Os cloroplastos são pequenas usinas de energia que capturam Energia luminosa para produzir os amidos e açúcares que alimentam o crescimento das plantas.
Eles são encontrados dentro células de plantas nas folhas das plantas e nas algas verdes e vermelhas, bem como nas cianobactérias. Os cloroplastos permitem que as plantas produzam os compostos químicos complexos necessários à vida a partir de substâncias inorgânicas simples, como dióxido de carbono, água e minerais.
Como produtor de alimentos autótrofos, as plantas formam a base do cadeia alimentar, apoiando todos os consumidores de nível superior, como insetos, peixes, pássaros e mamíferos, até os humanos.
Os cloroplastos celulares são como pequenas fábricas que produzem combustível. Dessa forma, são os cloroplastos nas células verdes das plantas que tornam possível a vida na Terra.
O que há dentro de um cloroplasto - a estrutura do cloroplasto
Embora os cloroplastos sejam vagens microscópicas dentro de células vegetais minúsculas, eles têm uma estrutura complexa que lhes permite capturar a energia da luz e usá-la para montar carboidratos no nível molecular.
Os principais componentes estruturais são os seguintes:
- Uma camada externa e uma interna com um espaço intermembranar entre elas.
- Dentro da membrana interna estão ribossomos e tilacóides.
- A membrana interna contém uma geléia aquosa chamada de estroma.
- O fluido do estroma contém o DNA do cloroplasto, bem como proteínas e amidos. É onde ocorre a formação de carboidratos a partir da fotossíntese.
A função dos ribossomos do cloroplasto e tilkaoides
O ribossomos são agrupamentos de proteínas e nucleotídeos que fabricam enzimas e outras moléculas complexas exigidas pelo cloroplasto.
Eles estão presentes em grande número em todas as células vivas e produzem substâncias celulares complexas, como proteínas, de acordo com as instruções de Código genético de RNA moléculas.
O tilacóides estão embutidos no estroma. Nas plantas, eles formam discos fechados que são organizados em pilhas chamadas vovó, com uma única pilha chamada granum. Eles são formados por uma membrana tilacóide que envolve o lúmen, um material ácido aquoso que contém proteínas e facilita as reações químicas do cloroplasto.
Lamelas formam ligações entre os discos de grana, conectando o lúmen das diferentes pilhas.
A parte sensível à luz da fotossíntese ocorre na membrana tilacóide, onde clorofila absorve a energia da luz e a transforma em energia química usada pela planta.
Clorofila: a fonte da energia do cloroplasto
Clorofila é um fotorreceptor pigmento encontrado em todos os cloroplastos.
Quando a luz atinge a folha de uma planta ou a superfície de uma alga, ela penetra nos cloroplastos e se reflete nas membranas tilacóides. Atingida pela luz, a clorofila na membrana emite elétrons que o cloroplasto usa para outras reações químicas.
A clorofila nas plantas e nas algas verdes é principalmente a clorofila verde chamada clorofila a, o tipo mais comum. Ele absorve a luz violeta-azul e avermelhada laranja-vermelha enquanto reflete a luz verde, dando às plantas sua cor verde característica.
Outro tipos de clorofila são tipos b a e, que absorvem e refletem cores diferentes.
A clorofila do tipo b, por exemplo, é encontrada nas algas e absorve um pouco da luz verde além da vermelha. Essa absorção de luz verde pode ser o resultado de organismos evoluindo perto da superfície do oceano porque a luz verde pode penetrar apenas uma curta distância na água.
A luz vermelha pode viajar mais abaixo da superfície.
As Membranas de Cloroplasto e o Espaço Intermembrana
Os cloroplastos produzem carboidratos, como glicose e proteínas complexas, que são necessários em outras partes das células da planta.
Esses materiais devem ser capazes de sair do cloroplasto e suportar o metabolismo geral da célula e da planta. Ao mesmo tempo, os cloroplastos precisam de substâncias produzidas em outras partes das células.
As membranas do cloroplasto regulam o movimento das moléculas para dentro e para fora do cloroplasto, permitindo que pequenas moléculas passem durante o uso mecanismos especiais de transporte para moléculas grandes. Ambas as membranas interna e externa são semipermeáveis, permitindo a difusão de pequenas moléculas e íons.
Essas substâncias atravessam o espaço intermembrana e penetram nas membranas semipermeáveis.
Moléculas grandes, como proteínas complexas, são bloqueadas pelas duas membranas. Em vez disso, para essas substâncias complexas, mecanismos de transporte especiais estão disponíveis para permitir que substâncias específicas cruzem as duas membranas enquanto outras são bloqueadas.
A membrana externa tem um complexo de proteínas de translocação para transportar certos materiais através da membrana, e a membrana interna tem um complexo correspondente e semelhante para suas transições específicas.
Esses mecanismos de transporte seletivo são especialmente importantes porque a membrana interna sintetiza lipídios, ácidos graxos e carotenóides que são necessários para o próprio metabolismo do cloroplasto.
O Sistema Thylakoid
A membrana do tilacóide é a parte do tilacóide que está ativa no primeiro estágio da fotossíntese.
Nas plantas, a membrana tilacóide geralmente forma sacos ou discos finos e fechados que são empilhados na grana e permanecem no lugar, circundados pelo fluido do estroma.
O arranjo dos tilacóides em pilhas helicoidais permite um empacotamento compacto dos tilacóides e uma estrutura complexa de alta área superficial da membrana do tilacóide.
Para organismos mais simples, os tilacóides podem ter uma forma irregular e flutuar livremente. Em cada caso, a luz que atinge a membrana do tilacóide inicia a reação da luz no organismo.
A energia química liberada pela clorofila é usada para dividir as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio. O oxigênio é utilizado pelo organismo para a respiração ou é liberado para a atmosfera enquanto o hidrogênio é utilizado na formação de carboidratos.
O carbono para este processo vem do dióxido de carbono em um processo chamado fixação de carbono.
O estroma e a origem do DNA do cloroplasto
O processo de fotossíntese é composto por duas partes: o reações dependentes de luz que começam com a luz interagindo com a clorofila e o reações sombrias (também conhecido como reações independentes de luz) que fixam carbono e produzem glicose.
As reações de luz ocorrem apenas durante o dia, quando a energia da luz atinge a planta, enquanto as reações de escuridão podem ocorrer a qualquer momento. As reações de luz começam na membrana do tilacóide, enquanto a fixação do carbono das reações escuras ocorre no estroma, o líquido gelatinoso que envolve os tilacóides.
Além de hospedar as reações escuras e os tilacóides, o estroma contém o DNA do cloroplasto e os ribossomos do cloroplasto.
Como resultado, os cloroplastos têm sua própria fonte de energia e podem se multiplicar por conta própria, sem depender da divisão celular.
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Essa capacidade pode ser rastreada até a evolução de células e bactérias simples. Uma cianobactéria deve ter entrado em uma célula inicial e teve permissão para ficar porque o arranjo tornou-se mutuamente benéfico.
Com o tempo, a cianobactéria evoluiu para o cloroplasto organela.
Fixação de carbono nas reações escuras
A fixação do carbono no estroma do cloroplasto ocorre depois que a água é dividida em hidrogênio e oxigênio durante as reações de luz.
Os prótons dos átomos de hidrogênio são bombeados para o lúmen dentro dos tilacóides, tornando-os ácidos. Nas reações escuras da fotossíntese, os prótons se difundem de volta para fora do lúmen para o estroma por meio de uma enzima chamada ATP sintase.
Esta difusão de prótons através da ATP sintase produz ATP, um químico de armazenamento de energia para células.
A enzima RuBisCO é encontrado no estroma e fixa o carbono do CO2 para produzir moléculas de carboidratos de seis carbonos que são instáveis.
Quando as moléculas instáveis se quebram, o ATP é usado para convertê-las em moléculas de açúcar simples. Os carboidratos de açúcar podem ser combinados para formar moléculas maiores, como glicose, frutose, sacarose e amido, todos os quais podem ser usados no metabolismo celular.
Quando os carboidratos se formam no final do processo de fotossíntese, os cloroplastos da planta removeram carbono da atmosfera e usado para criar comida para a planta e, eventualmente, para todos os outros seres vivos coisas.
Além de formar a base da cadeia alimentar, a fotossíntese nas plantas reduz a quantidade de dióxido de carbono gás de efeito estufa na atmosfera. Dessa forma, as plantas e algas, por meio da fotossíntese em seus cloroplastos, ajudam a reduzir os efeitos das mudanças climáticas e do aquecimento global.