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6.9.2.5. Plastos

Plastos

Son orgánulos exclusivos de las células vegetales y de protistas fotosintéticos.

Están separados del hialoplasma por una doble membrana plastidial, formada por una membrana plastidial externa lisa, una cámara de 60 Å y una membrana plastidial interna (ambas de 75 Å) que tiene unas ramificaciones hacia el interior del cloroplasto llamadas lamelas, donde se desarrollan unos sáculos discoidales planos (tilacoides) que se agrupan formando granas. La membrana de las lamelas se llama membrana tilacoide.

Los plastos se encargan de almacenar sustancias de reserva (almidón, aceites y proteínas) pero algunos tienen pigmentos (clorofila y carotenoides).

Los plastos, como las mitocondrias, tienen información genética propia. Todos los plastos proceden de unos pequeños orgánulos, los proplastos, que aparecen en las células meristemáticas y que evolucionan cuando se diferencia la célula adulta, dando lugar a uno u otro tipo de plasto.

Hay dos grandes tipos de plastos:

  • Leucoplastos. Son plastos que son incoloros (no tienen pigmentos) y se encargan de almacenar sustancias, como almidón (amiloplastos), grasas (oleoplastos) y proteínas (proteoplastos). Se localizan en las células vegetales que forman los cotiledones, las primeras hojas que aparecen en el tallo y en algunas partes de la raíz.
  • Cromoplastos. Son plastos que contienen un pigmento que les da color, como la clorofila (color verde) y se llaman cloroplastos, y la ficoeritrina (de color rojo), llamados rodoplastos.

Cloroplastos

Los cloroplastos son un tipo de cromoplastos que se localizan en las células vegetales fotosintéticas y en las algas verdes.

Se pueden mover por movimientos ameboideos y contráctiles, y se colocan en la parte de la célula que recibe mayor cantidad de luz. Las algas fotosintéticas suelen tener un gran cloroplasto, pero las células vegetales tienen algunas decenas.

El medio interno del cloroplasto se llama estroma, y está compuesto por una disolución de glúcidos, lípidos, prótidos, ácidos nucleicos, pigmentos, nucleótidos, sales y elementos.

Su principal función es capturar la energía lumínica y utilizarla en la síntesis de materia orgánica.

Estructura de los cloroplastos

Los cloroplastos están formados por una doble membrana (externa e interna), un espacio intermembranoso y un espacio interior o estroma, donde se encuentran los tilacoides, con forma de sáculos aplanados. En el cloroplasto se distingue:

  • Membrana externa e interna. Su estructura es similar a la del resto de las membranas (60 por 100 son lípidos y el 40 por 100 proteínas). La membrana externa contiene porinas, por lo que es muy permeable, y la membrana interna, que es menos permeable, presenta proteínas de transporte específicas que regulan el paso de sustancias entre el hialoplasma y el estroma. Carecen de clorofila y, como en las mitocondrias, estas membranas tampoco tienen colesterol.
  • Espacio intermembrana. De composición muy parecido al citosol, por la permeabilidad de la membrana externa.
  • Tilacoides y grana. Son sáculos aplanados aislados o interconectados, parecidos a una pila de monedas formando una red interna membranosa. Se llama grana a cada uno de estos apilamientos, con un número variable de sacos. Las membranas de los tilacoides contienen todo lo necesario para realizar la fotosíntesis.

El 38 % son lípidos, el 50 % proteínas y el 12 % pigmentos (carotenoides y clorofilas). Las proteínas podemos clasificarlas en tres grupos:

    • Proteínas asociadas a los pigmentos: forman grandes complejos, integrados en la membrana.
    • Proteínas transportadoras de electrones: como en la mitocondria, aunque transportan los electrones desde el agua, hasta el NADP, que se reduce.
    • ATP-sintetasa, semejante a la de la membrana mitocondrial interna.
  • Estroma. Es el espacio central del cloroplasto. Contiene en su interior:

¿Cloroplastos en todas las células vegetales?

Aunque los cloroplastos son exclusivos de las células eucariotas vegetales y es una de las principales características diferenciadoras  de las células animales, no todas las células vegetales tienen cloroplastos. Por ejemplo, las células vegetales de la raíz no tendrán cloroplastos ni realizarán la fotosíntesis.

Funciones de los cloroplastos

Las principales funciones de los cloroplastos son:

Se distinguen dos fases de la fotosíntesis:

    • Luminosa (obtención de energía). Se produce en las lamelas y granas. Dependen directamente de la luz. Como producto, se obtiene ATP (energía química), y NADPH (un potente reductor). La energía solar activa un electrón de la clorofila, que se va desplazando por una cadena de transporte. La energía que se obtiene se emplea en bombear protones a través de la membrana del tilacoide. El gradiente electroquímico que se crea se aprovecha para sintetizar ATP. La clorofila recupera los electrones perdidos, al romperse la molécula de agua, que se oxida, dejando libre al oxígeno. El último aceptor de electrones de la cadena es el NADP, que se reduce a NADPH.
    • Oscura (fijación del CO2). Se produce en el estroma. Estas reacciones pueden realizarse en la oscuridad, ya que no dependen directamente de la luz. El ATP y el NADPH, obtenidos en la fase luminosa, se utilizan como fuente de energía y como reductor, respectivamente, transformando los compuestos inorgánicos (dióxido de carbono) en compuestos orgánicos (glúcidos).
  • Biosíntesis de ácidos grasos. Utilizan los glúcidos, el NADPH y el ATP sintetizados en la fase lumínica de la fotosíntesis.
  • Reducción de nitratos a nitritos. Los nitritos se reducen a amoníaco, que es la fuente de nitrógeno para la síntesis de los aminoácidos y de los nucleótidos.

Similitudes y diferencias entre mitocondrias y cloroplastos

  • Semejanzas entre mitocondrias y cloroplastos:
    • A nivel estructural:
      • Mitocondrias y cloroplastos tienen doble membrana (membrana externa, membrana interna) y un espacio intermembrana que las separa.
      • Mitocondrias y cloroplastos presentan repliegues membranosos internos destinados a aumentar la superficie de membrana (crestas mitocondriales y granas de los tilacoides).
      • Mitocondrias y cloroplastos tienen un espacio interno (matriz mitocondrial y estroma) que contiene:
        • ADN bicatenario circular, similar al bacteriano.
        • Ribosomas 70 S, similares a los bacterianos. Estos ribosomas sintetizan las proteínas necesarias específicas para la mitocondria y cloroplasto respectivamenente.
      • Mitocondrias y cloroplastos tienen complejos multienzimáticos que forman cadenas de transporte de electrones con las que se produce ATP.
    • A nivel funcional:
      • Mitocondrias y cloroplastos son los orgánulos transductores de energía, produciendo ATP a partir de ADP y Pi.
      • El ADN mitocondrial se replica en la matriz mitocondrial y el ADN del cloroplasto, en el estroma.
      • Ambos se reproducen por bipartición, tienen cadena de transporte de electrones, sintetizan ATP, sus propias proteínas, etc.
  • Diferencias entre mitocondrias y cloroplastos
    • A nivel estructural:
      • Las mitocondrias presentan una membrana mitocondrial interna con unos repliegues llamados crestas mitocondriales, mientras que los cloroplastos presentan tilacoides apilados dentro del estroma, con una superficie mucho mayor.
      • Los cloroplastos contienen el pigmento clorofila que les da el color verde. En cambio, las mitocondrias, no.
      • Los cloroplastos tienen fotosistemas I y II. En cambio, las mitocondrias, no.
    • A nivel funcional:
      • Las mitocondrias intervienen en el catabolismo (respiración aerobia) transformando la energía química de las moléculas orgánicas en ATP utilizable por las células. Producen energía a partir de la oxidación de nutrientes mediante procesos catabólicos. Realizan el ciclo de Krebs.
      • Los cloroplastos intervienen en el anabolismo autótrofo, transformando la energía procedente del sol en energía química de las biomoléculas orgánicas. Sintentizan moléculas orgánicas mediante procesos anabólicos. Realizan el ciclo de Calvin.
      • Las mitocondrias necesitan oxígeno para producir energía. Los cloroplastos producen oxígeno como sustancia de desecho al fabricar moléculas orgánicas.

Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (Selectividad, EBAU, EvAU)

Aragón. Junio de 2016, opción A, cuestión 3.

Las células eucariotas poseen diversos orgánulos:

a) Identifique el orgánulo cuyo esquema aparece en la figura adjunta, así como las distintas partes del mismo señaladas con números (1 punto).

b) Indique el tipo de organismos en los que se encuentra este orgánulo y exprese, mediante la ecuación general del proceso, la función principal del mismo (0,5 puntos).

c) Indique los lugares concretos dentro del orgánulo en los que se llevan a cabo las distintas fases del proceso (0,5 puntos).

Aragón. Junio de 2012, opción A, 4.

Compare la mitocondria y el cloroplasto, indicando dos diferencias estructurales (0,5 puntos) y dos diferencias funcionales (0,5 puntos); dos semejanzas estructurales (0,5 puntos) y dos semejanzas funcionales. (0,5 puntos)

Aragón. Septiembre de 2011. Opción A. 2.

Describa la estructura de un cloroplasto (puede utilizarse un dibujo correctamente interpretado). (2 puntos)

Islas Baleares, Julio de 2019, opción A, cuestión 2.

Los cloroplastos

a) Dibuja un cloroplasto y señala sus partes y estructuras.

b) ¿Cuál es el origen evolutivo de los cloroplastos?

c) ¿En qué tipo de células se encuentran y cuál es su función?

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