Cloroplastos

CLOROPLASTOS
• Organelos citoplasmáticos
encargados de llevar a
cabo el proceso de
fotosíntesis tanto en las
células eucarióticas
vegetales, en algas y en
algunos protistas.
FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 1

ROSSI
CLOROPLASTOS
• MORFOLOGIA : De color verde.
• Visibles al M.óptico, algo más grandes que una mitocondria,
tamaño
oscila entre 10 a 20µ.
• Forma:
- plantas superiores : usualmente discoidal,
- algas y protistas verdes : ligeramente variada como :
Spirogyra acintados helicoidales,
Ulothrix de brazalete , y
Chlamydomonas de taza.

ROSSI
CLOROPLASTOS
• NUMERO : Promedio de 40
cloroplastos / célula;en algas
a menudo uno sólo.
• DISTRIBUCION: Se
distribuyen dentro de la célula
según la energía luminosa.
• A  intensidades luminosas se
dispersan de tal manera de
presentar la máxima área de
superficie, mientras que a 
intensidades luminosas se
agregan totalmente, a nivel de
las paredes y se cubren
mutuamente.
ROSSI
CLOROPLASTOS
• MOVIMIENTOS: Experimentan desplazamientos y
deformaciones por acción de las corrientes
citoplasmáticas o ciclosis.
• FUNCIONES: Son cruciales para el metabolismo de

las plantas.
• Sitio de reducción del CO2 y su asimilación en
carbohidratos, aa, ácidos grasos y compuestos
terpenoides.
• Sitio de reducción de nitrato y de sulfato y su
asimilación como aa.
ROSSI
CLOROPLASTOS
• BIOGENESIS : A partir de los
proplastidios, los que:
• se multiplican en las c. meristemáticas
• son esféricos o cilíndricos de 2 a 4u;
• compuestos por una m. interna, una m.
externa y un pequeño espacio estromal que
contiene DNA y plastoribosomas.
• No presenta las proteínas del Complejo
Colector de Luz, ni clorofilas, ni sistemas
transportadores de e-, ni vesículas
tilacoideas.
• se diferencian a cloroplastos al ser
expuestos a la luz por 8 horas a 3 días,
según las especies.
ROSSI
CLOROPLASTOS

ROSSI
CLOROPLASTO

ROSSI
CLOROPLASTO

ROSSI
CLOROPLASTOS
ESTRUCTURA INTERNA
• Al M. electrónico:
• - envoltura con 2 membranas una externa y otra
interna ambas con un espesor de 60 Å.
• - tilacoides o sacos aplanados de una m. interna con
un espesor de 70Å; se agrupan en pilas de 8 a 10
tilacoides formando la grana.
• En un cloroplasto podemos encontrar de 40 a 60 granas.
• Pueden aparecer separados como en las plantas de
maíz, caña de azúcar o algas rojas, se les denomina en
este caso : cloroplastos sin grana.
ROSSI
• Las membranas del cloroplastos CLOROPLASTOS
determinan 2 espacios: ESTRUCTURA
• 1) el espacio intermembrana con
INTERNA
un espesor entre 100 a 200Å y
• 2) el espacio intratilacoide con un
espesor de 100Å.
• Ambos espacios están separados,
salvo en el momento de
diferenciación del cloroplasto a
partir de un proplastidio.
• -el estroma formado por una
sustancia la cual rodea a
diversas estructuras como,
plastoglóbulos granos de almidón,
fibrillas de ADN y
platorribosomas.
ROSSI
CLOROPLASTOS
MEMBRANAS DE LA ENVOLTURA
COMPOSICION QUIMICA :
• LIPIDOS : 60% del total y son del tipo :
• galactolípidos:
digalactosildiacilglicerol (DGDG) predomina en la m. externa.
monogalactosildiacilglicerol(MGDG) predomina en la m. interna.
DGDG MGDG
ROSSI
CLOROPLASTOS
• Fosfolípidos:
fosfatidilcolina (PC) sólo en la cara externa de la m. externa.
fosfatidilglicerol (PG)> fosfolípido en la m. interna.
• Sulfolípidos en ambas m.:
sulfoquinovosildiglicérido (SQDG).
SQDG
• Carotenoides en  proporción: violaxantina (más abundante).
• Protoclorofilida,clorofilida( cantidades). Sin clorofilas.
• Prenilquinonas: -tocoferol y plastoquinona 9
• Esteroles  cantidades.
ROSSI
CLOROPLASTOS
• PROTEINAS : 40% del total. Se agrupan en 2

categorías :
• a) Glicosiltransferasas: Catalizan síntesis de
glicolípidos de las membranas. Son enzimas localizadas
en la membrana interna de la envoltura.
• b) Proteínas transportadoras : La membrana
externa es permeable a las moléculas y a iones. La
membrana interna con transportadores específicos:

ROSSI
CLOROPLASTOS
MEMBRANAS DE
LA ENVOLTURA
• 1. Transportador Pi :
Exporta el C fijado bajo
la forma de triosa-P del
cloroplasto hacia el citosol
para que participe en la
síntesis de sacarosa y en el
metabolismo celular.

ROSSI
CLOROPLASTOS
MEMBRANAS DE
LA ENVOLTURA
• 2. Transportador
dicarboxilato:
Transferiere 1 par
de e- del NADPH
formado en el
estroma, al NAD+ o
al NADP+ los cuales
son reducidos.

ROSSI
CLOROPLASTOS:
• 3. Transportador glicolato : permite la salida del
glicolato del cloroplasto.
• 4. Transportador glicerato : permite el transporte del
glicerato producido por fotorespiración al interior del
cloroplasto,donde es fosforilado a ácido 3 PG.
• 5. Transportador de glucosa y de maltosa permite
la salida de la glucosa y la maltosa formada por degradación
hidrolítica del almidón del cloroplasto.
• 6. Transportador de ATP/ADP: Transporta ATP desde
el citosol hacia el estroma. Podría ser un rol que abastecería al
cloroplasto con ATP generado por glicólisis o respiración
durante los períodos de oscuridad.
ROSSI
CLOROPLASTOS
MEMBRANA DEL TILACOIDE
• PROTEINAS: 50%. Son
de tipo hidrófobo,
pudiendo ser de 3 tipos:
• a)Complejos
clorofila-proteína: Lo
constituyen los 2
Fotosistemas y las antenas
o Complejos Colectores de
luz (Light Harvesting
Center o LHC).
ROSSI
CLOROPLASTOS
• b)Constituyentes de la cadena fotosintética de transporte
de e-:
• i)Transportadores sólo de electrones: metaloproteínas:
- Citocromo f: grupo prostético Hemo contiene Fe.
- Citocromo b6 ó b563: grupo prostético Hemo contiene Fe.
- Ferredoxina: grupo prostético contiene 2 átomos de S y 2 átomos de
Fe.
• ii)Transportadores de protones y electrones:
- Plastoquinona: posee una cadena hidrófoba de 9 unidades de isopreno.
-Complejo Ferredoxina NADP+ reductasa: flavoproteína cuyo grupo
prostético es el FAD . Realiza la transferencia de electrones y protones
al NADP+.
• c) ATP sintetasa responsable de la fotofosforilación: Cataliza
la formación de ATP.
ROSSI
CLOROPLASTOS:
COMPOSICION QUIMICA
• LIPIDOS: 38%.
• Hay 5 clases: el MGDG ( 50%), el DGDG, SQDG,
PG y PC.
• PIGMENTOS: 12%.
• Tienen la propiedad de absorber la energía
lumínica gracias a sus dobles enlaces
conjugados.
• A nivel de plantas superiores son de 2 tipos:
• Clorofilas
• Carotenoides
ROSSI
CLOROPLASTOS:
• -CLOROFILAS:10%.
Son complejos de porfirinas-
Mg. Tipos: a,b,c y d. Formadas
por un núcleo porfirínico
tetrapirrólico con un átomo de
Mg en el centro; y un 5to anillo o
ciclopentanona. Los 2 ácidos
propiónico del núcleo están
esterificados por el metanol y el
otro a nivel del 4to anillo con una
cadena hidrocarbonada de fitol
embebida en la membrana del
tilacoide. La clorofila a difiere de
la b por las naturaleza del
radical en la posición 3 del anillo
II: clorofila a :un grupo metilo, y
clorofila b :un grupo formilo.

ROSSI
CLOROPLASTOS
• - CAROTENOIDES: 2%.
• Son de origen terpenoide que pueden ser de color amarillo o anaranjado.
Los hay de 2 tipos: Los carotenos formados de C e H únicamente, y las
xantófilas que además contienen O en su molécula.
• El más abundante es el ß-caroteno presenta una cadena con dobles enlaces
conjugados.
• Tienen como función:
• colector de la energía luminosa, y
• protegen a la clorofila contra la fotooxidación por el O2.

ROSSI
CLOROPLASTOS: ESTROMA
• PROTEINAS : En su mayoría enzimas. Se clasifican en
2 grupos:
• las que permiten la reducción del CO2,de nitrato y de
sulfato en moléculas orgánicas y
• las que permiten la Rp, la Tc y la Td de la información
del cloroplasto.
• La más abundante es la Ribulosa 1-5 Bifosfato
Carboxilasa-Oxigenasa (RUBISCO) que representa la
mitad de las proteínas del estroma.

ROSSI
CLOROPLASTOS: ESTROMA
• ACIDOS NUCLEICOS : ADN y ARN.
• ADN cloroplástico: Es circular con 2 cadenas complementarias
de polinucleótidos.Longitud entre 45-55  , y entre 120,000 a
160,000 pares de bases(pb), dependiendo de las especies. Cada
cloroplasto posee de 10 a 30 copias idénticas de ADN
cloroplástico.
• IONES : Mg, fosfato.
• MOLECULAS ORGANICAS : azucares, y ácidos.
• PLASTORRIBOSOMAS : 70 S. Son más pequeños que los del
citoplasma Sintetizan cerca del 50% de la masa proteica soluble
en las hojas verdes.
• INCLUSIONES : granos de almidón y plastoglóbulos de
plastoquinona.
ROSSI
RUTAS DE SINTESIS DE PROTEINAS DEL
CLOROPLASTO

ROSSI
RUTA DE IMPORTACION DE PROTEINAS
DENTRO DEL CLOROPLASTO

ROSSI
RUTA DE IMPORTACION DE PROTEINAS
DENTRO DEL CLOROPLASTO

ROSSI
FLUJO DE ENERGIA
• La energía del Sol, llega a la Tierra en forma de luz, u otras formas de
radiación.
• Del 100 % del total de radiación solar incidente sólo una pequeña
fracción es captada por las hojas de las plantas verdes.
• Del total de energía solar que llega a la Tierra que equivale a 3,000x10 21
julios(J) por año; la biosfera capta mediante la fotosíntesis, sólo una
milésima parte, o sea unos 3x1021 J por año.
• El CO2 fijado por la fotosíntesis se estima en 200,000 millones de

toneladas de carbono al año. Solamente la décima parte es fijada por
las plantas terrestres, el resto lo fijan las algas y microorganismos que
prosperan en el mar cerca de la superficie.
• El O2 generado por la fotosíntesis es suficiente para renovar todo el O 2

de la atmósfera cada 2,000 años.
ROSSI
FLUJO DE ENERGIA

ROSSI
FLUJO DE
ENERGIA
• Rango total de longitud de
onda() de radiación
electromagnética a partir
de los rayos cósmicos de
onda corta a las ondas de
radio de onda larga.

ROSSI
FLUJO DE
ENERGIA
• A  por debajo de 380 nm del
espectro electromagnético, la
energía es conocida como
radiación ultravioleta(UV). A 
más cortas, están los rayos X
(10 a 0.1nm), los rayos  (0.1 a
0.001nm) y los rayos cósmicos
(<0.001nm).
• En el otro extremo del espectro,
la energía por encima de 760
nm se conoce como radiación
infraroja (760nm a 0.01cm),
luego están las
microondas(0.01cm a algunos
cms) y las ondas de radio (de
algunos cms a >100m).

ROSSI
FLUJO DE ENERGIA
• La luz visible (LV) es un pequeño sector del
espectro. La  de la LV oscila a partir del rango
cercano a 400 hasta cerca a los 700 nm.

ROSSI
FLUJO DE ENERGIA
• La energía que proporciona una mol de fotones en la
región del infrarojo, o la región de las microondas o de
las ondas de radio es muy pequeña para ser utilizada en
los tipos de eventos fotoquímicos que ocurren en la
fotosíntesis.
• Por otro lado la luz ultravioleta y los rayos X poseen
demasiada energía que provoca un daño en las
proteínas y ácidos nucléicos e induce mutaciones que
casi siempre son letales.
• Por lo tanto sólo la región de la luz visible puede
ser usada en el proceso fotosintético.
ROSSI
LUZ VISIBLE
• Es una forma de radiación
electromagnética.
• Se caracteriza por su .
• Constituída por un haz de
fotones que tienen un
desplazamiento
ondulatorio en el espacio.
• La energía de los fotones depende de la  por lo tanto cada fotón
tiene una cantidad de energía definida.
• La energía de un fotón es proporcional a la frecuencia del campo
electromagnético, así: e = hv donde:
h = cte. de Planck = 1.58x10-34 cal-s
v = frecuencia = c/ c= vel.de la luz(el vacío)=3x10-17ns/s
 = longitud de onda
ROSSI
LUZ VISIBLE
• Para  de 680 nm. (luz roja) : e = 4.74x10-17/680 cal
• Por lo tanto la energía de un fotón es muy pequeña
• Pero un haz de fotones o 1 quantun equivale a una mol de fotones a
680nm y su energía equivaldrá a : E =Ne
• donde: N= # de Avogadro: 6.023 x 1023 moléculas ó fotones/mol
• E = 41.98 Kcal/mol  42 Kcal/mol de fotones a 680 nm aprox.
• Para una mol de fotones a 400 nm (luz violeta) la energía

equivaldrá a :
• E  71 Kcal/mol de fotones a 400 nm aprox.
• Por lo tanto se concluye:
a < longitud de onda la energía que contiene es >.

ROSSI
LUZ VISIBLE

ROSSI
LUZ VISIBLE
• Cuando un fotón de
una cantidad de energía
adecuada impacta en
la molécula de clorofila
a, el e- de la orbita
basal salta a un orbital
de > energía (estado
excitado) en un lapso de
10-15 seg.
• Posteriormente el e-
regresa al estado basal
con desprendimiento de
energía en forma de
calor y de luz de <
energía.
ROSSI
LUZ VISIBLE
• Existen 2 estados
excitados principales
para la molécula de
clorofila a. Segundo estado
singlete
• La absorción de luz roja
Conversiones
(680nm) conduce la A internas
b
molécula al de menor
s Primer estado
pero a la vez el más o
F
l
singlete
u
importante de los niveles r
denominado primer c o
r
i e
Estado triplete
estado excitado singlete. ó
s
c
e
Este estado se n n Fosforescencia
c
correlaciona con el i
a Estado basal
estado basal, donde los e-
están apareados.
ROSSI
LUZ VISIBLE
• A partir de este nivel los
e- caen al subnivel, más
bajo del estado de
singlete a través de Segundo estado
singlete
pequeñas transiciones
A Conversiones
que separan los b
internas
subniveles rotacionales s
Primer estado
o F
y vibracionales. r
l
u
singlete
• Cada una de estas c o

i r
transiciones es tan ó
e
s Estado triplete
pequeña que la  n
c
e
Fosforescencia
n
asociada con ellas no se c
i
perciba como radiación, a Estado basal
sino como calor.

ROSSI
LUZ VISIBLE
• Este proceso es
denominado de
Conversión Interna, Segundo estado
singlete
puesto que resulta
Conversiones
en la disipasión de A internas
b
la energía recibida s Primer estado
F
como calor, la cual o l
u
singlete
r
contribuye sólo c o
r
para el movimiento i e
s Estado triplete
ó c
cinético de las n
e
n Fosforescencia
c
moléculas pero no i
a Estado basal
para la fotoquímica.
ROSSI
LUZ VISIBLE
• La luz azul (440nm)
promueve que los e-
de la molécula de Segundo estado
singlete
clorofila a, alcancen
Conversiones
niveles de excitación A
internas
más elevados que el b Primer estado

s F
primer estado o
l
u
singlete
excitado singlete r o
c r
alcanzando el i
e
s
c
Estado triplete
segundo o tercer ó e
n Fosforescencia
n c
estado singlete. i
a Estado basal

ROSSI
LUZ VISIBLE
• A partir de aquí
estos e- retornan al
primer estado Segundo estado
singlete
singlete, pasando
Conversiones
por la misma serie A internas
de subniveles de b
Primer estado
s F
cada estado o l
u
singlete
excitado, disipando r o
c r
la energía absorbida i
e
s
c
Estado triplete
ó
como calor por n
e
n Fosforescencia
c
conversión interna. i
a Estado basal

ROSSI
LUZ VISIBLE
• Una vez que se alcanza
el subnivel más bajo del
primer estado singlete
el e- puede pasar al Segundo estado
singlete
estado excitado de
Conversiones
triplete, donde los e- se A
internas
caracterizan por no b
Primer estado
s
estar apareados; por lo o
F
l
singlete
u
tanto éste estado triplete r
c o
no se alcanza por i
r
e
Estado triplete
s
absorción directa por ó c
n e
Fosforescencia
parte de las moléculas n
c
i
que se encuentran en el a Estado basal
estado basal.

ROSSI
LUZ VISIBLE
• El estado de triplete es metaestable, es decir es
un estado en el cual la molécula de clorofila
puede permanecer por un tiempo largo. Hay
considerable evidencia que moléculas en el
estado de triplete existen dentro del cloroplasto,
en una concentración muy baja del orden de 1
molécula de clorofila en 10 millones.

ROSSI
FLUORESCENCIA
• Proceso por el cual se produce la emisión de luz durante
la transisión del estado singlete directamente al estado
basal. Es extremadamente rápido : lapso de 10-12 s.
• Normalmente hay una pequeña disminución de energía
entre la absorsión y la reemisión y por lo tanto la  de
la luz fluorescente es ligeramente > que la de la luz
absorbida.
• El pequeño aumento en la  es debida a la pérdida de
energía por conversión interna.

ROSSI
FLUORESCENCIA
• La fluorescencia constituye para la planta un fenómeno
enteramente derrochador de energía, sin embargo la
magnitud de dicho fenómeno es muy pequeño. Por cada
100 fotones absorbidos, sólo de 3 a 6 fotones son
reemitidos.
• La fluorescencia de la clorofila en solución, por otro
lado es completamente brillante, puesto que el, proceso
que normalmente conduce la energía de excitación de la
fotosíntesis se encuentra interrumpido.

ROSSI
FLUORESCENCIA
• La fluorescencia de la clorofila es invariablemente roja,
aún si la luz excitante es azul, verde o amarilla. La luz
fluorescente es emitida en la transisión desde el primer
estado singlete, y las moléculas promovidas a estados
mayores de excitación por fotones más energéticos
deben de disipar parte de su energía como calor antes de
poder fluorecer.

ROSSI
FOSFORESCENCIA
• Proceso por el cual se produce la emisión de luz durante
la transisión del estado de triplete al estado basal. Es más
lento que la fluorescencia : lapso de 10-4 a 10 s o más
luego de la absorción del fotón original.
• Se caracteriza por que luego de una pérdida de energía

por conversión interna, la  de la luz fosforescente
emitida es mucho > que la de la luz absorbida.
• Aunque el estado de triplete puede alcanzarse en plantas

iluminadas, este proceso no ha sido observado en células
vivas.
ROSSI
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE LA
ENERGIA
O2
SOL
Compuestos
orgánicos trabajo
energía
química
Autótrofos Heterótrofos
calor
C02
H20
Amoníaco

ROSSI 48

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FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 2

• FUNCIONES: Son cruciales para el metabolismo de

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FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 8

• PROTEINAS : 40% del total. Se agrupan en 2

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 13

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FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 15

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 20

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 21

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 22

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• El CO2 fijado por la fotosíntesis se estima en 200,000 millones de

• El O2 generado por la fotosíntesis es suficiente para renovar todo el O 2

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FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 31

• Para una mol de fotones a 400 nm (luz violeta) la energía

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 34

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 35

• Cada una de estas c o

perciba como radiación, a Estado basal

sino como calor.

más elevados que el b Primer estado

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 40

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FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 42

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 43

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 44

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 45

FISIOLOGIA VEGETAL - LUIS 46

• Se caracteriza por que luego de una pérdida de energía

• Aunque el estado de triplete puede alcanzarse en plantas

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