Cloroplastos y clorofila

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Cloroplastos y Clorofila 
 
 
CLOROPLASTOS 
 
Los cloroplastos son orgánulos de tamaño generalmente grande (suelen estar 
entre 1 y 10 micras) y de color verde (normalmente) que se pueden encontrar en 
las células eucariotas vegetales exclusivamente. Su forma es variable ya que 
pueden ser esféricos o elípticas o una forma mucho más compleja en forma de 
cinta (Castillo & Gascon, 2011). 
Para hacernos una idea del tamaño de los cloroplastos una hoja de tamaño 
corriente puede contener entre 20 y 100 cloroplastos y sin embargo las algas 
poseen muchos menos cloroplastos (Castillo & Gascon, 2011). 
 
TIPOS DE PLASTOS: 
 
Existen diferentes tipos de plastos entre los cuales se encuentran: 
 
• Los leucoplastos que son aquellos que no tienen clorofila y son los 
encargados de acumular sustancias como por ejemplo los amiloplastos que 
almacenan el almidón o los proteinoplastos encargados de las proteínas. 
 
• Los cromoplastos que son aquellos que se encargan de producir los 
pigmentos de clorofila que les da su característico color verde y se 
encargan de realizar la fotosíntesis. 
 
• Los protoplatidos en los cuales derivan las especies anteriores los cuales 
son los que se encuentran en las células y dependiendo de las mismas se 
especializan en una u otra. 
 
 
 
ESTRUCTURA DE LOS CLOROPLASTOS: 
 
Los cloroplastos están formados por varios compartimentos. El mas externo de 
todos se denomina envuelta y está formado por 2 membranas una externa y una 
interna con un espacio intermembranoso entre ambas. 
En el interior se encuentran los tilacoides que son sacos aplanados delimitados 
por una membrana. Los orgánulos forman grupos de sacos aplanados a los que 
llamamos grana. 
En la membrana de los tilacoides se encuentran las proteínas y las moléculas que 
ayudaran a realizar la fotosíntesis. 
La parte de dentro de los cloroplastos no ocupados por los tilacoides se 
denominan estromas y en ellos se encuentra la información genética y se realiza 
la fotosíntesis (Castillo & Gascon, 2011). 
 
FUNCIONES DE LOS CLOROPLASTOS: 
 
• Fotosíntesis: En los cloroplastos se realiza la función de fotosíntesis 
localizada en 2 partes diferentes del cloroplastos dependiendo de la fase se 
fotosíntesis en que se encuentre. 
1. Fase luminosa: Se localiza en la membrana de los tilacoides en la cual se 
encuentra cadena de transporte de electrones y la ATP que son los 
encargados de convertir la energía lumínica en energía química. 
 
2. La fase oscura : Se localiza en los estromas que contienen las enzimas 
especificas para fijar el CO2 
• Almacenamiento: Es la función encargada de guardar los sobrantes de la 
fotosíntesis (Castillo & Gascon, 2011). 
 
 
CLOROFILA 
Pigmento que da el color verde a los vegetales y que se encarga de absorber la 
luz necesaria para realizar la fotosíntesis, proceso que transforma la energía 
luminosa en energía química. La clorofila absorbe sobre todo la luz roja, violeta 
y azul, y refleja la verde. 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. En algunas hojas, la clorofila está enmascarada por 
otros pigmentos. En otoño, la clorofila de las hojas de los árboles se 
descompone, y ocupan su lugar otros pigmentos. 
• La molécula de clorofila es 
grande y está formada en su mayor 
parte por carbono e hidrógeno; ocupa el 
centro de la molécula un único átomo 
de magnesio rodeado por un grupo de 
átomos que contienen nitrógeno y se 
llama anillo de porfirinas. La estructura 
recuerda a la del componente activo de 
la hemoglobina de la sangre. De este 
núcleo central parte una larga cadena 
de átomos de carbono e hidrógeno que 
une la molécula de clorofila a la membrana interna del cloroplasto, el 
orgánulo celular donde tiene lugar la fotosíntesis. Cuando la molécula de 
clorofila absorbe un fotón, sus electrones se excitan y saltan a un nivel 
de energía superior (véase fotoquímica) esto inicia en el cloroplasto una 
 
Representación de la molécula de 
clorofila. 
compleja serie de reacciones que dan lugar al almacenamiento de 
energía en forma de enlaces químicos. 
 
• Hay varios tipos de clorofilas que se diferencian en detalles de su 
estructura molecular y que absorben longitudes de onda luminosas algo 
distintas. El tipo más común es la clorofila A, que constituye 
aproximadamente el 75% de toda la clorofila de las plantas verdes. Se 
encuentra también en las algas verde azuladas y en células fotosintéticas 
más complejas. La clorofila B es un pigmento accesorio presente en 
vegetales y otras células fotosintéticas complejas; absorbe luz de una 
longitud de onda diferente y transfiere la energía a la clorofila A, que se 
encarga de transformarla en energía química. Algunas bacterias 
presentan otras clorofilas de menor importancia. 
 
CLOROPLASTOS Y CLOROFILA EN LA ACUICULTURA 
 
Las microalgas fueron evolutivamente los primeros organismos con capacidad de 
realizar fotosíntesis y los principales agentes en la creación de las condiciones de 
la actual atmosfera terrestre. Son clave en el equilibrio planetario ya que la 
dinámica del dióxido de carbono (CO2) en el planeta está, en gran medida, 
determinada por ellas (son responsables del 50% de la fotosíntesis global). Las 
microalgas se encuentran principalmente en el agua (dulce o salada) pero pueden 
encontrarse en prácticamente cualquier ambiente del planeta, desde algunas 
montañas nevadas hasta en la superficie de rocas en desiertos (Spolaore y col. 
2005; Sierra y col., 2007). La ficología o algología es la disciplina que estudia las 
algas. El campo de la ficología es muy extenso: existe una enorme variedad de 
microalgas, abarcando una gran diversidad de géneros. El término microalgas 
incluye a especies con diferentes características metabólicas, fenotípicas y 
genotípicas. Más aún, con esa designación se encierra tanto a microalgas 
eucariotas como a cianobacterias (procariotas) (Olaizola, 2003). Esta diversidad 
en formas, tamaños y composiciones hace que las mismas tengan el potencial de 
ser utilizadas en una enorme cantidad de procesos que van desde la bio-
remediación de aguas contaminadas hasta la producción de proteínas 
recombinantes por ingeniería genética (Borowitzka, 1992). 
En la mayoría de los casos actúan como el eslabón primario de la cadena 
alimenticia, produciendo materia orgánica a partir de CO2, luz, agua y sales. Sin 
embargo las algas pueden ser autótrofas o heterótrofas. Si son autótrofas, utilizan 
compuestos inorgánicos como fuente de carbono; a su vez 4 pueden ser foto-
autótrofas si utilizan la luz como fuente de energía o quimio-autótrofas cuando 
oxidan compuestos inorgánicos para obtener la energía. Si son heterótrofas, las 
algas utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono para el crecimiento. 
Algunas algas, particularmente las flageladas, son auxótrofas, requiriendo una 
pequeña cantidad de un compuesto orgánico para su crecimiento en el medio de 
cultivo; no como una fuente de energía, sino vitaminas, aminoácidos o factores de 
crecimiento. Algunas algas fotosintéticas son capaces de utilizar simultáneamente 
compuestos orgánicos suministrados en el medio de cultivo y luz como fuente de 
energía, en estos casos se utiliza la designación de mixotrópicas (Cerón García y 
col., 2005). 
Para la clasificación de las microalgas se utilizan distintos criterios, tales como 
tipos y combinaciones de los pigmentos fotosintéticos presentes; la naturaleza 
química de los productos de reserva y de la pared celular; los caracteres 
bioquímicos derivados de la citología y morfología de los organismos; etc. Las 
algas se agrupan en forma más general en cuatro grupos según la taxonomía 
propuesta por Lee Robert Edward (Lee, 2008): 
1-Algasprocariotas. Las cianobacterias son las únicas en este grupo 
2-Algas eucariotas con cloroplastos rodeados por una doble membrana 
cloroplastídica. 
3-Algas eucariotas con cloroplastos rodeados por una membrana adicional del 
retículo endoplasmático. 
4-Algas eucariotas con cloroplastos rodeados por una doble membrana del 
retículo endoplásmatico. 
En base a estas y otras características pueden realizarse dentro de los mismos 
grupos distintas subdivisiones que escapan a los objetivos de esta tesis. 
(2) FOTOSÍNTESIS EN MICROALGAS. 
A la hora de caracterizar a las algas se pueden distinguir dos tipos básicos de 
organización celular, las procariotas y eucariotas. La diferencia más notoria entre 
ambos tipos celulares es que las primeras carecen de organelas limitadas por 
membranas (plástidos, mitocondrias, núcleos, aparato de Golgi) (Nelson D.L. y col. 
2004a; Madigan 2003). Excepto las cianobacterias, el resto de las microalgas son 
eucariotas. En microalgas eucariota la fotosíntesis se realiza en los cloroplastos. 
Los cloroplastos son un tipo especializado de plástidos, están limitados por una 
envoltura formada por dos membranas concéntricas que contienen una serie de 
vesículas llamadas tilacoides, en donde se encuentran 5 organizadas las clorofilas 
y demás estructuras celulares que convierten la energía luminosa en energía 
química. En el caso de cianobacterias, las vesículas tilacoidales se encuentran 
directamente en el citoplasma (Prasanna Mohanty y col, 2002) 
Durante el crecimiento fotosintético, la mayoría de las microalgas utilizan agua 
como fuente de electrones, luz como fuente de energía y CO2 como fuente de 
carbono. Antiguamente se dividió a la 
fotosíntesis en dos etapas: una etapa dependiente de la luz, llamada la etapa de 
las reacciones "lumínicas", y una etapa enzimática, independiente de la luz, 
llamada etapa de las reacciones "oscuras". Aunque las reacciones "oscuras" no 
requieren de la luz como tal y puedan ocurrir tanto en la luz como en la oscuridad, 
dependen de los productos químicos de las reacciones "lumínicas". 
Incluso, varias enzimas que controlan reacciones "oscuras" claves son reguladas 
indirectamente por la luz. Como resultado, estas designaciones han caído en 
desuso y están siendo reemplazados por vocablos que describen los procesos 
que ocurren durante cada etapa de la fotosíntesis: reacciones de captación de 
energía y reacciones de fijación del carbono (Nelson D.L. y col., 2004b). 
En la primera etapa de la fotosíntesis, la luz es absorbida en las membranas 
tilacoidal es de los cloroplastos por moléculas de clorofila, las cuales están 
compactadas de un modo especial en las membranas. La energía de la luz es 
usada para reducir una molécula de NADP + y fosforilar una molécula de ADP. 
Luego, ATP y NADPH son utilizados en la segunda etapa de la fotosíntesis para 
reducir y fijar una molécula de CO2 en la síntesis de hidratos de carbono (Alberts y 
col, 2008). 
2.1- Reacciones de captación de luz. 
La generación de electrones en microalgas (al igual que en plantas superiores) 
comienza con la captación de fotones en estructuras especializadas llamadas 
fotosistemas (PSI y PSII) ubicadas en la 6 membrana de las tilacoides. Los PS 
consisten en tres partes principales: (a) el centro de reacción, (b) la antena central 
y (b) la antena periférica (Figura 2.2). (Heldt H.W., 2005a) 
La antena periférica está compuesta de clorofilas y otros pigmentos accesorios 
como carotinoides y ficobilinas. Se ubica rodeando a la antena central y es la parte 
más extensa del PS. La antena central rodea al centro de reacción y contiene 
principalmente clorofilas. En el centro de reacción se produce la separación 
fotoquímica de cargas. La disposición de las estructuras en los PS es de suma 
importancia en la absorción y canalización de la energía de los fotones hacia el 
centro de reacción. 
Cuando un fotón es absorbido la energía del mismo es transferida, de pigmento en 
pigmento, desde el lugar de absorción hacia el centro de reacción en forma de 
exitón (Nelson J, 2003), perdiendo irreversiblemente en cada transferencia parte 
de su energía, la cual se disipa como calor. Dentro de las antenas las clorofilas se 
ubican de manera tal que aquellas que absorben fotones (o exitones) de mayor 
energía (menor longitud de onda) se ubican en la zona más periférica del 
complejo. Esta disposición de los pigmentos asegura que la transferencia de 
energía se produzca en una sola dirección: hacia el centro de reacción. Así, las 
antenas actúan como un embudo, permitiendo una gran superficie de captación de 
fotones al servicio del centro de reacción. 
 
 
BIBLIOGRAFÍA 
 
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