CLOROPLASTO struttura:

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Floriano Aurelio Castaldo
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1 CLOROPLASTO struttura: o matrice Funzione: Fotosintesi sintesi di zuccheri utilizzando l energia luminosa (consumo di CO 2 e H 2 0 ed emissione di O 2 )

2 FOTOSINTESI 6 CO H 2 O + Luce C 6 H 12 O O 2 due fasi:

3 FOTOSINTESI 6 CO H 2 O + Luce C 6 H 12 O O 2 Fase luminosa: TRASDUZIONE DI ENERGIA. L energia luminosa, viene captata dalla clorofilla sui tilacoidi e trasformata in energia chimica, mediante la sintesi di ATP e la riduzione del NADP + ossidato in NADPH ridotto, utilizzando acqua e liberando ossigeno. Fase al buio (ciclo di Calvin): FISSAZIONE DEL CARBONIO. L ATP e il NADP forniscono l energia chimica e il potere riducente per sintetizzare glucosio a partirte da CO 2. note: NADP= coenzima ossidoriduttivo nicotinammide adenina dinucleotide fosfato. Ossidazione, quando un elemento subisce una sottrazione di elettroni. Riduzione, quando un elemento subisce l acquisizione di uno o più elettroni.

4 CLOROPLASTO struttura: A Amido: riserva più importante di zuccheri nelle piante, equivalente al glicogeno delle cellule animali

CLOROPLASTO forma: I cloroplasti sono presenti in tutti organismi vegetali e sono localizzati nelle cellule dei tessuti esposti alla luce (foglie, fusti erbacei, gemme, boccioli di fiori, frutti

5 CLOROPLASTO forma: I cloroplasti sono presenti in tutti organismi vegetali e sono localizzati nelle cellule dei tessuti esposti alla luce (foglie, fusti erbacei, gemme, boccioli di fiori, frutti acerbi ecc.). Hanno un diametro di circa 4-6 µm. In una cellula vegetale si possono avere fino a cloroplasti. La forma dei cloroplasti varia; nelle alghe sono solitamente allungati, possono essere nastriformi, spiraliformi; nelle piante superiori sono ellissoidali.

GENOMA DEI CLOROPLASTI MOLECOLA CIRCOLARE CIRCA 100 GENI SUDDIVISI IN DUE GRUPPI: -geni per la sintesi di RNA - geni per la sintesi delle proteine sulle membrane dei tilacoidi.

6 GENOMA DEI CLOROPLASTI MOLECOLA CIRCOLARE CIRCA 100 GENI SUDDIVISI IN DUE GRUPPI: -geni per la sintesi di RNA - geni per la sintesi delle proteine sulle membrane dei tilacoidi. Analogamente a quanto avviene nei mitocondri: Alcune delle proteine sono codificate dal DNA nucleare, sintetizzate nel citoplasma e poi trasportate nel cloroplasto. Atre proteine, invece, sono codificate e nel DNA plastidiale e sintetizzate nel cloroplasto stesso.

7 I cloroplasti fanno parte dei PLASTIDI Sistema di organuli avvolti da una doppia membrana. Svolgono diverse funzioni, sono altamente specializzati, subiscono un processo di maturazione e possono evolvere da una forma all altra.

8 PLASTIDI Proplastidi: organuli piccoli e indifferenziati che maturando danno origine ai plastidi elencati sotto. Il differenziamento di un proplastidio può essere determinato da vari fattori; luce, temperatura, ormoni, sostanze nutritive, genoma ecc. Cloroplasti: contengono i tilacoidi con la clorofilla, pigmento fotosintetico, che da il colore verde alle piante Cromoplasti: privi di tilacoidi, contengono pigmenti non fotosintetici, si trovano nei fiori e nei frutti Leucoplasti : privi di tilacoidi e di pigmenti, sono quindi plastidi incolori, essi accumulano sostanze di riserva, a seconda del contenuto si distinguono diversi sottotipi: Amiloplasti: accumulano amido Lipidoplasti: accumulano lipidi Proteoplasti: accumulano proteine

9 CROMOPLASTI Si formano ex novo da proplastidi, oppure per degenerazione da cloroplasti verdi (es. maturazione della frutta). In tal caso la struttura interna, a maturità, degenera, perde il sistema delle membrane tilacoidali. La clorofilla si degrada e compaiono altri pigmenti colorati. Nei cromoplasti maturi si trova un basso contenuto di RNA, di proteine e un numero limitato di ribosomi. Colorazione dei cromoplasti è dovuta a diversi pigmenti: -arancione: carotene (carota, arancia) - gialla: xantofille (limone) - rossa: licopene (pomodoro). Localizzazione: in molti fiori (es. ranuncolo), frutti (pomodori) ed organi di riserva (es. carota) e nelle foglie senescenti.

10 da cloroplasto a cromoplasto La trasformazione da cloroplasto a cromoplasto comporta: 1. Demolizione della clorofilla; 2. Demolizione delle proteine enzimatiche coinvolte nella fotosintesi; 3. Scomparsa del sistema lamellare; 4. Comparsa di gocce lipidiche o di cristalli con pigmenti.

11 SENESCENZA Le foglie autunnali perdono progressivamente il colore verde e ingialliscono, perché la clorofilla viene degradata e si accumulano i carotenoidi. Cloroplasti Cromoplasti

12 Cromoplasti Funzione vessillare di richiamo per insetti e animali impollinatori. Cloroplasti Cromoplasti

13 Maturazione dei frutti Cloroplasti Cromoplasti

14 CROMOPLASTI DI PEPERONI peperoni verdi peperoni maturi

15 LEUCOPLASTI Plastidi incolori, con funzione di riserva. Gli AMILOPLASTI corrispondono a deposito di amido della pianta. Si trovano nei parenchimi amiliferi dei semi, fusti; radice e frutti; hanno struttura molto più semplice di quello di un cloroplasto e sono ricchi di enzimi per la sintesi e la degradazione dell AMIDO.

16 AMILOPLASTI In organi e tessuti non fotosintetizzanti con funzioni di riserva (radici, fusti, semi, frutti) (quasi) privi di sistema tilacoidale Lo stroma e quasi completamente occupato d amido

17 AMILOPLASTO

18 Talora gli amiloplastisi si trasformano in cloroplasti Amiloplasti Cloroplasti

clorofilla. Questi si chiamano ezioplasti e le piante vengono definite eziolate.

19 ezioplasti EZIOPLASTI Quando i tessuti destinati a divenire fotosintetici crescono in assenza di luce, i proplastidi non riescono ad evolvere in cloroplasti, allora restano in uno stadio immaturo e privo di clorofilla. Questi si chiamano ezioplasti e le piante vengono definite eziolate. Quando piante eziolate vengono esposte alla luce del sole, gli ezioplasti evolvono in cloroplasti e sviluppano la clorofilla. cloroplasti

20 EZIOPLASTI Nelle foglie di piante germogliate al buio i proplastidi non evolvono in cloroplasti ma restano in uno stadio intermedio con accumulo di protoclorofillide (precursore della clorofilla) associata a protilacoidi. cloroplasti ezioplasti

21 Teoria dell origine endosimbionte dei cloroplasti

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22 Struttura dei cianobatteri I cianobatteri, sono procarioti che si contraddistinguono per l'abbondante presenza di lamelle tilacoidi, un complesso sistema di lamelle parallele, prodotto per invaginazioni della membrana plasmatica, dove si accumulano i pigmenti fotosintetici e dove si svolge la fotosintesi.

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