El cloroplasto

Trabajo realizado por: Lorena Sánchez Germán y Cristina Pérez García.

1.- ¿Qué es el cloroplasto?

Son orgánulos característicos de las células vegetales; fabrican clorofila y se encargan de la fotosíntesis. Pertenecen a un grupo más amplio de orgánulos denominados plastos (amiloplastos; cromoplastos...) Los cloroplastos solo están presentes en las partes verdes de un vegetal, suelen ser ovoides, verdes, grandes (varias micras de diámetro) y relativamente numerosos (20-40 por célula). Al igual que las mitocondrias, presentan también cierta autonomía dentro de la célula.

2.- Estructura del cloroplasto.

Un cloroplasto consta de:

Una membrana externa lisa y permeable.
Un espacio intermembranoso acuoso.
Una membrana interna, más impermeable, que contiene proteínas transportadoras especiales.
El estroma o medio interno que contiene numerosos enzimas y al igual que la mitocondria, presenta ADN bicatenario circular y ribosomas 70s. En el estroma se encuentran las enzimas del ciclo de Calvin (fase oscura de la fotosíntesis).
Los tilacoides; sáculos aplastados que contienen los pigmentos fotosintéticos y que pueden aparecer apilados (tilacoides de las granas) o alargados (tilacoides del estroma). En las membranas de los tilacoides (y granas) se localizan los fotosistemas, los transportadores electrónicos y la ATP-sintetasa implicada en la fotofosforilación (fase luminosa de la fotosíntesis).

3.- Función del cloroplasto.

En los cloroplastos se realiza la fotosíntesis, que ocurre en dos etapas:

Fase luminosa. Tiene lugar en los tilacoides, concretamente en la membrana tilacoidal, donde la energía luminosa se transforma en energía química gracias a la clorofila.
Fase oscura. Ocurre en el estroma y durante ella se fija el CO2 atmosférico que es reducido a materia orgánica, gastándose la energía obtenida en la fase anterior. Es el ciclo de Calvin.

4.- Origen del cloroplasto.

El origen del cloroplasto se explica a través de la teoría endosimbiótica, popularizada por la bióloga Lynn Margulis en la década de 1960.

Según esta teoría, el cloroplasto se originó mediante los siguientes eventos:

Proceso de endosimbiosis: Hace aproximadamente 1,500 millones de años, una célula eucariota primitiva (que ya poseía núcleo y probablemente mitocondrias) ingirió a una cianobacteria fotosintética.

Relación simbiótica: En lugar de ser digerida, la bacteria estableció una relación de beneficio mutuo con el hospedador: la cianobacteria proporcionaba energía mediante la fotosíntesis y la célula más grande ofrecía protección y nutrientes.

Evolución a orgánulo: Con el tiempo, la cianobacteria perdió gran parte de su genoma original, transfiriendo genes al núcleo de la célula hospedadora y convirtiéndose en un orgánulo especializado: el cloroplasto.

Evidencias científicas

La relación entre cloroplastos y bacterias se sustenta en varias pruebas biológicas:

ADN propio: Poseen su propio ADN circular, similar al de las bacterias actuales.

Doble membrana: Se cree que la membrana interna pertenecía a la bacteria original y la externa a la vesícula de la célula hospedadora que la envolvió.

Ribosomas: Tienen ribosomas de tipo 70S, idénticos a los de los procariotas.

División autónoma: Se reproducen de forma independiente de la célula mediante un proceso similar a la fisión binaria bacteriana.

5.- Problemas de los cloroplastos.

Los problemas de los cloroplastos afectan directamente la capacidad de supervivencia de las plantas, ya que son los encargados de la fotosíntesis. Estos problemas pueden ser genéticos, ambientales o causados por patógenos.

1. Deficiencias nutricionales y Clorosis.
El problema más común es la clorosis, una condición donde las hojas pierden su color verde normal y se vuelven amarillas o blanquecinas debido a la falta de clorofila.

Causas: Falta de hierro (la más frecuente), magnesio o nitrógeno, así como suelos con pH muy alto que bloquean la absorción de nutrientes.
Consecuencia: Sin suficiente clorofila, la planta no puede absorber energía solar, lo que detiene la producción de glucosa y oxígeno.

2. Estrés ambiental y oxidativo.
Los factores externos dañan la estructura interna del cloroplasto (membranas tilacoides y estroma), afectando su función.

Iluminación excesiva: Provoca que el cloroplasto envíe señales de "estrés" al núcleo, lo que puede limitar el crecimiento o incluso activar la muerte celular programada.
Sequía y salinidad: Generan la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS), sustancias tóxicas que destruyen las membranas del cloroplasto y otros componentes celulares.

3. Ataques de patógenos (Virus y Bacterias)
Los cloroplastos son un objetivo principal para los virus vegetales, que los utilizan para replicarse o para suprimir las defensas de la planta.

Síntomas: Las infecciones virales causan patrones de mosaico (manchas) y deformaciones foliares al alterar la función fotosintética.

4. Problemas Genéticos y de Desarrollo

Proteínas defectuosas: Las mutaciones pueden causar errores en el plegamiento de proteínas dentro del cloroplasto. Las plantas tienen mecanismos para reciclar o destruir estas proteínas defectuosas, pero si el sistema falla bajo estrés, la célula se degrada.
Interrupción del ciclo celular: Defectos graves en proteínas cloroplásticas pueden causar que las células de la planta entren prematuramente en diferenciación o que se produzcan células sin plastidios, resultando en un crecimiento raquítico o enano.

Consecuencia Final

Si los cloroplastos sufren daños severos e irreparables, la planta pierde su fuente de energía. Una vez agotadas sus reservas, la planta se marchita y muere inevitablemente.