Los cloroplastos son orgánulos unidos a la membrana presentes en plantas verdes y algas. Contienen clorofila, el bioquímico utilizado por las plantas para la fotosíntesis, que convierte la energía de la luz en energía química que potencia las actividades de la planta. Además, los cloroplastos contienen ADN y ayudan a un organismo a sintetizar proteínas y ácidos grasos. Contienen estructuras parecidas a discos, que son membranas llamadas tilacoides.

Fundamentos del cloroplasto

Los cloroplastos miden de 4 a 6 micras de longitud. La clorofila dentro de los cloroplastos hace que las plantas y las algas se vuelvan verdes. Además de las membranas tilacoides, cada cloroplasto tiene una membrana externa e interna, y algunas especies tienen cloroplastos con membranas adicionales. El líquido similar a un gel dentro de un cloroplasto se conoce como estroma. Algunas especies de algas tienen una pared celular entre las membranas interna y externa compuesta de moléculas que contienen azúcares y aminoácidos. El interior del cloroplasto contiene varias estructuras, incluidos los plásmidos de ADN y los ribosomas, que son pequeñas fábricas de proteínas.

Estructura de los tilacoides

Los tilacoides flotan libremente dentro del estroma del cloroplasto. En las plantas superiores, forman una estructura llamada granum que se asemeja a una pila de monedas de 10 a 20 de alto. Las membranas conectan diferentes grana entre sí en un patrón helicoidal, aunque algunas especies tienen grana flotante. La membrana tilacoidal está compuesta por dos capas de lípidos que pueden contener moléculas de fósforo o azúcar. La clorofila está incrustada directamente en la membrana del tilacoide, que encierra el material acuoso conocido como la luz del tilacoide.

Fotosíntesis

El componente clorofílico de un tilacoide hace posible la fotosíntesis. El proceso comienza con la división del agua para crear una fuente de átomos de hidrógeno para la producción de energía, mientras que el oxígeno se libera como un producto de desecho. Esta es la fuente del oxígeno atmosférico que respiramos. Los pasos siguientes usan los iones de hidrógeno liberados, o protones, junto con el dióxido de carbono atmosférico para sintetizar el azúcar. Un proceso llamado transporte de electrones produce moléculas de almacenamiento de energía como ATP y NADPH. Estas moléculas potencian muchas de las reacciones bioquímicas del organismo.

Chemiosmosis

Otra función de los tilacoides es la quimiosmosis, que ayuda a mantener un pH ácido en la luz del tilacoide. En la quimiosmosis, el tilacoide utiliza parte de la energía proporcionada por el transporte de electrones para mover los protones de la membrana al lumen. Este proceso concentra el recuento de protones en la luz por un factor de aproximadamente 10,000. Estos protones contienen energía que se usa para convertir ADP en ATP. La enzima ATP sintasa ayuda a esta conversión. La combinación de cargas positivas y la concentración de protones en la luz del tilacoide crea un gradiente electroquímico que proporciona la energía física necesaria para la producción de ATP.