del cloroplasto

Fuente: Biología Celular y Molecular de

Robertis (pág. 451)

2. EL CLOROPLASTO

Los cloroplastos son los plástidos más comunes y los de mayor importancia biológica. Se

los define como orgánulos citoplasmáticos principalmente de las células vegetales.

2.1 Formación de los cloroplastos

Los plástidos se desarrollan a partir de estructuras

precursoras llamadas proplástidos, que se encuentran en

las células vegetales no diferenciadas. Según el tipo

celular, los proplástidos se convierten en leucoplastos –

carentes de pigmentos- o en cromoplastos que es donde se

encuentra los cloroplastos.

La primera estructura en aparecer son los proplástidos, de

forma discoidal, con un diámetro de alrededor de 1 um y

una pared formada por dos membranas. En presencia de la luz, la membrana interna del

proplástido crece y emite vesículas en dirección del estroma, que luego se transforma en

sacos aplanados, llamados tilacoides, que en algunas regiones se apilan para formar los

grana. En el cloroplasto maduro los tilacoides ya no se hallan conectados a la membrana

interna, pero las granas quedan unidas entre sí por los tilacoides del estroma.

9

Fig. 4. Vista microscópica de cloroplastos

Fuente: -http://katherinbr.blogspot.com/2010/06/mi-

septima-entrada-cloroplasto.htm

2.2 Generalidades

Forma: Es variable en las células diferentes, pero dentro del mismo tejido son

relativamente constantes. Cada célula contiene un número considerable de cloroplastos de

forma esférica, ovoidea o discoidea.

Tamaño: Miden de 2 a 4um de ancho y 5 a 10um

de largo sus dimensiones determinan que los

cloroplastos sean gigantes entre los orgánulos.

Composición química: Compuesto por un 50% de

proteínas, 35% de lípidos, 5% de clorofila, agua y

carotenoides1. Parte de las proteínas son

sintetizadas por el núcleo de la célula, pero los

lípidos son sintetizados dentro de los propios organelos.

Numero: Existen entre 20 y 40 por célula.

Movimiento: Experimentan desplazamientos y deformaciones por acción de las corrientes

citoplasmáticas o ciclosis.

1 Pigmentos organicos que se encuentran en las plantas y otros organismos fotosinteticos como algas, etc.

10

3. ESTRUCTURA DEL CLOROPLASTO

Un cloroplasto presenta dos membranas: una externa y una interna entre estas membranas

se encuentra un espacio llamado intermembrana, además existe un tercer conjunto de

membranas llamado membranas tilacoidales.

3.1 Membrana externa

Es una bicapa lipídica permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Esto es

debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas, que permiten el paso

de grandes moléculas de un diámetro aproximado de 20 Å. La membrana externa realiza

relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte. Contiene entre un 60 y un 70%

de proteínas.

Fig. 5. Estructura de un

cloroplasto

Fuente: -Modificado de diapositivas de

envoltura de un cloroplasto

11

3.2 Membrana interna

La membrana interna contiene más proteínas

que la externa, carece de poros y es altamente

selectiva. Contiene muchos complejos

enzimáticos y sistemas de transporte que

están implicados en la translocación de

moléculas. Esta membrana forma

invaginaciones2 o pliegues llamadas laminilla

que aumentan la superficie para el

asentamiento de dichas enzimas. En la

mayoría de los eucariontes, las laminillas

forman tabiques aplanados perpendiculares al

eje del cloroplasto, pero en algunos protistas

tienen forma tubular o discoidal. En la composición de la membrana interna hay una gran

abundancia de proteínas (80%).

3.3 Espacio intermembrana

Entre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembrana está compuesto de

un líquido similar al hialoplasma. Tienen una alta concentración de protones como

resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena

respiratoria. En él se localizan diversas enzimas que intervienen en la transferencia del

enlace de alta energía del ATP.

2 Formacion de pliegues en la membrana.

Fig. 6. Membrana externa, interna y espacio

intermembrana

Fuente: -Modificado de diapositivas de envoltura de un

cloroplasto

12

3.4.Membrana tilacoidal

Su superficie externa se halla en contacto con el estroma, mientras que la interna limita

espacio intratilacoidal. Forma unos sacos aplanados denominados tilacoides los cuales se

apilan constituyendo los cuerpos grana estos a su vez se asientan sobre las laminillas

dándole un aspecto fijo. En cuya membrana se llevan a cabo reacciones de fijación

de CO2. Contiene ADN circular, ribosomas, gránulos de almidón, lípidos, vesículas

aplanadas y otras sustancias.

Las membranas de los tilacoides contienen sustancias como los pigmentos fotosintéticos,

entre ellos la clorofila, responsable de la captación de la energía solar y distintos

lípidos; proteínas de la cadena de transporte de electrones fotosintética y enzimas, como

la ATP-sintetasa3.

3 Complejo enzimático de la membrana interna de la mitocondria y de la membrana tilacoide del cloroplasto,

a través del cual fluyen losprotones a favor del gradiente establecido en la primera etapa del acoplamiento

quimiosmótico.

Fig. 7. Membrana tilacoidal

Fuente: -Modificado de diapositivas de envoltura de un cloroplasto

13

4. FUNCIONES DEL CLOROPLASTO

4.1 Color Verde de las Plantas

Las hojas son verdes porque sus cloroplastos

contienen grandes cantidades de un pigmento4

llamado clorofila, que absorbe con mayor

intensidad el azul y el rojo, en tanto refleja las

longitudes de ondas verdes intermedias hacia

los ojos de quien las ve.

Específicamente los cuerpos grana del

cloroplasto contienen un pigmento verde que se

encuentra en el interior de los tilacoides

llamado clorofila, que le da el color verde a los vegetales y es de gran importancia en la

fotosíntesis al captar energía solar.

La gran concentración de clorofila en las

hojas y su presencia ocasional en otros

tejidos vegetales, como los tallos, tiñen de

verde estas partes de las plantas.

4 Materia colorante que, disuelta o en forma de gránulos, se encuentra en el protoplasma de muchas células

vegetales o animales.

Fig. 8. Hoja verde

Fuente.-

www.actiweb.es/reinos/reino_plantae.html

Fig. 9. Hojas de Otoño

Fuente. hptt./paraentucamino.blogspot.com/2012/10/oracion-

de-otono.htm

14

En algunas hojas, la clorofila está enmascarada por otros pigmentos, pues en otoño, la

clorofila de las hojas de los árboles se descompone, y ocupan su lugar otros pigmentos

como los carotenoide.

4.1.1 La Clorofila

Descubierta en 1817 por los químicos franceses Pelletier y

Caventou, que consiguieron aislarla de las hojas de las

plantas. Pelletier introdujo los métodos, basados en la

utilización de disolventes suaves, que permitieron por

primera vez aislar no sólo la clorofila, sino sustancias de

gran importancia farmacológica como la cafeína y la

quinina5.

La estructura química de la clorofila se compone de

un anillo de porfirina6 y una cadena al lado de

hidrocarburo. En el centro del anillo de porfirina

hay un átomo de magnesio.

Hay varios tipos de clorofila que se diferencian en

detalles estructurales a nivel de molécula y que

absorben longitudes de ondas luminosas distintas. El

tipo más común es la clorofila A, que constituye

5 Alcaloide que se extrae de la quina, amarga y de color blanco, y que se usa en el tratamiento de

enfermedades-infecciosas. 6 Grupo prostético de las cromoproteínas porfirínicas. Ayudan a formar muchas sustancias importantes en el

cuerpo, como la hemoglobina, la proteína en los glóbulos rojos que transporta el oxígeno en la sangre.

Fig. 11. Estructura Química de la

Clorofila

Fuente..www.plantasmedicinalfarmacognosia.co

m/gr%C3%A1fica/imagenesesquemas/clorofila-

formula/

Fig. 10. Descubridores

de la clorofila

Fuente.

hptt./enfama.blogspot.com/2012/10/o

racion-de-otono.htm

15

aproximadamente el 75% de toda la clorofila de las plantas verdes. Se encuentra también

en las algas verdeazuladas y en las células fotosintéticas más complejas. La clorofila B es

un pigmento accesorio presente en vegetales; absorbe la luz de una longitud de onda

diferente y transfiere la energía a la clorofila A, que se encarga de transformarla en energía

química.

4.1.2 La clorofila en la salud humana

La clorofila ofrece múltiples beneficios como:

Suplemento alimenticio.

Tiene una gran actividad desodorizante (combate problemas de mal aliento).

Previene de la degeneración celular (utilizada como terapia antienvejecimiento).

La clorofila y la clorofilina, uno de sus compuestos derivados, son consideradas

sustancias anti carcinogénicas y antimutagénicas

NOTA: Las espinacas son las verduras que mayor contenido de clorofila disponen,

junto con las acelgas, con una cantidad aproximada de 1-2 gr. por cada Kg. de hojas.

Fig. 12. Clorofila en la salud humana

Fuente. Modificado

www.plantasmedicinalfarmacognosia.com/gr%C3%A1fica/imag

enesesquemas/clorofila-formula/

16

Fig. 13. Factores que intervienen en la

fotosintesis Fuente. Modificado www.plantasmedicinalfarmacognosia.com/gr%C3%A1fica/ima

genesesquemas/clorofila-formula/

4.3. Fotosíntesis

Es un proceso por el los organismos con clorofila como las plantas verdes, las algas y

algunas bacterias capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química.

4.3.1. Factores que Intervienen en la Fotosintesis

o La luz: Se la considera formada por partículas llamadas fotones, cargado en

energía valorable en calorías. La fotosíntesis utiliza la luz infrarroja y la luz

ultravioleta.

o Anhídrido Carbónico: Producto de casi todas las combustiones y de la

respiración animal, se encuentra en la atmosfera en una proporción de 0,03 %.

Cuando aumenta su concentración, la fotosíntesis se hace más activa. Se calcula

que 60m3

de aire proporcionara 16 litros de CO2, suficientes para producir 23 gr

de glucosa.

o Agua: La planta la toma del medio ambiente gracias a la absorción que efectúan

las raíces. Está plenamente probado que el oxígeno que se desprende en el

proceso fotosintético, es del agua y no del CO2.

o La célula vegetal: Sin la célula

vegetal la síntesis de los hidratos

de carbono no se realiza; aunque

experimentalmente está

comprobado que la captación de

energía puede hacerse solo, con los

cloroplastos aislados.

o Enzimas:Intervienen favoreciendo

la rapidez de las diferentes reacciones.

17

4.3.2. FASES DE LA FOTOSÍNTESIS

En la fotosíntesis se produce dos fases que son la fase lumínica dependiente de la luz y la

fase oscura independiente de la luz.

4.3.2.1. Fase Luminosa (Fotolisis o Hidrolisis)

Se realiza en presencia de la luz solar y la

clorofila. La energía proveniente de la luz

solar está formada por pequeñas partículas,

cada una de las cuales constituyen un fotón,

unidad de luz o quantum de energía

luminosa. Los fotones activan la molécula

de clorofila, donde se produce la fotolisis o

ruptura de la molécula de agua que ingreso

a la planta junto con las sales minerales que

constituyen la sabia bruta, separando sus

componentes, en la cual se obtiene hidrógeno y oxígeno.

Este proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente a través de los estomas

mediante el envés de las hojas, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas

especiales llamadas ATP. Mientras que el hidrogeno queda en las plantas.

H2O + sales minerales energía solar H2 + O

Fig. 14. Fotosíntesis

Fuente.-http://neetescuela.com/fotosíntesis/

Clorofila

18

4.3.2.2. Fase Oscura (Fijacion de CO2)

H2 + CO2 ALIMENTOS

Es una etapa en la que no se necesita la luz ni

clorofila, y por ende se realiza durante el día y la

noche. Sucede que el hidrógeno que quedó con la

descomposición del agua se combina con el dióxido de

carbono (CO2) que ingresó desde la atmósfera, dando

como resultado la producción de compuestos

orgánicos, principalmente carbohidratos.

Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas de ATP que

da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C6H12O6), un tipo de compuesto

similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho.

Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de reacciones químicas que dan

lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más.A partir de estos productos, la

planta elabora lípidos y proteínas necesarios para la formación del tejido vegetal, lo que

produce el crecimiento.

Fig. 15. Dia y noche

Fuente.-http://neetescuela.com/fotosíntesis/

Lípidos

Proteínas

Carbohidratos

19

4.4. Fuente De O xigeno Atmosférico

Mediante el proceso de la fotosíntesis se produce la limpieza de la atmosfera de tal

manera que en este proceso, se provee de oxígeno(O2) al planeta, mientras que el dióxido

de carbono (CO2) es absorvido.

El oxígeno es un gas esencial para el ser humano en los procesos respiratorio. Una

persona puede vivir durante semanas sin comida o durante días sin agua. Sin embargo, sin

oxígeno morirá en cuestión de minutos.

Una de las funciones del oxígeno es la oxigenación de los pulmones, que favorece la

eliminación de las toxinas7. Cuanto más oxígeno tenemos en nuestro organismo, más

energía producimos.

7 Las toxinas son sustancias creadas por plantas y animales que son venenosas o tóxicas para los seres

humanos.

Fig. 16. Funciones de la fotosíntesis Fuente.- my.opera.com/tutoriabiologiaUBAXXI/blog/unidad-2

20

5. CONCLUSIONES

Los cloroplastos desempeñan un papel fundamental como orgánulos celulares por estar

relacionados directamente con el importante proceso de la fotosíntesis. Sin la fotosíntesis

no existiría vida debido a que principalmente nos abastece de productos alimenticios que

necesitamos como población heterótrofa para que en nuestro organismo esta energía

química se transforme en energía biológicamente útil.

Por otro lado como ya mencionamos nos provee aire rico en oxígeno, lo que nos permite

cada día seguir respirando sin dar nada a cambio !es la maravilla de la naturaleza¡ que nos

ayuda a sobrevivir. Por esta razón los seres humanos debemos concientizarnos en su

cuidado.

21

6. ANEXOS

22

7. BIBLIOGRAFIA:

AUDESIRK,T-AUDESIRK,G Y BYERS- BRUCE, La vida en la Tierra. México, Pearson,

2008.

GUARDERAS CARLOS, Biología y Ecología Tomo II, Quito, 1996

KARPS GERALD, Biología Celular y Molecular, Quinta Edicion, Mexico, 2008.

ROBERTIS EDUARDO, Biología Celular y Molecular, Duodecima Edición, Buenos Aires,

1998

.

SOLOMON-BERG-MARTIN, Biologia, Octava Edición, Estados Unidos, 2008.

Internet: El Cloroplasto

http://books.google.com.ec/books?id=QI0tHB80XqIC&pg=PA49&dq=cloroplastos&hl.

Internet: Estructura del cloroplasto

http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/3er/LaCelula/Cloroplastos.htm