n., Sinonimi: cloroplastide; plastide verde; cloroleucite
Definizione di cloroplasto: Un plastidio che contiene elevate quantità di clorofilla e dove avviene la fotosintesi
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Definizione di cloroplasto
Cosa è il cloroplasto? In biologia, un cloroplasto si riferisce all’organello che si trova all’interno della cellula delle piante e di altri eucarioti fotosintetici e che è pieno del pigmento verde chiamato clorofilla. Etimologia: dal greco “chloros”, che significa “verde” e “plast”, che significa “forma” o “entità”. Sinonimi: cloroplastide; plastide verde; cloroleucite.
Quando un eucariote possiede cloroplasti, indica che ha la capacità di produrre il proprio cibo. Lo fa attraverso la fotosintesi. Quali tipi di cellule contengono cloroplasti? Le piante sono esempi di organismi che possiedono cloroplasti all’interno delle loro cellule. Osservando le loro cellule si nota la presenza di numerosi cloroplasti sparsi nel citoplasma (vedi l’immagine di anatomia delle foglie qui sotto). Ogni cloroplasto contiene un sistema di raccolta della luce contenente clorofille. Questi pigmenti verdi assorbono la luce nel blu e nel rosso dello spettro elettromagnetico. Essi, tuttavia, riflettono la porzione verde dello spettro. È per questa ragione che le piante sono verdi. Al contrario, le cellule animali non contengono cloroplasti. Così, oltre alla presenza di una parete cellulare (cioè uno strato composto da cellulosa e che rappresenta la rigidità della cellula nelle piante), la presenza di cloroplasti è un’altra caratteristica che potrebbe aiutare a identificare le piante dagli animali. Altri organismi che possiedono cloroplasti sono le alghe eucariotiche, per esempio le alghe verdi. Alcuni batteri che sono fotosintetici (per esempio i fototrofi e i cianobatteri) hanno clorofille nelle loro cellule. Tuttavia, le loro clorofille non si trovano all’interno di un organello a doppia membrana come il cloroplasto. Piuttosto, i pigmenti della clorofilla si trovano nella membrana tilakoide di una cellula batterica.
Caratteristiche del cloroplasto
Il cloroplasto è uno degli organelli di una cellula eucariota fotosintetica. È un tipo di plastide (gli altri tipi sono i cromoplasti e i leucoplasti). I cloroplasti sono identificabili dagli altri plastidi per il loro colore, forma, struttura e funzione. I cloroplasti sono verdi a causa dei pigmenti di clorofilla che si trovano in abbondanza. I due tipi più comuni sono la clorofilla a e b. Altri pigmenti della clorofilla sono la clorofilla c, d e f. La clorofilla a è presente in tutti i cloroplasti mentre gli altri tipi sono presenti (in quantità variabili) a seconda della specie. Nelle piante vascolari, la forma assomiglia a una lente o a un disco e le dimensioni, circa 5µm di lunghezza e ~2,5µm di larghezza. (Rif. 1) Nelle alghe, la forma può variare. Possono essere rotondi, ovali o tubolari.
Struttura del cloroplasto
Qual è la struttura del cloroplasto? Il cloroplasto ha almeno tre sistemi di membrane: (1) membrana esterna, (2) membrana interna e (3) sistema tilaconico. Le membrane esterne e interne sono il sistema a doppia membrana che è una caratteristica tipica di un organello. I tilakoidi sono strutture a forma di disco che svolgono il ruolo di raccogliere i fotoni da una fonte di luce, come la luce del sole. Incorporato nella membrana tilakoide c’è il complesso dell’antenna che consiste di proteine e pigmenti che assorbono la luce, in particolare clorofilla e carotenoidi. Quindi, il compito del tilakoide è quello di fornire un sito per le reazioni di luce della fotosintesi. La pila di tilakoidi (simile a una pila di monete) è chiamata granum (plurale: grana). La matrice del cloroplasto è chiamata stroma. È il fluido denso tra i grana. Contiene enzimi, molecole e ioni. È dove avviene il processo di formazione dello zucchero indipendente dalla luce (le reazioni al buio della fotosintesi).
Simile ai mitocondri, i cloroplasti sono organelli semi-autonomi. Possiedono il proprio DNA, che viene chiamato DNA dei cloroplasti o cpDNA. Così, non dipendono esclusivamente dai geni contenuti nel nucleo. Producono alcune proteine a partire dal proprio DNA. (Rif.2)
Funzioni del cloroplasto
Qual è la funzione del cloroplasto? I cloroplasti svolgono il processo di fotosintesi. Il loro ruolo principale è quello di fornire il sito per le reazioni di luce e buio. Attraverso questi organelli, le fonti inorganiche, l’acqua e l’energia luminosa sono convertite in cibo, cioè in glucosio (una molecola di zucchero). Sono quindi importanti per gli organismi fotosintetici allo scopo di produrre cibo da soli e non aver bisogno di nutrirsi di altri organismi per sopravvivere. Poiché l’ossigeno è uno dei sottoprodotti della fotosintesi, i cloroplasti sono quindi un sito cruciale per la produzione di tale gas, che poi viene rilasciato dalla cellula nell’ambiente. L’ossigeno è biologicamente importante per il suo ruolo, a sua volta, in vari processi biochimici e fisiologici negli animali.
Per ulteriori descrizioni e fatti sulla fotosintesi, leggi il tutorial sul metabolismo delle piante.
Evoluzione dei cloroplasti
La teoria endosimbiotica fu concettualizzata per delineare l’origine dei cloroplasti. (Rif.3) Di conseguenza, organelli come i mitocondri e i cloroplasti erano strutture cellulari nelle cellule eucariotiche emerse come risultato di un’endosimbiosi primaria che ebbe luogo milioni di anni fa tra gli endosimbionti procarioti e le cellule eucariotiche ospiti. La cellula eucariotica, essendo la cellula più grande, ha accolto i procarioti fotosintetici più piccoli (per esempio i cianobatteri) che di conseguenza hanno permesso loro di fotosintetizzare. Alla fine, i procarioti si sono evoluti e differenziati in plastidi, in particolare cloroplasti. Questi primi eucarioti fotosintetici che ospitano i procarioti trasformati in organuli sono presumibilmente i primi antenati delle moderne piante e alghe sulla Terra. The discovery of the cpDNA in chloroplasts, the similarity in membranes, and the binary fission as a means of reproduction serve as evidence that supports this theory. (Ref.4)
Read also:
What is the Likely Origin of Chloroplasts? – BioTechniques. (2017, December 14). BioTechniques. https://www.biotechniques.com/molecular-biology/when-did-the-chloroplast-evolve/
See also
- Chlorophyll
- Etioplast
- Chromoplast
- Leucoplast
- Plastid
- Staehelin, L. A. (2003). Chloroplast structure: from chlorophyll granules to supra-molecular architecture of thylakoid membranes. Photosynthesis Research, 76(1–3), 185–196. https://doi.org/10.1023/A:1024994525586
- Discovery of Chloroplast DNA, Genomes and Genes | Discoveries in Plant Biology. (2019). Worldscientific.Com. https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/9789812813046_0002
- Jensen, P. E., & Leister, D. (2014). Chloroplast evolution, structure and functions. F1000Prime Reports, 6. https://doi.org/10.12703/p6-40
- Evidence for endosymbiosis. (2020). Berkeley.Edu. https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/_0_0/endosymbiosis_04