Cloroplastos são estruturas de membrana nas quais ocorre a fotossíntese. Esse processo em plantas superiores e cianobactérias permitiu que o planeta mantivesse a capacidade de sustentar a vida utilizando dióxido de carbono e reabastecendo a concentração de oxigênio. A própria fotossíntese ocorre em estruturas como os tilacóides. São "módulos" de membrana dos cloroplastos, nos quais ocorrem a transferência de prótons, fotólise da água, glicose e síntese de ATP.
Estrutura de cloroplastos vegetais
Cloroplastos são chamados de estruturas de membrana dupla que estão localizadas no citoplasma de células vegetais e clamidomonas. Em contraste, as células cianobacterianas realizam fotossíntese nos tilacóides, e não nos cloroplastos. Este é um exemplo de organismo subdesenvolvido que é capaz de fornecer sua nutrição através de enzimas fotossintéticas localizadas em saliências do citoplasma.
De acordo com sua estrutura, o cloroplasto é uma organela de duas membranas em forma de bolha. Eles estão localizados em grande número nas células das plantas fotossintéticas e se desenvolvem apenas no caso decontato com a luz ultravioleta. Dentro do cloroplasto está seu estroma líquido. Em sua composição, assemelha-se ao hialoplasma e é composto por 85% de água, na qual os eletrólitos são dissolvidos e as proteínas suspensas. O estroma dos cloroplastos contém tilacóides, estruturas nas quais as fases clara e escura da fotossíntese prosseguem diretamente.
Aparelho hereditário de cloroplasto
Ao lado dos tilacóides estão os grânulos com amido, que é produto da polimerização da glicose obtida pela fotossíntese. Livremente no estroma estão o DNA plastidial junto com ribossomos dispersos. Pode haver várias moléculas de DNA. Juntamente com o aparelho biossintético, são responsáveis por restaurar a estrutura dos cloroplastos. Isso acontece sem usar as informações hereditárias do núcleo da célula. Este fenômeno também permite julgar a possibilidade de crescimento e reprodução independente de cloroplastos no caso de divisão celular. Portanto, os cloroplastos, em alguns aspectos, não dependem do núcleo da célula e representam, por assim dizer, um organismo simbiótico subdesenvolvido.
Estrutura dos tilacóides
Os tilacóides são estruturas de membrana em forma de disco localizadas no estroma dos cloroplastos. Nas cianobactérias, localizam-se completamente em invaginações da membrana citoplasmática, pois não possuem cloroplastos independentes. Existem dois tipos de tilacóides: o primeiro é um tilacóide com um lúmen e o segundo é um lamelar. O tilacóide com um lúmen é menor em diâmetro e é um disco. Vários tilacóides dispostos verticalmente formam uma grana.
Tilacóides lamelares são placas largas que não possuem lúmen. Mas eles são uma plataforma à qual vários grãos estão ligados. Neles, a fotossíntese praticamente não ocorre, pois são necessários para formar uma estrutura forte e resistente a danos mecânicos à célula. No total, os cloroplastos podem conter de 10 a 100 tilacóides com um lúmen capaz de fotossíntese. Os próprios tilacóides são as estruturas elementares responsáveis pela fotossíntese.
O papel dos tilacóides na fotossíntese
As reações mais importantes da fotossíntese ocorrem nos tilacóides. A primeira é a divisão fotólise da molécula de água e a síntese de oxigênio. A segunda é o trânsito de um próton através da membrana através do complexo molecular citocromo b6f e da cadeia de eletrotransporte. Também nos tilacóides, ocorre a síntese da molécula de ATP de alta energia. Este processo ocorre com o uso de um gradiente de prótons que se desenvolveu entre a membrana tilacóide e o estroma do cloroplasto. Isso significa que as funções dos tilacóides tornam possível realizar toda a fase luminosa da fotossíntese.
Fase clara da fotossíntese
Uma condição necessária para a existência da fotossíntese é a capacidade de criar um potencial de membrana. É conseguido através da transferência de elétrons e prótons, devido ao qual um gradiente de H + é criado, que é 1000 vezes maior que nas membranas mitocondriais. É mais vantajoso tirar elétrons e prótons das moléculas de água para criar um potencial eletroquímico em uma célula. Sob a ação de um fóton ultravioleta nas membranas dos tilacóides, isso se torna disponível. Um elétron é eliminado de uma molécula de água, queadquire uma carga positiva e, portanto, para neutralizá-la, é necessário soltar um próton. Como resultado, 4 moléculas de água se decompõem em elétrons, prótons e formam oxigênio.
A cadeia de processos de fotossíntese
Após a fotólise da água, a membrana é recarregada. Tilacóides são estruturas que podem ter um pH ácido durante a transferência de prótons. Neste momento, o pH no estroma do cloroplasto é ligeiramente alcalino. Isso gera um potencial eletroquímico que torna possível a síntese de ATP. Moléculas de trifosfato de adenosina serão posteriormente usadas para as necessidades de energia e a fase escura da fotossíntese. Em particular, o ATP é usado pela célula para utilizar o dióxido de carbono, que é obtido por sua condensação e síntese de moléculas de glicose com base neles.
Na fase escura, NADP-H+ é reduzido a NADP. No total, a síntese de uma molécula de glicose requer 18 moléculas de ATP, 6 moléculas de dióxido de carbono e 24 prótons de hidrogênio. Isso requer fotólise de 24 moléculas de água para utilizar 6 moléculas de dióxido de carbono. Este processo permite liberar 6 moléculas de oxigênio, que mais tarde serão usadas por outros organismos para suas necessidades energéticas. Ao mesmo tempo, os tilacóides são (em biologia) um exemplo de estrutura de membrana que permite o uso de energia solar e um potencial transmembrana com gradiente de pH para convertê-los em energia de ligações químicas.
