I cloroplasti: sede della fotosintesi clorofilliana

Cosa sono i cloroplasti?

I cloroplasti sono organelli caratteristici delle piante e delle alghe eucariotiche. I cloroplasti contengono la clorofilla, se osservati al microscopio ottico appaiono di colore verde.

Nei cloroplasti avviene la fotosintesi clorofilliana.

*Figura 1: Cellule con cloroplasti nelle foglie di Elodea canadensis, osservazione al microscopio ottico. [Fonte wikimedia.org]*

I cloroplasti si trovano, generalmente, nelle parti esposte alla luce e possono essere numerosi, come nelle piante superiori, o singoli, come nelle piante inferiori. In base alla specie vegetale considerata, presentano forma e grandezza differenti.

Inoltre, secondo la teoria endosimbiontica, gli organelli in questione si sarebbero originati da una simbiosi tra cianobatteri ed organismi ameboidi eterotrofi.

Così come i mitocondri, presentano DNA circolare e si duplicano tramite una semplice scissione dai cloroplasti preesistenti.

Sviluppo

Derivano dalla differenziazione dei proplastidi. I proplastidi si differenziano, in base alle necessità della pianta, in:

cromoplasti (nei petali dei fiori);
leucoplasti (nei tessuti di riserva);
cloroplasti (nelle foglie).

Il fattore fondamentale che consente la differenziazione del proplastidio in cloroplasto è la presenza della luce, difatti, al buio, i proplastidi non sono in grado di dare origine ai cloroplasti, ma agli ezioplasti.

Gli ezioplasti, contenenti un pigmento giallo precursore della clorofilla, esposti alla luce si sviluppano regolarmente in cloroplasti e la clorofilla viene sintetizzata a partire dal suo precursore.

Figura 2: Schema inerente allo sviluppo dei cloroplasti a partire dai proplastidi. [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plastids_types_it.svg] — *Figura 2: Schema inerente allo sviluppo del cloroplasto a partire dai proplastidi. [Fonte wikimedia.org]*

Cloroplasto struttura

Gli organelli fotosintetici presentano solitamente una forma rotondeggiante o lenticolare, hanno un diametro di 2-10 µm ed uno spessore di circa 1 µm.

Essi presentano una membrana esterna, permeabile a numerose molecole, ed una membrana interna, maggiormente selettiva. Le due membrane non sono connesse tra loro, ma separate dallo spazio intermembrana.

Il fluido all’interno del cloroplasto prende il nome di stroma e contiene enzimi, granuli di amido, ribosomi e DNA circolare. È nello stroma che avviene il ciclo di Calvin, ossia la fase oscura della fotosintesi.

All’interno dello stroma troviamo i tilacoidi, dischi appiattiti impilati uno sopra l’altro che insieme formano i grani dei tilacoidi, collegati tra loro da porzioni di membrana: le lamellae stromatiche. Nei tilacoidi invece, avviene la fase luminosa del processo fotosintetico.

Figura 3: Struttura del cloroplasto. — *Figura 3: Struttura cloroplasto [Fonte https://it.123rf.com]*

Cloroplasti funzione

Negli eucarioti fototrofi i cloroplasti sono gli organelli dove avviene la fotosintesi clorofilliana. Per fotosintesi clorofilliana si intende un processo biochimico che consente di sintetizzare carbonio organico a partire da energia luminosa e carbonio inorganico.

Grazie alla clorofilla è possibile catturare l’energia solare e trasformarla in energia chimica (ATP e NADPH), usata a sua volta per produrre glucosio a partire dall’anidride carbonica atmosferica.

La fotosintesi consta di due fasi: la fase luminosa e la fase oscura (o ciclo di Calvin).

La fase luminosa avviene nei tilacoidi, viene assorbita energia solare producendo ATP e NADPH usate in seguito. Durante questa fase avviene anche la fotolisi dell’acqua liberando così ossigeno;
La fase oscura (o ciclo di Calvin) avviene nello stroma. Utilizzando l’energia chimica prodotta dalla fase luminosa, il carbonio inorganico (presente nell’anidride carbonica) viene trasformato in molecole di carbonio organico come il glucosio.