Los carotenoides son un tipo de pigmentos en cromoplastos y cloroplastos de plantas superiores. Frutas maduras y flores son el mejor material para observarlos. Hojas envejecidas se vuelven amarillas en otoño porque la clorofila se degrada y los carotenoides ocultos son visibles ahora.
Función de cromoplastos: atracción de animales, antioxidantes
Su tarea principal es sintetizar y almacenar los carotenoides solubles en grasa. Están distribuidos en flores, frutas, hojas, y algunas raíces de plantas, dando colores vibrantes a estas partes. Por ejemplo, tomates rojos, zanahorias naranjas, y maíz amarillo contienen diferentes tipos de carotenoides. Una teoría sugiere que los cromoplastos brillantes en plantas con flores atraen insectos y aves para la polinización y dispersión de semillas. Estos pigmentos se acumulan fácilmente en la cadena alimentaria. Si consumes una gran cantidad de vegetales y frutas naranjas o amarillas como zanahorias, naranjas, y calabazas durante un largo período, la piel se volverá amarilla, ya que una gran cantidad de carotenoides lipofílicos se acumulan en la grasa subcutánea. Carotenoides de algas (que no son producidos en cromoplastos) también son la razón de la coloración roja o naranja de flamencos, salmones, y langostas.
Como las plantas no pueden buscar refugio como los animales para evitar fotones de alta energía en la luz solar, han evolucionado pigmentos que absorben radiación dañina. Los carotenoides son pigmentos accesorios en la transferencia de energía lumínica. A medida que pasan a través de cientos de clorofilas y carotenoides, los fotones con longitudes de onda de 400-700 nanómetros (luz visible) se degradan a 700 o 680 nanómetros en el centro de reacción donde son absorbidos por el fotosistema precisamente.
Durante la fotosíntesis, los electrones de alta energía que se filtran fácilmente resultan en especies reactivas de oxígeno, que roban electrones de todo lo que les rodea y destruyen funciones biológicas. Son neutralizados por estos pigmentos para reducir el estrés oxidativo y el daño celular. Además, humanos y animales que consumen vegetales y frutas ricos en estos pigmentos, como zanahorias, tomates, y pimientos, obtienen beneficios antioxidantes. Comparado con la vitamina C soluble en agua, los carotenoides solubles en grasa tienen una vida media larga que varía de varios días a semanas. Las enfermedades crónicas, la inflamación, y la salud de la piel pueden mejorar. Los carotenoides también son precursores de la vitamina A.
Morfología y diferenciación de los cromoplastos
Son orgánulos altamente heterogéneos y tienen varias formas en diferentes plantas. El sistema de membranas en la matriz es reticular, lamelar, y tubular. También hay pigmentos cristalinos. La diferenciación de los cloroplastos es la vía predeterminada para los cromoplastos, pero es raro desarrollarse directamente a partir de proplastidios. Los cromoplastos en tomates han sido ampliamente estudiados. Los tomates cambian de blanco a verde y luego a rojo cuando están completamente maduros. En este proceso, los proplastidios se diferencian en leucoplastos no pigmentados, que luego se diferencian en cloroplastos verdes. Durante la maduración, las membranas tilacoidales se desintegran y la clorofila comienza a desaparecer. Los plastoglóbulos comienzan a aparecer en la matriz del plastidio y gradualmente se agrandan. El primer pigmento sintetizado es fitoeno. Luego se transforma en licopeno, el intermediario en otras vías de síntesis de carotenoides. En los tomates completamente maduros, los tilacoides y grana desaparecen por completo, y sus cromoplastos están llenos de plastoglóbulos y cristales de carotenoides en forma de aguja. Las grandes células de tomate en la parte carnosa pueden contener hasta 2000 cromoplastos.