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UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS ESCUELA DE MEDICINA

“LOS CLOROPLASTOS” PROYECTO INTEGRADOR PARA APROBAR EL CURSO DE NIVELACION

AUTORAS María José Aguilar María José Bautista Samantha Campoverde Karina Cando

DOCENTE Dra. Cecile Durán

ENERO DE 2013

TABLA DE CONTENIDOS PAG.

I. II. III. IV.

V. VI. VII.

Introducción Justificación Metodología Objetivos Marco teórico 1. Origen Evolutivo de los Cloroplastos 2. El cloroplasto 2.1 Formación de los cloroplastos 2.2 Generalidades 3. Estructura del cloroplasto 3.1.1 Membrana externa 3.1.2 Membrana interna 3.1.3 Espacio intermembrana 3.1.4 Membrana tilacoidal 4. Funciones del cloroplasto 4.1 Color verde de las plantas 4.1.1 Clorofila 4.1.2 Clorofila en la salud humana 4.2 Fotosíntesis 4.2.1 Factores que intervienen en la fotosíntesis 4.2.2 Fases de la fotosíntesis 4.2.2.1. Fase Luminosa 4.2.2.2. Fase Oscura 4.3 Fuente de aire atmosférico Conclusiones Anexos Bibliografía

3 4 5 6 7 8 8 9 10 10 11 11 12 13 13 14 15 16 16 17 17 18 19 20 21 22

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I.

INTRODUCCIÓN

Los plástidos son organoides citoplasmáticos, que están principalmente en las células vegetales. Los más importantes son los cloroplastos debido a que la vida se mantiene gracias a ellos por estar relacionados directamente con la fotosíntesis (alimentos y oxígeno). Puede decirse que cada molécula de oxígeno usada en la respiración y cada átomo de carbono usada en sus cuerpos pasaron alguna vez por un cloroplasto. Las principales estructuras del cloroplasto son:

Las tres funciones del cloroplasto son: 1. Dar coloración verde a las plantas. 2. Fotosíntesis. 3. Fuente de oxigeno atmosférico

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II.

JUSTIFICACIÓN

Los cloroplastos son los plastidos de mayor importancia biológica. Al conocer cómo se da la fotosíntesis dentro del cloroplasto se puede entender la importancia de éste como orgánulo citoplasmático.

Nuestro proyecto está encaminado a brindar la información

necesaria sobre la estructura del cloroplasto, así como sus funciones que son de gran importancia para nuestra vida. Pues, gracias a la fotosíntesis los seres heterotróficos se alimentan y los aerobios respiran gracias al oxígeno brindado por la función del cloroplasto. Aquí radica la importancia de nuestro proyecto, de cuidar a las plantas y al ambiente, pues nosotros dependemos directamente de las plantas y por lo tanto de los cloroplastos.

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III.

METODOLOGIA

Nuestro proyecto es un documento de revisión bibliográfica. Hemos utilizado el método de localización, selección y evaluación de material bibliográfico. La información utilizada se ha obtenido de libros, información de internet, de presentaciones de power point y de algunas revistas publicadas en la Universidad de Cuenca.

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IV.

OBJETIVOS

GENERAL 

Determinar la importancia del cloroplasto como orgánulo celular.

ESPECÍFICOS 

Brindar información sobre de la estructura del cloroplasto.



Establecer la importancia de los cloroplastos en la fotosíntesis.



Elaborar una maqueta del cloroplasto.

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1. ORIGEN EVOLUTIVO DE LOS CLOROPLASTOS

En el año de 1970 se postulo la teoría que las células eucariotas habían evolucionado a partir de células procariotas por medio de un proceso evolutivo (Teoría Endosimbiótica), en el cual los orgánulos llegaron a ser más complejos de manera progresiva. Según esto, ciertos orgánulos de las células eucariotas la mitocondria y los cloroplastos habían evolucionado de células procariotas pequeñas que se integraron al citoplasma de células hospedadoras más grandes( células eucariotas).

Durante

el

proceso

evolutivo

las

bacterias

precursoras de los cloroplastos (células procariotas) transfirieron parte de su material genético para el ADN de la célula huésped, así pasaron a depender del genoma de esta célula para la producción de muchas de sus proteínas.

Paso 1.- Un gran procariota anaerobio y heterotrófico capta a un procariota aerobio pequeño. Paso 2.- El endosimbionte aeróbico evolucionó a una mitocondria Paso 3.Existe una invaginación de la membrana plasmática que envuelve al genoma, originando la membrana nuclear y el retículo endoplasmático adjunto. Paso 4.- El eucariota primitiva evoluciona a los organismos no fotosintéticos, como los protistas, hongos y células animales. Paso 5.- El eucariota primitivo capta un eucariota fotosintético, el cual fue un endosimbionte que evolucionó a cloroplasto, es decir organismos fotosinteticos. Fig. 2 Origen de las mitocondrias y los cloroplastos por endosimbiosis.

Fuente.- Biología Molecular de Krab

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2. EL CLOROPLASTO

Los cloroplastos son los plástidos más comunes y los de mayor importancia biológica. Se los define como orgánulos citoplasmáticos principalmente de las células vegetales.

2.1 Formación de los cloroplastos

Los plástidos se desarrollan a partir de estructuras precursoras llamadas proplástidos, que se encuentran en las células vegetales no diferenciadas.

Según el tipo

celular, los proplástidos se convierten en leucoplastos – carentes de pigmentos- o en cromoplastos que es donde se encuentra los cloroplastos.

La primera estructura en aparecer son los proplástidos, de forma discoidal, con un diámetro de alrededor de 1 um y

Fig. 3. Formación del cloroplasto Fuente: Biología Celular y Molecular de Robertis (pág. 451)

una pared formada por dos membranas. En presencia de la luz, la membrana interna del proplástido crece y emite vesículas en dirección del estroma, que luego se transforma en sacos aplanados, llamados tilacoides, que en algunas regiones se apilan para formar los grana. En el cloroplasto maduro los tilacoides ya no se hallan conectados a la membrana interna, pero las granas quedan unidas entre sí por los tilacoides del estroma.

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2.2 Generalidades

Forma: Es variable en las células diferentes, pero dentro del mismo tejido son relativamente constantes. Cada célula contiene un número considerable de cloroplastos de forma esférica, ovoidea o discoidea.

Tamaño: Miden de 2 a 4um de ancho y 5 a 10um de largo sus dimensiones determinan que los cloroplastos sean gigantes entre los orgánulos.

Composición química: Compuesto por un 50% de Fig. 4. Vista microscópica de cloroplastos Fuente:

-http://katherinbr.blogspot.com/2010/06/mi-

septima-entrada-cloroplasto.htm

proteínas, 35% de lípidos, 5% de clorofila, agua y carotenoides1.

Parte de las proteínas son

sintetizadas por el núcleo de la célula, pero los

lípidos son sintetizados dentro de los propios organelos.

Numero: Existen entre 20 y 40 por célula.

Movimiento: Experimentan desplazamientos y deformaciones por acción de las corrientes citoplasmáticas o ciclosis.

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Pigmentos organicos que se encuentran en las plantas y otros organismos fotosinteticos como algas, etc.

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3. ESTRUCTURA DEL CLOROPLASTO

Un cloroplasto presenta dos membranas: una externa y una interna entre estas membranas se encuentra un espacio llamado intermembrana, además existe un tercer conjunto de membranas llamado membranas tilacoidales.

Fig. 5. Estructura de un cloroplasto Fuente: -Modificado de diapositivas de envoltura de un cloroplasto

3.1 Membrana externa

Es una bicapa lipídica permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Esto es debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas, que permiten el paso de grandes moléculas de un diámetro aproximado de 20 Å. La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte. Contiene entre un 60 y un 70% de proteínas.

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3.2 Membrana interna

La membrana interna contiene más proteínas que la externa, carece de poros y es altamente selectiva.

Contiene

muchos

complejos

enzimáticos y sistemas de transporte que están implicados en la translocación de moléculas.

Esta

membrana

forma

invaginaciones2 o pliegues llamadas laminilla que

aumentan

la

superficie

para

el

asentamiento de dichas enzimas. En la mayoría de los eucariontes, las laminillas forman tabiques aplanados perpendiculares al

Fig. 6. Membrana externa, interna y espacio intermembrana Fuente: -Modificado de diapositivas de envoltura de un cloroplasto

eje del cloroplasto, pero en algunos protistas tienen forma tubular o discoidal. En la composición de la membrana interna hay una gran abundancia de proteínas (80%).

3.3 Espacio intermembrana

Entre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembrana está compuesto de un líquido similar al hialoplasma. Tienen una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. En él se localizan diversas enzimas que intervienen en la transferencia del enlace de alta energía del ATP.

2

Formacion de pliegues en la membrana.

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3.4.Membrana tilacoidal Su superficie externa se halla en contacto con el estroma, mientras que la interna limita espacio intratilacoidal.

Forma unos sacos aplanados denominados tilacoides los cuales se

apilan constituyendo los cuerpos grana estos a su vez se asientan sobre las laminillas dándole un aspecto fijo. En cuya membrana se llevan a cabo reacciones de fijación de CO2.

Contiene ADN circular, ribosomas, gránulos de almidón, lípidos, vesículas

aplanadas y otras sustancias.

Las membranas de los tilacoides contienen sustancias como los pigmentos fotosintéticos, entre ellos la clorofila, responsable de la captación de la energía solar y distintos lípidos; proteínas de la cadena de transporte de electrones fotosintética y enzimas, como la ATP-sintetasa3.

Fig. 7. Membrana tilacoidal Fuente: -Modificado de diapositivas de envoltura de un cloroplasto

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Complejo enzimático de la membrana interna de la mitocondria y de la membrana tilacoide del cloroplasto, a través del cual fluyen losprotones a favor del gradiente establecido en la primera etapa del acoplamiento quimiosmótico.

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4. FUNCIONES DEL CLOROPLASTO 4.1 Color Verde de las Plantas

Las hojas son verdes porque sus cloroplastos contienen grandes cantidades de un pigmento4 llamado clorofila, que absorbe con mayor intensidad el azul y el rojo, en tanto refleja las longitudes de ondas verdes intermedias hacia los ojos de quien las ve.

Específicamente los cuerpos

grana del

cloroplasto contienen un pigmento verde que se encuentra en el interior de los

tilacoides

Fig. 8. Hoja verde Fuente.www.actiweb.es/reinos/reino_plantae.html

llamado clorofila, que le da el color verde a los vegetales y es de gran importancia en la fotosíntesis al captar energía solar.

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.

Fig. 9. Hojas de Otoño Fuente. hptt./paraentucamino.blogspot.com/2012/10/oracionde-otono.htm

4 Materia colorante que, disuelta o en forma de gránulos, se encuentra en el protoplasma de muchas células vegetales o animales.

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En algunas hojas, la clorofila está enmascarada por otros pigmentos, pues en otoño, la clorofila de las hojas de los árboles se descompone, y ocupan su lugar otros pigmentos como los carotenoide.

4.1.1 La Clorofila

Descubierta en 1817 por los químicos franceses Pelletier y Caventou, que consiguieron aislarla de las hojas de las plantas.

Pelletier introdujo los métodos, basados en la

utilización de

disolventes suaves, que permitieron por

primera vez aislar no sólo la clorofila, sino sustancias de Fig. 10. Descubridores de la clorofila Fuente. hptt./enfama.blogspot.com/2012/10/o racion-de-otono.htm

gran importancia farmacológica como la cafeína y la quinina5.

La estructura química de la clorofila se compone de un anillo de porfirina6 y una cadena al lado de hidrocarburo.

En el centro del anillo de porfirina

hay un átomo de magnesio.

Hay varios tipos de clorofila que se diferencian en detalles estructurales a nivel de molécula y que absorben longitudes de ondas luminosas distintas. El tipo más común es la clorofila A, que constituye

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Fig. 11. Estructura Química de la Clorofila Fuente..www.plantasmedicinalfarmacognosia.co m/gr%C3%A1fica/imagenesesquemas/clorofilaformula/

Alcaloide que se extrae de la quina, amarga y de color blanco, y que se usa en el tratamiento de enfermedades-infecciosas. 6 Grupo prostético de las cromoproteínas porfirínicas. Ayudan a formar muchas sustancias importantes en el cuerpo, como la hemoglobina, la proteína en los glóbulos rojos que transporta el oxígeno en la sangre.

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aproximadamente el 75% de toda la clorofila de las plantas verdes. Se encuentra también en las algas verdeazuladas y en las células fotosintéticas más complejas.

La clorofila B es

un pigmento accesorio presente en vegetales; absorbe la luz de una longitud de onda diferente y transfiere la energía a la clorofila A, que se encarga de transformarla en energía química.

4.1.2 La clorofila en la salud humana La clorofila ofrece múltiples beneficios como:  Suplemento alimenticio.  Tiene una gran actividad desodorizante (combate problemas de mal aliento).  Previene de la degeneración celular (utilizada como terapia antienvejecimiento).  La clorofila y la clorofilina, uno de sus compuestos derivados, son consideradas sustancias anti carcinogénicas y antimutagénicas

Fig. 12. Clorofila en la salud humana Fuente. Modificado www.plantasmedicinalfarmacognosia.com/gr%C3%A1fica/imag enesesquemas/clorofila-formula/

NOTA: Las espinacas son las verduras que mayor contenido de clorofila disponen, junto con las acelgas, con una cantidad aproximada de 1-2 gr. por cada Kg. de hojas.

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4.3. Fotosíntesis Es un proceso por el los organismos con clorofila como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química.

4.3.1. Factores que Intervienen en la Fotosintesis o La luz: Se la considera formada por partículas llamadas fotones, cargado en energía valorable en calorías. La fotosíntesis utiliza la luz infrarroja y la luz ultravioleta. o Anhídrido Carbónico: Producto de casi todas las combustiones y de la respiración animal, se encuentra en la atmosfera en una proporción de 0,03 %. Cuando aumenta su concentración, la fotosíntesis se hace más activa. Se calcula que 60m3 de aire proporcionara 16 litros de CO2, suficientes para producir 23 gr de glucosa. o Agua: La planta la toma del medio ambiente gracias a la absorción que efectúan las raíces. Está plenamente probado que el oxígeno que se desprende en el proceso fotosintético, es del agua y no del CO2. o La célula vegetal: Sin la célula vegetal la síntesis de los hidratos de carbono no se realiza; aunque experimentalmente

está

comprobado que la captación de energía puede hacerse solo, con los cloroplastos aislados. o Enzimas:Intervienen favoreciendo la rapidez de las diferentes reacciones.

Fig. 13. Factores que intervienen en la fotosintesis Fuente. Modificado www.plantasmedicinalfarmacognosia.com/gr%C3%A1fica/ima genesesquemas/clorofila-formula/

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4.3.2. FASES DE LA FOTOSÍNTESIS En la fotosíntesis se produce dos fases que son la fase lumínica dependiente de la luz y la fase oscura independiente de la luz.

4.3.2.1.

Fase Luminosa (Fotolisis o Hidrolisis)

Se realiza en presencia de la luz solar y la clorofila. La energía proveniente de la luz solar está formada por pequeñas partículas, cada una de las cuales constituyen un fotón, unidad de luz o quantum de energía luminosa. Los fotones activan la molécula de clorofila, donde se produce la fotolisis o ruptura de la molécula de agua que ingreso Fig. 14. Fotosíntesis Fuente.-http://neetescuela.com/fotosíntesis/

a la planta junto con las sales minerales que constituyen la sabia bruta, separando sus

componentes, en la cual se obtiene hidrógeno y oxígeno.

Este proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente a través de los estomas mediante el envés de las hojas, y la energía no utilizada es almacenada en moléculas especiales llamadas ATP. Mientras que el hidrogeno queda en las plantas. H2O + sales minerales

energía solar Clorofila

H2 + O

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Fase Oscura (Fijacion de CO2)

4.3.2.2.

Carbohidratos

H2 + CO2

ALIMENTOS Lípidos Proteínas

Es una etapa en la que no se necesita la luz

ni

clorofila, y por ende se realiza durante el día y la noche. Sucede que el hidrógeno que quedó con la descomposición del agua se combina con el dióxido de carbono (CO2) que ingresó desde la atmósfera, dando como

resultado

la

producción

de

compuestos

Fig. 15. Dia y noche Fuente.-http://neetescuela.com/fotosíntesis/

orgánicos, principalmente carbohidratos.

Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas de ATP que da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C6H12O6), un tipo de compuesto similar al azúcar, y moléculas de agua como desecho.

Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de reacciones químicas que dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más.A partir de estos productos, la planta elabora lípidos y proteínas necesarios para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.

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4.4.

Fuente De O xigeno Atmosférico

Fig. 16. Funciones de la fotosíntesis Fuente.- my.opera.com/tutoriabiologiaUBAXXI/blog/unidad-2

Mediante el proceso de la fotosíntesis se produce la limpieza de la atmosfera de tal manera que en este proceso, se provee de oxígeno(O2) al planeta, mientras que el dióxido de carbono (CO2) es absorvido.

El oxígeno es un gas esencial para el ser humano en los procesos respiratorio. Una persona puede vivir durante semanas sin comida o durante días sin agua. Sin embargo, sin oxígeno morirá en cuestión de minutos.

Una de las funciones del oxígeno es la oxigenación de los pulmones, que favorece la eliminación de las toxinas7. Cuanto más oxígeno tenemos en nuestro organismo, más energía producimos.

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Las toxinas son sustancias creadas por plantas y animales que son venenosas o tóxicas para los seres humanos.

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5. CONCLUSIONES Los cloroplastos desempeñan un papel fundamental como orgánulos celulares por estar relacionados directamente con el importante proceso de la fotosíntesis.

Sin la fotosíntesis

no existiría vida debido a que principalmente nos abastece de productos alimenticios que necesitamos como población heterótrofa para que en nuestro organismo esta energía química se transforme en energía biológicamente útil.

Por otro lado como ya mencionamos nos provee aire rico en oxígeno, lo que nos permite cada día seguir respirando sin dar nada a cambio !es la maravilla de la naturaleza¡ que nos ayuda a sobrevivir. cuidado.

Por esta razón los seres humanos debemos concientizarnos en su

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6. ANEXOS

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7. BIBLIOGRAFIA: AUDESIRK,T-AUDESIRK,G Y BYERS- BRUCE, La vida en la Tierra. México, Pearson, 2008.

GUARDERAS CARLOS, Biología y Ecología Tomo II, Quito, 1996

KARPS GERALD, Biología Celular y Molecular, Quinta Edicion, Mexico, 2008.

ROBERTIS EDUARDO, Biología Celular y Molecular, Duodecima Edición, Buenos Aires, 1998 . SOLOMON-BERG-MARTIN, Biologia, Octava Edición, Estados Unidos, 2008.

Internet: El Cloroplasto http://books.google.com.ec/books?id=QI0tHB80XqIC&pg=PA49&dq=cloroplastos&hl.

Internet: Estructura del cloroplasto http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/3er/LaCelula/Cloroplastos.htm