Los Cloroplastos
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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