5. Plastidi

CLOROPLASTI

Fotosinteticamente

INATTIVI

CROMOPLASTI

CLOROPLASTO

Plastidio fotosintetico nelle alghe verdi e nelle piante terrestri. Nelle altre alghe

vi sono variazioni strutturali che hanno importanza tassonomica: rodoplasti,

feoplasti.

Il cloroplasto nelle alghe ha diverse forme e dimensioni; nelle piante superiori

numerosi sono quelli di forma lenticolare, 4-10 m.

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BOTANICA

È formato da:

Involucro: formato da due unità di membrana, separa lo stroma dal

 citoplasma e regola la comunicazione tra i due comparti;

Stroma: matrice liquida in cui sono immersi: DNA circolare, ribosomi 70S,

 enzimi (fase oscura della fotosintesi, sintesi dell’amido, ecc.), inclusi

(goccioline di lipidi – plastoglobuli; granuli di amido primario);

Sistema tilacoidale: complesso sistema di membrane che organizzano

 sacculi tra loro interconnessi. Le membrane fotosintetiche formano

sacculi appiattiti (tilacoidi) e in tal modo delimitano un ambiente acquoso

separato dallo stroma (lumen). I tilacoidi possono essere impilati tra loro

a formare i grana, oppure liberi con entrambe le superfici esposte verso

lo stroma (tilacoidi intergrana o stromatici).

FOTOSINTESI

È un processo endoergonico che immagazzina l’energia luminosa nei legami

chimici di composti organici (zuccheri).

6CO + 6H O C H O + 6O



2 2 6 12 6 2

Nella fotosintesi si distinguono due fasi (entrambe avvengono nel cloroplasto):

1. Fase luminosa: la luce viene catturata e convertita in forme utili per la

cellula (ATP e NADPH);

2. Fase oscura: l’ATP e il NADPH forniscono l’energia per l’organicazione del

carbonio, ovvero la sintesi di zuccheri.

La cattura della luce è possibile grazie a molecole capaci di assorbire

determinate lunghezze d’onda dello spettro visibile.

Pigmenti fotosintetici:

- Carotenoidi: caroteni, xantofille;

- Clorofille: clorofilla a, clorofilla b, clorofilla c;

- Ficobiline: ficocianina, ficoeritrina.

La clorofilla a si trova in tutti i vegetali capaci di fotosintesi ossigenica (i

cianobatteri e i fotoautotrofi eucarioti). Le forme più primitive di fotosintetici

sono invece anossigeniche e si trovano nei batteri fotosintetici. Tutti gli altri

pigmenti coadiuvano la clorofilla a nella cattura della luce = pigmenti

accessori. I pigmenti, associati a proteine, sono parte integrante delle

membrane tilacoidali. Il corredo pigmentario di un organismo vegetale è tipico

del gruppo sistematico al quale appartiene e riflette uno specifico adattamento

ala luce disponibile. Poiché nessuno pigmento assorbe la luce verde, questa

viene riflessa: per questo motivo le foglie ci appaiono verdi. I pigmenti

accessori catturano l’energia luminosa e la traferiscono, passando di pigmento

in pigmento, fino a una molecola speciale di clorofilla a capace di effettuare la

reazione di fotolisi dell’acqua:

2H O O + 4H + 4e

+ -



2 2

Con l’energia fornita dalla luce, la molecola d’acqua viene scissa:

- Gli ioni H sono accumulati nel lume tilacoidale e forniranno l’energia per

+

produrre ATP e ADP;

- Gli elettroni sono traferiti tramite una catena di trasportatori fino al

NADP che viene ridotto a NADPH;

+

- L’O viene liberato come sottoprodotto.

2

ATP e NADPH rappresentano le due forme attraverso le quali l’energia ottenuta

dalla luce può essere impiegata per organicare il carbonio fase oscura



2

BOTANICA

La fase oscura è dovuta all’attività di numerosi enzimi stromatici (il primo

enzima è la proteina più abbondante sulla Terra: il ribulosio bisfosfato

carbossilasi-ossigenasi = RuBisCO). La serie di reazioni è detta ciclo di Calvin-

Benson (coinvolge diversi zuccheri che vengono riagganciati di reazione in

reazione). Per ottenere una molecola di glucosio il ciclo deve essere percorso 6

volte.

L’attività fotosintetica comporta un progressivo aumento della concentrazione

di zuccheri nel cloroplasto. Gli zuccheri sono osmoticamente attivi e

richiamerebbero acqua all’interno del cloroplasto fino a farlo scoppiare. Il

glucosio viene condensato in forma di amico. I granuli di amido primario

all’interno dello stroma del cloroplasto rappresentano il prodotto visibile della

fotosintesi.

AMILOPLASTI E AMIDO

Dall’attività fotosintetica la pianta ricava tutti gli scheletri carboniosi che userà

come elementi strutturali o come riserva di energia. La riserva energetica più

frequente nelle piante superiori è l’amido. L’amido viene accumulato in organi

non fotosintetici grazie alla fotosintesi avvenuta nelle foglie.

Leucoplasti sono incolori (assenza di pigmenti fotosintetici); non svolgono la



fotosintesi; sono metabolicamente attivi; sono specializzati nella funzione di

riserva: amido – amiloplasti, lipidi – lipidoplasti, proteine – proteinoplasti.

Amiloplasto quasi privo del sistema tilacoidale; lo stroma è quasi



completamente occupato da amido; metabolicamente attivo. L’amido è un

polimero dell’⍺-glucosio: legami ⍺- (1,4), ramificazioni ⍺-(1,6). Il legame di tipo

⍺ impone alla catena di glucosio una curvatura (angolo di legame tra due

residui successivi di glucosio) per cui la molecola si ripiega a elica. Colorazione

con liquido di Lugol (blu-violetto).

1. Produzione di zuccheri e formazione di amido primario

2. Idrolisi amido primario e formazione di saccarosio

3. Trasporto del saccarosio agli organi di riserva

4. Sintesi di amido secondario

L’amido che si forma negli amiloplasti deriva dalla condensazione di molecole

di glucosio prodotte precedentemente dall’attività fotosintetica: amido

secondario. Viene deposto in granuli, cristallizza in modo cicliclo (presenza di

striature) attorno a una regione chiamata ilo. Forma, dimensioni, struttura

dell’ilo e evidenza delle striature rappresentano atrettante caratteristiche che

permettono di identificare la specie da cui l’amido proviene.

CROMOPLASTO

Non è fotosintetico, assenza di clorofilla. Lo stroma è occupato da diversi tipi di

strutture contenenti carotenodi. Il metabolismo è legato alla sintesi dei

carotenoidi. Il colore impartito dai cromoplasti dipende dalla composizione in

carotenoidi che li caratterizza. I cromoplasti si trovano nei fiori e nei frutti con

funzione vessillare, ma anche in altri organi, es. radice. La maturazione dei

frutti si accompagna spesso alla transizione del colore da verde a

rosso/aranciato. In questo caso i cromoplasti prendono origine dai cloroplasti:

degradazione della clorofilla, demolizione del sistema tilacoidale, sintesi di

carotenoidi.

DIFFERENZIAMENTO DEI PLASTIDI

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