Cómo los etioplastos se transforman en cloroplastos
Puedes observar que las semillas recién germinadas son amarillas porque los plastidios se desarrollan en etioplastos amarillo pálido en la oscuridad. Los etioplastos encerrados por una doble membrana son usualmente elipsoidales. Son más pequeños que los cloroplastos y miden aproximadamente 3 micrómetros de largo. No hay tilacoides aplanados en el estroma. Su sistema de endomembranas se pliega hacia adentro para formar estructuras tubulares similares a cristales llamadas cuerpo prolamelar.
Aunque carecen de clorofila, son ricos en precursores de clorofila, carotenoides y POR (una enzima). Cuando los etioplastos son expuestos a la luz, el cuerpo prolamelar comienza a desintegrarse. Los precursores de clorofila se convierten en clorofila a través de POR. Las vesículas aumentan en número y se fusionan en tilacoides aplanados. Este es un proceso muy rápido. El Fotosistema I se ensambla en 15 minutos. El Fotosistema II comienza a funcionar en aproximadamente 2 horas. Proteínas como la cadena de transporte de electrones y la ATP sintasa también se ensamblan en 2 a 3 horas. La mayoría de estas proteínas son codificadas por el núcleo celular y entran al estroma a través de proteínas transmembrana en el cloroplasto. Si la planta es colocada en un ambiente oscuro, el cloroplasto se degradará en etioplastos.
Funciones y morfología de los cloroplastos
Los etioplastos se consideran intermedios en la condición oscura. Si son expuestos a la luz solar, los cloroplastos se derivan directamente de proplastidios. Este proceso es similar a la diferenciación de los etioplastos y ya se ha discutido en el párrafo anterior. Los cloroplastos fabrican glucosa a partir de la energía luminosa, el dióxido de carbono y el agua, y liberan oxígeno. La glucosa se convierte en sacarosa y es transportada a otros tejidos, o se sintetiza en almidón que se almacena temporalmente en los cloroplastos. El almidón se descompone durante la noche para proporcionar energía y materiales para las actividades vitales. Además de carbohidratos, aquí también se producen aminoácidos y ácidos grasos.
Algunas algas tienen uno o varios cloroplastos grandes cuyas formas son como tazas, bandas, espirales, etc. Los cloroplastos maduros en las plantas superiores son pequeños elipsoides. Son empujados contra la pared celular por la vacuola central turgente, y cubren la célula como una sola capa. Su tamaño es de aproximadamente 5-10 micrómetros. Cada célula del mesófilo generalmente contiene de 20 a 200 cloroplastos. Se estima que hay asombrosamente 500,000 por milímetro cuadrado en una hoja. Esto aumenta enormemente el área para la fotosíntesis. Los cloroplastos cambian su distribución según la intensidad de la luz. La luz débil los impulsa a distribuirse en la parte superior de las células del mesófilo para recibir más luz solar. Cuando la luz es demasiado fuerte, se ubican en los lados para evitar una entrada excesiva de energía.
Incluso en la misma planta, los cloroplastos difieren en diferentes tejidos
Aunque tanto los tallos como las hojas contienen cloroplastos, su tamaño, abundancia y tilacoides varían enormemente. Cada cloroplasto puede completar independientemente la fotosíntesis en las células del mesófilo de las plantas C3. El tejido en empalizada en la superficie superior de la hoja es el sitio principal de la fotosíntesis. En cada célula del mesófilo en empalizada, los cloroplastos tienen cientos o miles de tilacoides que a menudo están apilados en docenas de grana para mayor área. El tejido esponjoso ubicado en la superficie inferior de la hoja es principalmente responsable del intercambio de gases y la transpiración. Solo pueden utilizar la luz solar residual filtrada por las células superiores, por lo que hay menos cloroplastos y tilacoides. Aunque las células del mesófilo aquí también pueden completar independientemente la fotosíntesis, su eficiencia es menor que la del tejido en empalizada. Los cloroplastos en otras células son aún menos numerosos y su desarrollo está inhibido. No pueden completar la reacción luminosa, pero aún son el centro de la síntesis orgánica.
Las células de plantas C4 solo pueden realizar ciertos pasos de la fotosíntesis. Las células del mesófilo tienen tilacoides altamente desarrollados para la reacción dependiente de la luz, pero su estroma está principalmente involucrado en la fijación del dióxido de carbono en ácido málico. Los tilacoides degenerados en las células de la vaina del haz no son adeptos para absorber energía luminosa, por lo que la principal reacción bioquímica es la liberación de dióxido de carbono del ácido málico y el ciclo de Calvin (ciclo C3). La división del trabajo y la cooperación es una estrategia evolutiva de las plantas C4 para ambientes áridos y de alta temperatura. La vía C4 utiliza el agua y el dióxido de carbono más eficientemente, y la pérdida de energía y carbono disminuye en la fotorrespiración, pero el costo es que se requiere energía adicional para transportar y convertir moléculas de carbono.