Cloroplasts (2012)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura biologia cel·lular
Año del apunte 2012
Páginas 4
Fecha de subida 22/02/2015
Descargas 3
Subido por

Vista previa del texto

CLOROPLASTS Orgànuls de la família dels plastidis. Tenen un pigment específic, la clorofil·la. Es dóna la fotosíntesi.
Tenen tres sistemes de membrana: – Membrana plastidial externa.
– Membrana plastidial interna. No té crestes.
– Tilacoïde (on es localitzen una sèrie de complexos capaços de captar la llum i captar l'energia dels protons de la llum. L'ATP s'utilitza en la fixació del carboni.
No els costa gairebé res sintetitzar ATP.
Els cloroplasts són bastant grans i tenen color.
TILACOÏDE. Adquireix forma de disc aplegat. Es pensa que és un únic compartiment. No tindrien diferents tilacoides en una cèl·lula. Tenim un únic. És un compartiment tancat.
El cloroplasts té 6 parts: – Membrana plasmàtica externa – Espai intermembrana – Membrana plasmàtica – Estroma – Membrana tilacoidal (que no presenta continuitat am la membrana plasmàtica interna).
Està dins de l'estroma.
– Lumen tilacoidal (dins de la membrana tilacoidal).
La clorofil·la, que la trobem a la membrana tilacoidal, és la molècula capaç de captar llum perquè té els electrons deslocalitzats.
La membrana plasmàtica externa té porines. La membrana plasmàtica interna és la barrera més efectiva. I la membrana tilacoidal és molt impermeable.
Importació de proteïnes al cloroplast Els cloroplasts tenen DNA propi i és més gran que el DNA mitocondrial. Conté més gens.
Moltes de les proteïnes dels cloroplasts són sintetitzades al citosol i han d’estar importades. Aquestes proteïnes han de tenir una senyal, que és una seqüència senyal en l’extrem N-terminal. Té aminoàcids hidroxilats.
Importació de proteïnes a l’estroma Importació de la subunitat petita de l’enzim Rubisco i ensamblatge amb la subunitat gran sintetitzada a l’estroma del cloroplast L’enzim Rubisco és un enzim format per diverses cadenes polipeptídiques.
Cal la informació del cloroplast i la del nucli, que s’ajunten en el cloroplast per formar l’enzim funcional.
Es reconeixen per un sistema de reconeixement anomenats TIC i TOC. El TIC es troba a la membrana plasmàtica interna, mentre que el TOC es troba a la membrana plasmàtica externa.
En aquest reconeixement intervenen xaperones (internes i externes). I hi ha una proteasa que elimina la seqüència senyal i l’enzim es pot plegar.
Importació de proteïnes sintetitzades al citosol fins el lumen tilacoidal Quan s’elimina la senyal, si la proteïna ha d’anar al tilacoide, ha de quedar una 2ª senyal i aquesta és la utilitzada per transportar proteïnes fins els tilacoides.
Hi ha 4 mecanismes diferents pel transport estroma-tilacoide: - Serveixen tant pel lumen com per la membrana tilacoidal.
S’assemblen al sistema d’importació dels bacteris.
Varien en l’energia que utilitzen: l’1 i el 2 utilitzen ATP + gradient electroquímic; el 3 només gradient electroquímic i el 4 no se sap.
Al lumen del tilacoide hi ha un pH àcid i els protons són transportats cap a l’interior del tilacoide.
Importació de 2 proteïnes per les vies SRP-like i TAT SRP-like. Per exemple, la plastocianina, que és la única molècula que està lliure al lumen tilacoidal.
Quan es produeix una importació per la via SRP-like: - La seqüència senyal que té els aminoàcids hidroxilats és reconeguda pel complex TIC i TOC i entren.
Llavors la senyal és eliminada i llavors hi ha 2 senyals. Aquestes són reconegudes pel complex SRP que s’uneix i transporta tot el complex al translucó. Les xaperones cal que mantinguin les proteïnes desplegades.
Per a aquest procés cal ATP i gradient electroquímic! Si destruïm ATP o el gradient electroquímic, el sistema queda bloquejat.
Quan es produeix una importació per la via TAT: - La seqüència que té aminoàcids hidroxilats és reconeguda pel complex TIC i TOC i entren. Llavors la senyal és eliminada i queden exposats 2 residus (RR) que és l’arginina, la 2ª seqüència senyal.
Llavors la proteïna pot adquirir conformació terciària i després ser transportada a l’interior de l’estroma.
Per aquesta importació no cal ATP, només gradient electroquímic per dirigir la translocació! FOTOSÍNTESI Les clorofil·les dels tilacoides són molècules capaces de captar els diferents fotons. Aquesta energía més els protons de l’ hidròlisi de l’aigua s’utilitza amb una cadena de transport electrònic per generar un gradient de protons. Els protons, per tant, s’utilitzen com a forma d’energia. L’energia es transforma en ATP i l’utilitzen els cloroplasts per fixar el carboni en el Cicle de Calvin. Fixar el carboni costa energèticament.
La clorofil·la Si il·luminem els cloroplasts, la clorofil·la s’excita i passa l’energia i la molècula que passa aquesta energia es queda en repòs (en estat basal).
Una de les propietats de la clorofil·la és que són capaces de transferir-se l’energia les unes a les altres (a les clorofil·les veïnes).
Quan les clorofil·les estan als tilacoides, hi ha molècules acceptores d’electrons i d’altres que són reductores d’electrons.
La molècula capaç de donar electrons a la clorofil·la és l’aigua.
Estructura dels fotosistemes Els fotosistemes són sistemes captadors de fotons.
Estructura dels fotosistemes: tenen un complex d’antena i un centre de reacció. Aquest centre de reacció consta de 2 molècules de clorofil·la.
El complex d’antena està format per nombroses clorofil·les i serveix per captar fotons i quan hi incideix llum, la molècula de clorofil·les queda excitada i es va transmetent fins que arriba a les 2 molècules de clorofil·les del centre de reacció (P680). Aquestes 2 molècules cedeixen l’electró d’una elevada energia (NO l’energia!) i elles queden inestables i han de captar un electró d’una altra molècula.
En les plantes superiors hi ha 2 fotosistemes: - Fotosistema 1. Ha de capturar electrons d’una molècula qualsevol.
Fotosistema 2. Té un complex alliberador d’oxigen (O2). Aquest bombeja contínuament electrons d’elevada energia gràcies a l’energia de la llum i que les clorofil·les del centre de reacció recuperen electrons de l’hidròlisi de l’aigua.
Cadenes de transport electrònic i fotosistemes Els electrons que provenen de l’oxigen van de menys poder reductor a més. Aquests electrons adquireixen energia dels fotons de la llum i després sí que aniran de més poder reductor a menys.
Les molècules que envolten a les clorofil·les del centre de reacció permeten cedir electrons.
Quan el fotosistema 2 rep llum, les clorofil·les transmeten energia fins les clorofil·les del centre de reacció i aquestes cedeixen electrons. Llavors, els electrons passen per una cadena de transport d’electrons fins que els electrons arriben al centre de reacció del fotosistema 1 que té el complex d’antena i quan hi incideix llum els electrons són cedits i només poden ser capturats per la cadena de transport. Finalment, els electrons són transportats fins el NADPH.
Els fotosistemes 1 i 2 han d’actuar junts (a la membrana dels tilacoides). El fotosistema 2 actua al grana. El fotosistema 1, també actua al grana però també a les regions que connecten el grana.
En el fotosistema 2: Arriben fotons al complex d’antena i van cap al centre de reacció on cedeixen electrons i aquests són inestables i captures electrons de l’hidròlisi de l’aigua. Llavors les plastoquinones, que porten 1 electró (i ja hi ha un electró fix fent el cicle). Llavors es combinen amb l’electró fix i capta 2 protons que els expulsarà a l’altra banda (al lumen). 1 electró quedarà a la cadena i l’altre passarà. Els electrons arriben a la plastocianina, que és la única molècula no inclosa a la membrana (està lliure) i aquesta transmet l’electró al fotosistema 1. LlAvors, les clorofil·les cedeixen electrons quan queden inestables i agafen l’electró de la plastocianina i s’utilitzen aquests electrons. Això fa que el lumen del tilacoid sigui més àcid. I el complex F0F1 serveix per sintetitzar l’ATP.
Fixació del CO2 Cada àtom de carboni es fixa per separat! Mai es combinen 6 àtoms de carboni per fixar glucosa.
El CO2 es fixa per l’enzim RUBISCO. Agafa ribulosa (molècula de 5 carbonis) i la carboxila (+1C). Llavors la molècula es divideix en dos, deixant llavors dues molècules de 3 carbonis. El carboni del CO2 està en una de les dues molècules.
Per fixar una molècula de glucosa (6 cicles) calen: - 18 ATP 12 NADPH La fixació del carboni és més costosa energèticament que l’alliberació del carboni. Però les plantes NO gasten energia pròpia sinó que gasten energia llumínica. Això ho poden fer mentre hi hagi aigua i llum.
Fotorespiració [Les vies C3 (zones temperades)] Al mateix temps que es produeix la fixació del CO2, el mateix enzim rubisco, en certes condicions, és capaç de fer el contrari. Aquest enzim rubisco pot catalitzar dues reaccions: - Amb una elevada [CO2]  Produeix la fixació del CO2 Amb una baixa [CO2]  produeix la fotorespiració (on es desprenen carbonis). En aquest procés no intervenen només cloroplasts, també mitocondris i peroxisomes.
Quan la concentració de CO2 és molt baixa als tilacoides, es produeix la fotorespiració on una molècula de 5 carbonis es trenca i queda un grup de 3 carbonis i un altre de 2 carbonis on 2 es poden ajuntar i desprendre 1 carboni.
Via C4 Són aquelles plantes que es troben en zones amb un clima diferent, per exemple, les zones tropicals, molt caluroses on les plantes tenen el estomes tancats.
Els estomes conecten l’exterior de la planta amb l’interior. Si estiguessin oberts, s’evaporaria l’aigua.
Si les plantes tenen els estomes tancats, el CO2 només pot passar travessant les cèl·lules. Es fa per gradient, com a l’aire, la concentració de CO2 és molt petita, primer es fixa el CO2 en una molècula i reaccionen per formar oxalacetat (que és una molècula de 4 carbonis) i aquesta comença un cicle: l’oxalacetat és transformat en malat i aquest sí que pot travessar i, per tant, el malat allibera CO2.
És un bombeig continu de CO2 que permet realitzar la fotosíntesi i no la fotorespiració. Si no hi hagués bombeig de CO2 s’activaria la fotorespiració.
En les CAM C4, hi ha una especialització de les cèl·lules que davant certes condicions impedeixen que s’activi el procediment de la fotorespiració.
Plantes CAM Són les plantes del desert.
Tenen els estomes oberts a la nit.
Acumulen malat a la nit (s’acumula als vacúols).
El malat deixa anar CO2 (a la nit) perquè entri al Cicle de Calvin.
...