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Teoría de la endosimbiosis


Origen evolutivo de los cloroplastos.

Se cree que los cloroplastos tienen originado a partir de organismos procariotas fotosintéticos (algas azules), que se asentaron en células primitivas eucariotas aeróbicas por endosimbiosis.

Esta simbiosis, hace unos 1.200 millones de años, habría dado lugar a algas rojas, luego algas marrones y verdes, y vegetales más altos.

Durante el proceso evolutivo, las bacterias precursoras del cloroplasto transfirieron parte de su material genético al ADN de la célula huésped, confiando así en el genoma de la célula huésped para producir muchas de sus proteínas.
Este origen es similar al de las mitocondrias, pero existen diferencias como el tamaño de los orgánulos, el cloroplasto es mucho más grande que las mitocondrias y la fuente de energía es diferente, el cloroplasto usa energía de la luz mientras que las mitocondrias usan energía química.

Composición química de los cloroplastos.

Los cloroplastos son los orgánulos más evidentes de las células vegetales. Se compone de 50% de proteínas, 35% de lípidos, 5% de clorofila, agua y carotenoides. Algunas de las proteínas son sintetizadas por el núcleo celular, pero los lípidos se sintetizan dentro del propio orgánulo.
El número de cloroplastos está regulado por la célula. Hay células que contienen solo un cloroplasto, pero la mayoría de las células que realizan la fotosíntesis contienen alrededor de 40 a 200 cloroplastos, que se mueven en función de la intensidad de la luz y la corriente citoplasmática.
Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos están rodeados por dos membranas, una externa altamente permeable y otra interna que requiere proteínas específicas para el transporte metabólico y un espacio intermembrana.

Dentro del orgánulo hay una matriz amorfa llamada estroma que contiene varias enzimas, granos de almidón, ribosomas y ADN.

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Sin embargo, la membrana interna del cloroplasto no está doblada en crestas y no contiene una cadena de transporte de electrones. Sumergido en el estroma, hay un sistema de membrana (bicapa) que forma un conjunto de bolsas planas en forma de disco llamadas membrana tilacoidea (del griego Thilakos, bolsa).

El grupo de discos apilados se nombra después granum. La luz de la membrana tilacoide se llama espacio tilacoideo. En la membrana expuesta al estroma se ubican clorofilas participando en la fotosíntesis.

Los pigmentos unidos a diferentes proteínas y lípidos en las membranas de los tilacoides granulares y estromales forman complejos sistemas de proteínas y clorofila llamados fotosistemas. Hay dos tipos de fotosistemas:

Fotosistema I: ubicadas en la región de la membrana del estroma, se encuentran las partículas intramembranosas más pequeñas.

Fotosistema II: ubicado en tilacoides granar, formado por partículas más grandes.

Sistema genético de cloroplasto

El genoma del plastidio consiste en una pequeña molécula de ADN circular, con características muy similares a las de las mitocondrias y bacterias.

El ADN de los plástidos ocurre en grandes cantidades y es más complejo que las mitocondrias. Hay 30 a 200 copias de ADN por orgánulo que contiene aproximadamente 120 genes.
La secuenciación genética de cloroplastos de varias plantas ha llevado a la identificación de muchos de estos genes. Transcriben todo ARN ribosomales que forman los plastoribosomas y 30 tipos diferentes de transportadores de ARN.

Este genoma también codifica 20 proteínas ribosómicas, 30 proteínas de fotosíntesis y algunas subunidades de ARN polimerasa (proteínas involucradas en la expresión génica).

Pero incluso sintetizando sus propias proteínas, aproximadamente el 90 por ciento de las proteínas del cloroplasto están codificadas por los genes nucleares que se importan del citosol al orgánulo.