Cloroplasto - botanica

Scritto da Dott. Crisafulli F..
Pubblicato il 10-12-2018 Revisionato il 18-03-2019
Dott. Crisafulli F.

Laureato in biologia, curo da oltre quindici anni siti di informazione scientifica.

Tavola dei contenuti: Origine dei cloroplasti - Struttura del cloroplasto - Sviluppo e maturazione - Riassunto e argomenti chiave

cloroplasti sono organuli presenti nelle cellule vegetali e nelle cellule delle alghe eucariotiche. Hanno il compito principale di operare le fasi della fotosintesi clorofilliana. Al pari degli altri organuli cellulari sono delimitati da una doppia membrana biologica di natura fosfolipidica che permette una parziale separazione dal citoplasma della cellula. Normalmente, una cellula vegetale contiene circa 20-40 cloroplasti.

La presenza dei pigmenti di clorofilla rende i cloroplasti visibili al microscopio ottico con una caratteristica tinta verde. La clorofilla, all'interno della cellula, non è normalmente presente in altri comparti od organuli diversi dai cloroplasti.

Origine dei cloroplasti

La teoria attualmente accreditato che permette di spiegare la genesi dei cloroplasti è quello dell'endosimbiosi. Secondo questo modello, ipotizzato per la prima volta da Konstantín Merezhkovski agli inizi del XX secolo, i cloroplasti derivano dalla fagocitosi, da parte di cellule ameboidi di cianobatteri. Normalmente, i processi di fagocitosi uccidono le strutture fagocitate ma, nel caso dell'endosimbiosi, questo non avviene. Il rapporto di cooperazione tra i cianobatteri e le cellule ospite si dimostrò stabile e prolifico per ambedue e, nel corso del tempo, i cianobatteri si adattarono all'ospite con la perdita della parete cellulare.

Ipotesi origine endosimbiontica dei cloroplasti
Schematizzazione dei processi d'inclusione dei cloroplasti attraverso l'endosimbiosi dei cianobatteri.

Struttura del cloroplasto

I cloroplasti sono organuli a struttura esterna regolare, sacciforme e allungata. All'interno del cloroplasto trovano posto i tilacoidi, morfologicamente simili a dei piatti. I tilacoidi sono impilati tra loro a formare delle colonne chiamate grane o grana tilacoidale; più tilacoidi sono, tra loro, collegati tramite la lamina stromale.

stuttura del tilacoide
image

La stretta adesione dei tilacoidi, il sistema di impilaggio e l'ottimizzazione dello spazio all'interno dello stroma, permettono la massimizzazione della capacità fotosintetica; la superficie totale dei tilacoidi è, in altre parole, massimizzata per ricevere il maggior quantitativo possibile di energia solare e operare, in questo modo, la fotosintesi clorofilliana.

Sviluppo e maturazione

Lo sviluppo dei cloroplasti è molto complesso e, durante le fasi di maturazione, sono diversi i fattori che concorrono alla genesi dell'organulo. Il proplastidio è il precursore dei cloroplasti. I proplastidi si differenziano immediatamente in cloroplasti in condizione di luce sufficiente; quando la pianta vegeta al buio i proplastidi si differenziano dapprima in ezioplasti e successivamente in cloroplasti. Gli ezioplasti non hanno un ruolo attivo nella fotosintesi.

Corpo prolamellare, protoclorofilla e POR

La struttura prevalente degli ezioplasti è il corpo prolamellare. L'unione di più corpi prolamellari forma una struttura membranosa alla quale aderiscono alcuni enzimi e molecole biologiche. In particolare, nelle strutture prolamellari, sono legate molecole di protoclorofilla legate a un enzima utile alla loro maturazione: la protoclorofilla ossidoreduttasi (POR). Le POR sono in grado di operare reazioni di ossidoriduzione sul substrato (protoclorofilla) che portano alla formazione di una clorofilla matura (clorofilla a) e, successivamente, alla formazione della clorofilla B.

L'attività che porta alla maturazione della clorofilla e - in genere - alla maturazione del cloroplasto è articolata. Nelle angiosperme, l'enzima POR è modulato positivamente dalla radiazione solare a differenza delle gimnosperme dove l'attivazione è luce indipendente.

Divisione dei cloroplasti

La divisione dei cloroplasti sembra essere indipendente dai processi di divisione cellulare. I processi di divisione e di moltiplicazione dei cloroplasti dipendono dalla capacità di alcune molecole (chaperoni, proteine tubulina-like e dinamina-like) d'intervenire sulla scissione del cloroplasto.

Riassunto e argomenti chiave

  • I cloroplasti sono presenti nelle cellule vegetali e nelle cellule delle alghe eucariotiche.
  • La maggior presenza dei cloroplasti è osservata nella foglia, in particolare nel mesofillo.
  • Contengono la clorofilla.
  • Sono strutturalmente formati dai tilacoidi, impilati in grane.
  • All'interno dei cloroplasti avvengono le reazioni della fotosintesi clorofilliana.

 

Introduzione alla biologia vegetale: Cellula vegetale, tessuto vegetale, meristema, fasci conduttori (floema e xilema), epidermide.
Organi della pianta: Radice, fusto, foglia, seme, fiore, infiorescenza.
Riproduzione delle piante: Riproduzione asessuata delle piante, ciclo aplodiplonte.
Fotosintesi clorofilliana: (fase oscura della fotosintesi, fase luminosa della fotosintesi), ciclo di Calvin, ciclo C4.


Botanica sistematica
Briofite: Epatiche, antocerote , muschi.
Crittogame vascolari (Felci o pteridofite): Licofite, psilofite , sfenofite.
Gimnosperme: Cicadofite, ginkgofite, conifere, gnetofite
Angiosperme: Graminaceae, solanaceae, Leguminaceae, asteraceae, papaveraceae, rosaceae, crucifere, ombrellifere, liliaceae. :

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