Micrografia eletrônica de um cloroplasto.Nota-se a parede celular (estrutura clara do lado esquerdo do cloroplasto), gotículas de lipídeos (pequenos grânulos escuros dentro do cloroplasto) e bem evidenciado o grana e a membrana tilacóide.
Todos os animais e a maioria dos microrganismos dependem da captação
contínua de grandes quantidades de compostos orgânicos do ambiente.
Estes compostos fornecem tanto os esqueletos de carbonos para a biossíntese
quanto a energia metabólica, que dirige todos os processos celulares.
Acredita-se que os primeiros organismos da Terra primitiva tiveram acesso
a uma abundância de compostos orgânicos produzidos por processos
geoquímicos, mas que a maioria destes compostos originais foram utilizados
há bilhões de anos. Desde aquele tempo, virtualmente todos os
materiais orgânicos necessários para as células vivas
foram produzidos por organismos fotossintetizantes, incluindo maitos tipos
de bactérias fotossintetizantes. As mais avançadas bactérias
fotossintetizantes são as cianobactérias, que possuem mínimas
necessidades nutricionais. Elas utilizam elétrons da água e
a energia da luz solar para converter o CO2 atmosférico em compostos
orgânicos. No curso da separação da água [na reação
nH2O + nCO2 ---> (CH2O)n + nO2], eles liberam na atmosfera o oxigênio
necessário para a fosforilação oxidativa. Acredita-se
que a evolução das cianobactérias , a partir de bactérias
fotossintetizantes primitivas, foi um pré-requisito para o desenvolvimento
de formas de vida aeróbica. Em vegetais, os quais se desenvolveram
mais tarde, a fotossíntese ocorre em uma organela intracelular especializada
- o cloroplasto. Os cloroplastos fazem a fotossíintese durante as horas
de luz diurna. Os produtos da fotossíntese são usados diretamente
pelas células fotossintetizantes para a biossíntese e são
também convertidos em um açúcar de baixo peso molecular
(normalmente sacarose), que é exportado para suprir as necessidades
metabólicas das outras várias células não-fotossintedzantes
do vegetal. Alternativamente, os produtos podem ser armazenados na forma de
um polissacarídeo osmoticamente inerte (normalmente amido), que é
mantido disponível como fonte de açúcar para uso futuro.
Evidências bioquímicas sugerem que os cloroplastos são
descendentes de bactérias fotossintetizantes produtoras de oxigênio,
que foram endocitadas e que viveram em simbiose com células eucarióticas
primitivas. Acredita-se que as mitocôndrias sejam também descendentes
de bactérias endocitadas. As muitas diferenças entre os cloroplastos
e as mitocôndrias refletem os seus distintos ancestrais, bem como as
suas subseqüentes divergências evolutivas. Todavia, os mecanismos
fundamentais envolvidos na sintese de ATP dirigida pela luz em cloroplastos
e a síntese de ATP direcionada pela respiração nas mitocôndrias
são muito semelhantes.
O Cloroplasto é membro de uma família de organelas típica de vegetais - os Plastídeos
Os cloroplastos são os mais proeminentes membros da farnilia de organelas
dos plastídeos. Os plastideos estão presentes em todas as células
vegetais vivas, onde cada tipo de célula tem o seu componente característico.
Todos os plastídeos compartilham certas característicascas.
Mais curiosamente, todos os plastídeos de uma espécie particular
de vegetal contêm múltiplas cópias de um mesmo genoma
relativamente pequeno e são circundados por um envelope composto de
duas membranes concêntricas.
Todos os plastídeos se desenvolvem a partir de proplastídeos,
os quais são organelas relativamente pequenas presentes nas células
imaturas dos meristemas vegetais. Os proplastídeos se desenvolvem de
acordo com as necessidades de cada célula diferenciada, e o tipo que
estará presente é determinado em grande parte pelo genoma nuclear.
Se uma folha é cultivada no escuro, os seus proplastídeos se
alargam e se tornam etioplastídeos, os quais possuem um arranjo semicristalino
de membranes internal que contém um precursor amarelo de clorofila
ao invés da clorofila. Quando a folha é exposta à luz.,
os etioplastos rapidamente se desenvolvem em cloroplastos, convertendo este
precursor em clorofila e sintetizando uma nova membrana, pigmentos, enzimas
fotossintetizantes e componentes da cadeia transportadora de elétrons.
Os leucoplastos são plastídeos que ocorrem em muitos tecidos
epidermais e internos que não se tornam verdes e fotossintetizantes.
Eles são um pouco mais alargados do que os proplastídeos. Uma
forma comum de leucoplasto é o amiloplasto , o qual acumula amido em
tecidos de reserva. Em algumas plantas, tal como batatas, os amiloplastos
podem crescer tanto que chegam ao tamanho médio das células
animals. É importante emender que os plastídeos não são
somente sítios para a fotossíntese e para o depósito
de materiais de reserva. Os vegetais exploraram os seus plastídeos
na compartimentalização celular do metabolismo intermediário.
Os plastídeos produzem mais energia e força redutora (como ATP
e NADPH) do que a planta pode utilizar em suas reações biossintéticas.
As sínteses de purinas e pirimidinas, da maioria dos aminoácidos
e de todos os ácidos graxos dos vegetais ocorrem nos plastideos, enquanto
em células animais estes compostos são produzidos no citosol.
Os Cloroplastos e suas estruturas internas.
Figura: Esta organela fotossintetizante contém três membranas distintas (a membrana externa, a membrana interna e a membrana tilacóide) que definem três compartimentos internos separados (o espaço intermembranas, o estroma, o espaço tilacóide). A membrana tilacóide contém todos os sistemas
geradores de energia do cloroplasto. Como indicado, as tilacóides individuais estão interconectadas, uma que tendem a se empilhar para formar agregados chamados de grana.
Os cloroplastos fauzem as suas interconversões energéticas
por mecanismos quimiosmóticos de maneira muito semelhante àquela
utilizada pelas mitocôndrias, e são organizadas pelos mesmos
principios . Eles possuem uma membrane externa altamente permeável.
uma membrane interna muito menos permeável. na qual proteinas carreadoras
especiais estão embebidas, e um espaço intermembranas muito
estreito. A membrane interna circunda um grande espaço chamado de estroma,
o qual é análogo à matriz mitocondrial e contém
várias enzimas, ribossomos, RNA e DNA. Há, entretanto, uma importante
diferença entre a organização das mitocôndrias
e a dos cloroplastos. A membrane interna dos cloroplastos não é
dobrada em cristas e não contém uma cadeia transportadora de
elétrons. Ao invés disso, a cadeia transportadora de elétrons,
bem como o sistema fotossintetizante que absorve luz e uma ATP sintase, estão
todos contidos em uma terceira membrana distinta, que forma um conjunto de
sacos achatados semelhantes a discos, as tilacóides. Acredita-se que
o lúmen de cada tilacóide está conectado com o lúmen
de outras tilacóides. conseqüentemente definindo um terceiro compartimento
interno chamado de espaço tilacóide, o qual é separado
do estroma pela membrana tilacóide.
Desenho esquemático de um corte de um cloroplastos e suas estruturas internas.
A Fotossíntese
Os cloroplastos e bactérias fotossintetizantes obtêm elétrons
de alta energia por meio de fotossistemas capazes de capturar elétrons
excitados, quando a luz solar é absorvida pelas moléculas de
clorofila. Os fotossistemas são constituídos por um complexo
de proteínas e pigmentos precisamente ordenados, em que a fotossíntese
ocorre.
Há dois fotossistemas em cloroplastos e cianobactérias. Os
dois fotossistemas estão normalmente ligados em série e transferem
elétrons da água para o NADP+ para formar o NADPH, com a concomitante
produção de um gradiente eletroquímico de prótons
transmembrana; o oxigênio molecular (O2) é gerado como produto
secundário.
Todos os processos de transporte de elétrons ocorrem na membrana tilacóide:
para fabricar ATP, H+ é bombeado para o espaço tilacóide
e um refluxo de H+, através da ATP sintetase, produz o ATP no estroma
cloroplástico. Este ATP é usado em conjunto com o NAPH feito
pela fotossíntese para direcionar um grande número de reações
biossintéticas no estroma cloroplástico, incluindo as reações
de fixação de carbono (Ciclo de Calvin-Benson), mais importantes,
que geram carboidratos a partir de Gás Carbônico (CO2). Juntamente
com outros produtos dos cloroplastos, este carboidrato é exportado
para o citosol celular onde é utilizado.
Fonte: www.herbario.com.br
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