I cloroplasti sono organelli legati alla membrana presenti nelle piante verdi e nelle alghe. Contengono la clorofilla, il biochimico utilizzato dalle piante per la fotosintesi, che converte l'energia dalla luce in energia chimica che alimenta le attività della pianta. Inoltre, i cloroplasti contengono DNA e aiutano un organismo a sintetizzare proteine e acidi grassi. Contengono strutture simili al disco, che sono membrane chiamate thylakoids.
Informazioni di base sui cloroplasti
I cloroplasti misurano da 4 a 6 micron di lunghezza. La clorofilla all'interno dei cloroplasti rende le piante e le alghe verdi. Oltre alle membrane thylakoid, ogni cloroplasto ha una membrana esterna e interna, e alcune specie hanno cloroplasti con membrane aggiuntive. Il liquido gelatinoso all'interno di un cloroplasto è noto come stroma. Alcune specie di alghe hanno una parete cellulare tra le membrane interne ed esterne composte da molecole contenenti zuccheri e amminoacidi. L'interno del cloroplasto contiene varie strutture, tra cui plasmidi di DNA e ribosomi, che sono piccole fabbriche di proteine.
Struttura dei thylakoid
I thylakoids galleggiano liberamente all'interno dello stroma del cloroplasto. Nelle piante più alte, formano una struttura chiamata un granello che assomiglia a una pila di monete da 10 a 20 alte. Le membrane connettono diversi grana tra loro in un modello elicoidale, sebbene alcune specie abbiano grana fluttuante. La membrana tilacoide è composta da due strati di lipidi che potrebbero contenere molecole di fosforo o zucchero. La clorofilla è incorporata direttamente nella membrana tilacoide, che racchiude il materiale acquoso noto come lume tilacoide.
La componente clorofilla di un tilacoide rende possibile la fotosintesi. Il processo inizia con la scissione dell'acqua per creare una fonte di atomi di idrogeno per la produzione di energia, mentre l'ossigeno viene rilasciato come prodotto di scarto. Questa è la fonte dell'ossigeno atmosferico che respiriamo. Le fasi successive utilizzano gli ioni di idrogeno liberati, o protoni, insieme al biossido di carbonio atmosferico per sintetizzare lo zucchero. Un processo chiamato trasporto di elettroni rende molecole di accumulo di energia come ATP e NADPH. Queste molecole alimentano molte delle reazioni biochimiche dell'organismo.
Chemiosmosis
Un'altra funzione tilacoide è la chemiosmosi, che aiuta a mantenere un pH acido nel lume tilacoide. Nella chemiosmosi, il tilacoide utilizza parte dell'energia fornita dal trasporto degli elettroni per spostare i protoni dalla membrana al lume. Questo processo concentra il conteggio dei protoni nel lume di un fattore di circa 10.000. Questi protoni contengono energia che viene utilizzata per convertire ADP in ATP. L'enzima ATP sintasi aiuta questa conversione. La combinazione di cariche positive e concentrazione di protoni nel lume tilacoide crea un gradiente elettrochimico che fornisce l'energia fisica necessaria per la produzione di ATP.
