Os plastos, também denominados de plastídios, são estruturas normalmente discoides, são orgânulos citoplasmáticos presentes exclusivamente em células de plantas e de algas, originados do processo de diferenciação dos proplastos de acordo com a função celular de cada um.
No interior dos proplastos há: DNA, enzimas e ribossomos, mas não há tilacóides nem clorofila. Os proplastos são capazes de se dividir e são herdados de geração em geração celular, transmitindo-se de pais para filhos pelos gametas.
Os plastos podem ser classificados em:
1- Cromoplastos – quando possuem pigmentos.
2- Leucoplastos – quando são incolores, ou seja, sem pigmentos.
Os cromoplastos são chamados de cloroplastos quando o pigmento presente é a clorofila. Os leucoplastos podem ser: amiloplastos (com amido); oleoplastos (com ácidos graxos) e proteoplastos (com proteínas).
Nas células vegetais que ficam expostas à luz, como as das pétalas das orquídeas ao lado ou folhas, por exemplo, os proplastos crescem e se transformam em cromoplastos ou cloroplastos.
A necessidade de luz para a sua formação explica porque não existem cromoplastos e cloroplastos nas células das partes não iluminadas das plantas, como as das raízes ou as das partes internas dos caules.
Se deixarmos uma semente germinar no escuro, as folhas da planta recém nascida serão amareladas, e em suas células não serão encontrados cloroplastos maduros, mas sim etioplasto.
Cloroplastos.
São organelas celulares presentes em algas e vegetais superiores. Nos vegetais superiores, em geral, possuem a forma de uma lente biconvexa com cerca de 10 mm de diâmetro, nas algas tem formas variadas.
O número de cloroplastos por células é variável, nas células do mesófilo pode haver de 15 a 70 por célula. Ao microscópio óptico (imagem ao lado) cada cloroplasto aparece como um conjunto de pequenos grânulos verdes.
Esse conjunto é denominado de grana. Cada um dos grânulos isoladamente é denominado granum.
Ao microscópio eletrônico de transmissão (imagem abaixo), sua ultraestrutura evidencia que são formados por duas unidades de membrana, sendo a externa lisa e interna é pregueada formando lamelas no interior que em determinados pontos se empilham, formando estruturas cilíndricas que lembram pilhas de moedas.
A área entre as duas membranas é chamada de espaço intermembranar. A membrana externa é muito mais permeável do que a interna, que apresenta uma série de proteínas integrais envolvidas com o transporte.
O interior do cloroplasto é constituído por um material semifluido que se denomina estroma e integra a maior parte do volume do cloroplasto. O estroma contém DNA próprio dos cloroplastos, ribossomos especiais e RNAs também.
Cada empilhamento da membrana interna constitui um granum e cada uma das dobras empilhadas é denominada de tilacóide (do grego thylakos, bolsa), logo, cada granum é formado por um empilhamento de tilacóides (veja esquema abaixo). Nestas regiões é que ocorrem os complexos coletores de luz associados às moléculas de clorofila.
Nos vegetais superiores estão presentes as clorofilas a e b associadas ao caroteno e xantofilas que também captam luz e transferem a energia para as clorofilas.
Nas algas pardas a clorofila aparece associada à fucoxantina e nas algas vermelhas à ficobilina, que também transferem a energia que captam às clorofilas, otimizando o processo.
Curiosidade: Há uma lesma do mar verde, que vive na Nova Inglaterra e Canadá, que é o primeiro animal multicelular conhecido capaz de produzir clorofila a e realizar fotossíntese (imagem abaixo).
Trata-se da espécie Elysia chlorotica, que suga as algas, preferencialmente da espécie Vaucheria litorea, conseguindo incorporar os cloroplastos das algas dentro do citoplasma das células do seu próprio corpo, fotossintetizando.
O que mais surpreende é a descoberta de que esta espécie incorporou a capacidade de sintetizar clorofila, incluindo os genes responsáveis disso no seu próprio DNA. E fez isso tão bem que, inclusive, transmite estes genes aos seus filhos (Blogpaedia).
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Transformação de cloroplastos em leucoplastos:
Muitos cloroplastos vão se transformando à medida que realizam fotossintes porque vão acumulando glicose e esta vai sendo convertida em amido, ácidos graxos ou proteínas. Com o acumulo destas substâncias as membranas vão sendo digeridas e os pigmentos são perdidos, assim o plasto apenas servirá como organela de armazenamento e não terá mais cor.
Cloroplastos e a Fotossíntese:
Virtualmente todos os materiais orgânicos necessários pelas células vivas são elaborados por organismos que realizam fotossíntese.
Eles incluem plantas, algas e muitos tipos de bactérias fotossintetizantes avançadas tais como as cianobactérias.
Em resumo estes organismos utilizam elétrons da água e energia solar para converter o CO2 atmosférico em compostos orgânicos.
De forma resumida se pode descrever a fotossíntese através da fórmula geral:
6CO2 + 6H2O + Luz solar = C6H12O6 + 6O2
Na fotossíntese, são principalmente utilizados os comprimentos de onda 680 e 700 do espectro luminoso.
A fotossíntese ocorre em duas fases: uma nos tilacóides e outra no estroma.
A fase iluminada é realizada por sistemas enzimáticos, que estão presentes nas membranas dos tilacóides.
Alguns destes sistemas estão associados aos pigmentos de clorofila, que captam a energia da luz solar e são denominados como fotossistemas I e II.
Além disso, há uma enzima complexa denominada ATP-sintase que sintetiza ATP a partir do gradiente dos prótons gerado pelos fostossistemas I e II.
Esta fase iluminada nos tilacóides é rápida e tem por objetivo a produção de ATP e a redução de NADP a NADPH para a fase seguinte. Para isto realiza a quebra ou lise da molécula de água para obtenção dos prótons e, como consequência, o oxigênio é liberado para a atmosfera.
A fase lenta ocorre no estroma, onde vários complexos enzimáticos reduzem o CO2, ou seja, ligam hidrogênios a estes átomos, sintetizando glicose. A partir da glicose são sintetizados amido, ácidos graxos e proteínas estabelecendo a base da cadeia alimentar que sustenta todos os ecossistemas.
Referências:
1- ALBERTS, Bruce et al. Fundamentos da Biologia Celular. Porto Alegre, ARTMED, 1999.
2- CELL BIOLOGY http://biologyofcells.blogspot.com/2007/12/chloroplast.html
3- CLAYTON Michael, Microfotografia de células vegetais com cloroplastos. http://botit.botany.wisc.edu/images/130/Ferns/Gametophyte_Images/Chloroplasts_MC.php?highres=true
4- CUNHA, G.F. Animais fazem Fotossíntese? In BLOGPAEDIA, 2010.
5- CUNHA, G.F. Fotossíntese bem resumida? In BLOGPAEDIA, 2008.
6- MOLECULAR EXPRESSIONS – Cell Biology and Microscopy: Chloroplasts http://micro.magnet.fsu.edu/cells/chloroplasts/chloroplasts.html
7- UFMT-BIONET http://www.ufmt.br/bionet/conteudos/15.01.05/cloroplasto.htm
8- UNI-HAMBURG http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/e23/23a.htm
9- VOET, D. et al. Fundamentos de Bioquímica: a vida em nível molecular. 2ª Ed. Porto Alegre, ARTMED, 2008.
10- VOSSEN, Rolf. The very basic compound microscope. http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/indexmag.html?http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artoct09/rv-micro.html
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