2.07 – Cloroplasti

2.07 – Cloroplasti

Ultima modifica: 02/07/2023

I cloroplasti sono organuli cellulari che fanno parte della famiglia dei plastidi, presenti esclusivamente nelle cellule vegetali. La scoperta e la comprensione dei cloroplasti sono state progressivamente sviluppate nel corso della storia.

• Nel XIX secolo, il biologo svizzero Julius von Sachs svolse ricerche pionieristiche sulla fisiologia delle piante e sull’assorbimento della luce da parte delle foglie. I suoi studi sull’importanza della clorofilla nella fotosintesi hanno gettato le basi per la comprensione dei cloroplasti come organuli centrali nel processo di conversione dell’energia solare in energia chimica nelle piante.

• Negli anni ’60, le scoperte di Richard Hill e collegate alle ricerche di Otto Warburg e Paul Karrer sugli enzimi e sui pigmenti fotosintetici hanno contribuito a una migliore comprensione delle molecole coinvolte nella fotosintesi e nella struttura dei cloroplasti.

• Negli anni ’70, i progressi nella microscopia elettronica consentirono di ottenere immagini ad alta risoluzione dei cloroplasti, rivelando la loro complessa struttura interna e i componenti distinti, come i tilacoidi e lo stroma.

I cloroplasti fanno parte della famiglia dei plastidi e questi comprendono:

• cromoplasti:
  • contengono i pigmenti rossi e sono organuli cellulari 
• I leucoplasti:
  • Incolori 
  • Contengono sostanze di riserva (Es.: amidi e grassi) 
  • Sono senza pigmenti 
• I cloroplasti
  • Gli amiloplasti 
  • Sono presenti solo nelle cellule vegetali 

COSA CONTENGONO? 

I cloroplasti sono organuli cellulari altamente specializzati presenti esclusivamente nelle cellule vegetali. La loro struttura complessa è fondamentale per il loro ruolo nella fotosintesi clorofilliana, il processo attraverso il quale le piante convertono l’energia solare in energia chimica.

Presentano:

• Membrana esterna: I cloroplasti sono circondati da una membrana esterna composta da un doppio strato di fosfolipidi. Questa membrana delimita l’organello e regola il passaggio delle molecole tra il cloroplasto e il citoplasma circostante.

• Membrana interna: All’interno della membrana esterna si trova la membrana interna dei cloroplasti, che è altamente selettiva e regola il flusso di molecole all’interno e all’esterno del cloroplasto. La membrana interna contiene una serie di complessi proteici che svolgono un ruolo chiave nella produzione di ATP durante la fotosintesi.

• Tilacoidi: All’interno dei cloroplasti, la membrana interna forma una serie di sacche appiattite chiamate tilacoidi. I tilacoidi sono impilati per formare grana, che sono visibili al microscopio e conferiscono ai cloroplasti un aspetto caratteristico. La membrana dei tilacoidi contiene le molecole di clorofilla, i pigmenti verdi che assorbono l’energia luminosa necessaria per la fotosintesi.

• Stroma: I tilacoidi sono immersi in una sostanza gelatinosa chiamata stroma, che riempie lo spazio tra i tilacoidi e la membrana interna del cloroplasto. Lo stroma contiene enzimi, proteine e altre molecole coinvolte nella fase luce-indipendente della fotosintesi. È in questa fase che l’energia chimica prodotta nella fase luminosa viene utilizzata per convertire il biossido di carbonio in glucosio e altre molecole organiche.

• DNA e ribosomi: I cloroplasti contengono il proprio DNA circolare, noto come DNA cloroplastico o cpDNA. Questo DNA contiene i geni necessari per la sintesi di alcune proteine coinvolte nella fotosintesi e nella funzione dei cloroplasti. I cloroplasti hanno anche i propri ribosomi, chiamati ribosomi cloroplastici, che sono responsabili della sintesi delle proteine all’interno dell’organello.

PERCHÉ I CLOROPLASTI SONO IMPORTANTI?

I cloroplasti svolgono un ruolo fondamentale nella fotosintesi clorofilliana, un processo attraverso il quale le piante convertono l’energia solare in energia chimica. La fotosintesi clorofilliana si compone di due fasi principali:

1. Fase luminosa o luce-dipendente: Questa fase si svolge nei tilacoidi dei cloroplasti. Durante questa fase, le molecole di clorofilla catturano l’energia luminosa e la convertono in energia chimica sotto forma di ATP (adenosina trifosfato) e NADPH (nicotinamide adenina dinucleotide fosfato ridotto).
2. Fase buia o luce-indipendente: Questa fase avviene nello stroma dei cloroplasti. Qui, l’ATP e il NADPH prodotti nella fase luminosa vengono utilizzati per sintetizzare glucosio e altre molecole organiche a partire dal biossido di carbonio.

La fotosintesi svolta dai cloroplasti è fondamentale per il mantenimento della vita sulla Terra, poiché fornisce ossigeno e rappresenta la principale fonte di energia per la maggior parte degli ecosistemi.