Cloroplasto

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Cellule vegetali al cui interno sono visibili i cloroplasti

Il cloroplasto è un tipo di organulo presente nelle cellule delle piante e nelle alghe eucariotiche. All’interno di questi organuli si svolge il processo della fotosintesi: l’energia luminosa viene catturata da molecole di clorofilla e viene convertita in energia chimica (ATP e NADPH).

Origine

Secondo la teoria più accreditata, i cloroplasti si sarebbero originati a partire da un batterio simile agli attuali cianobatteri in seguito ad un evento di simbiosi con una cellula eucariote primitiva; a questo proposito, sono simili ai mitocondri. Entrambi questi organuli sono delimitati da due membrane (una esterna e una interna), separate da uno spazio intermembrana detto stroma; entrambi presentano un proprio DNA e sono coinvolti nel metabolismo energetico.

Nelle piante superiori e nelle alghe verdi, i cloroplasti sono circondati da due membrane a doppio strato lipidico. Si ritiene che la membrana interna corrisponda alla membrana esterna del cianobatterio ancestrale da cui i cloroplasti hanno avuto origine. Benché il genoma del cloroplasto sia ridotto rispetto a quello degli attuali cianobatteri, i due genomi hanno numerose caratteristiche in comune. Molti geni mancanti nel genoma del cloroplasto sono presenti nel DNA del nucleo cellulare.

Anche i plastidi delle alghe rosse sono circondati da due membrane.

In alcuni gruppi di protisti fotosintetici (alghe brune, alghe dorate, euglenofite), i cloroplasti sono rivestiti da tre o quattro membrane. Tale morfologia è generalmente spiegata come conseguenza di un evento secondario di endosimbiosi, nel quale una cellula eucariotica avrebbe fagocitato un’altra cellula eucariotica contenente dei cloroplasti. In alcuni casi, sono stati ipotizzati anche fenomeni di endosimbiosi terziaria, nel quale gli endosimbionti secondari sono stati a loro volta fagocitati da altre cellule eucarioti.

Sviluppo

I cloroplasti si sviluppano a partire da proplastidi, piccoli organuli che non sono in grado di svolgere la fotosintesi. I proplastidi si possono differenziare, in base alle necessità delle cellule e dei tessuti della pianta, in: cloroplasti (nelle foglie), leucoplasti (nei tessuti di riserva), cromoplasti (nei petali dei fiori). Se una foglia cresce al buio, i proplastidi non sono in grado di formare cloroplasti e si originano ezioplasti: in questi organelli è presente un precursore della clorofilla, di colore giallo. Se la foglia viene esposta alla luce, gli ezioplasti diventano rapidamente cloroplasti e la clorofilla viene sintetizzata a partire dal suo precursore.

Struttura

L'interno di un cloroplasto: il cerchio evidenzia un granum.

I cloroplasti si presentano generalmente come dischi piatti del diametro di 2-10 micrometri e spessi circa 1 micrometro. Il cloroplasto è delimitato da due membrane; la membrana esterna è permeabile per la maggior parte delle molecole, mentre quella interna è decisamente più selettiva ed è attraversata da proteine di trasporto specifiche. I due doppi strati lipidici sono separati da uno spazio intermembrana.

Il fluido interno al cloroplasto è chiamato stroma: esso contiene molti enzimi coinvolti nel metabolismo dell’organulo, il DNA circolare e i ribosomi. I ribosomi del cloroplasto sono del tutto simili a quelli presenti nei batteri. La presenza di un genoma e dei ribosomi consentono all’organello di sintetizzare alcune delle proteine che gli sono necessarie, ma non tutte: molte proteine del cloroplasto sono codificate da geni presenti nel nucleo della cellula, tradotte nel citoplasma e poi indirizzate al cloroplasto.

All’interno dello stroma si trovano le membrane tilacoidali o tilacoidi, dove avvengono le prime fasi della fotosintesi. Le membrane tilacoidali si distinguono in membrane granali, impacchettate tra loro, e membrane stromatiche, in contatto con lo stroma. Lo spazio interno ai tilacoidi si chiama lumen.

Bibliografia

• (EN) Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter. Molecular Biology of the Cell. 4th ed., New York: Garland Publishing

Voci correlate

• Proplastidi
  • Plastidi
    • Cloroplasti ed ezioplasti
    • Cromoplasti
    • Leucoplasti
      • Amiloplasti
      • Elaioplasti
      • Proteinoplasti
      • Aleuroplasti

• (EN) Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. Molecular Cell Biology. 4th ed., New York: W. H. Freeman & Co.

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