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Cloroplasti

Struttura e funzione dei cloroplasti

I cloroplasti sono gli organelli cellulari nei quali avviene il processo di fotosintesi clorofilliana.

Sono visibili al microscopio come corpuscoli di colore verde (dovuto alla clorofilla) e si trovano negli organi fotosintetici delle piante (foglie e fusti verdi) e nelle alghe eucariotiche.

I cloroplasti sono in grado di catturare l'energia luminosa e trasformarla in energia chimica tramite l'azione della clorofilla.

Durante la fotosintesi viene liberato ossigeno tramite la fotolisi di molecole d'acqua, e ciò consente di rifornire di ossigeno l'atmosfera terrestre.

Similmente ai mitocondri, la loro origine è avvenuta a causa di una endosimbiosi tra cellule eucariotiche e cianobatteri (procarioti fotosintetici) avvenuta circa 1 miliardo di anni fa, e per questo i cloroplasti posseggono un proprio genoma (di tipo batterico) e si riproducono nella cellula in maniera indipendente.

Struttura e funzioni dei cloroplasti

I cloroplasti sono organelli di forma tondeggiante o lenticolare con un diametro di circa 4-8 µm (1µm = 1 micrometro = 10-6 m) e uno spessore di 1-3 µm.

cloroplasti

Cellule vegetali in cui sono visibili numerosi Cloroplasti (in verde).

Sono composti da un involucro esterno che racchiude uno spazio interno chiamato stroma, il quale contiene a sua volta delle strutture membranose deputate alla fotosintesi, i tilacoidi.

Schema di un Cloroplasto

Schema di un Cloroplasto

L'involucro del cloroplasto è formato da 2 membrane lipidiche tra le quali si trova uno spazio, chiamato spazio transmembrana.

La membrana esterna è dotata di canali di membrana non selettivi, da cui possono passare liberamente gli ioni e le molecole più piccole.

La membrana interna, al contrario, consente solamente il transito selettivo delle molecole ed è dotata di proteine-canale specifiche.

Lo spazio racchiuso dalla membrana interna, chiamato stroma, è composto da una soluzione alcalina e ricca di proteine dove sono contenuti il DNA del cloroplasto, i ribosomi, gli enzimi metabolici, i granuli di amido o lipidi.

Nello stroma avviene il Ciclo di Calvin, chiamato anche Fase oscura della fotosintesi, che consente la fissazione del carbonio inorganico in molecole organiche (autotrofia).

Il processo avviene utilizzando l'energia prodotta dalla fase luminosa della fotosintesi e permette di ottenere molecole di glucosio tramite la fissazione del carbonio inorganico presente nell'anidride carbonica, la quale viene prelevata dall'atmosfera.

All'interno dello stroma si trovano i tilacoidi (o membrane tilacoidali). Si tratta di un sistema di dischi appiattiti formati da membrane e impilati su loro stessi, che insieme formano la cosiddetta "grana".

Le diverse pile di tilacoidi sono collegate le une con le altre attraverso porzioni di membrana chiamate lamelle (o tilacoidi intergrana).

Nei tilacoidi avviene la fase luminosa della fotosintesi e sulle sue membrane sono presenti i fotosistemi, dove tramite le molecole di clorofilla assorbono l'energia luminosa per generare elettroni ad alta energia, i quali vengono utilizzati per creare un gradiente protonico all'interno del lume del tilacoide.

Durante il processo avviene la fotolisi dell'acqua, che perdendo protoni ed elettroni viene ossidata ad ossigeno e liberata nell'atmosfera.

I protoni accumulati nel tilacoide vengono poi fatti uscire attraversando il complesso di membrana dell'ATP-Sintasi, che sfrutta l'energia dei protoni in uscita per produrre molecole di ATP (adenosina trifosfato).

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