Membrana del cloroplasto

Los cloroplastos contienen varias membranas importantes, vitales para su función. Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos tienen una envoltura de doble membrana, llamada envoltura del cloroplasto, pero a diferencia de las mitocondrias, los cloroplastos también tienen estructuras de membrana interna llamadas tilacoides. Además, una o dos membranas adicionales pueden encerrar cloroplastos en organismos que sufrieron endosimbiosis secundaria, como los euglénidos y los clorarachniofitos.

Los cloroplastos vienen a través de la endosimbiosis por la absorción de una cianobacteria fotosintética por la célula eucariota, ya mitocondria. A lo largo de millones de años, la cianobacteria endosimbiótica evolucionó estructural y funcionalmente, conservando su propio ADN y la capacidad de dividirse por fisión binaria (no mitóticamente), pero cediendo su autonomía mediante la transferencia de algunos de sus genes al genoma nuclear.

Membranas envolventes

Cada una de las membranas de la envoltura es una bicapa lipídica de entre 6 y 8 nm de espesor. Se ha encontrado que la composición lipídica de la membrana externa es 48 % de fosfolípidos, 46 % de galactolípidos y 7 % de sulfolípidos, mientras que se ha encontrado que la membrana interna contiene 16 % de fosfolípidos, 79 % de galactolípidos y 5 % de sulfolípidos en los cloroplastos de espinaca.

La membrana externa es permeable a la mayoría de los iones y metabolitos, pero la membrana interna del cloroplasto está altamente especializada en proteínas de transporte. Por ejemplo, los carbohidratos son transportados a través de la membrana de la envoltura interna por un translocador de triosa fosfato. Las dos membranas de la envoltura están separadas por un espacio de 10 a 20 nm, llamado espacio intermembrana.

Membrana tilacoide

Dentro de las membranas de la envoltura, en la región llamada estroma, hay un sistema de compartimentos de membrana aplanados interconectados, llamados tilacoides. La membrana tilacoide es bastante similar en composición lipídica a la membrana de la envoltura interna, que contiene 78 % de galactolípidos, 15,5 % de fosfolípidos y 6,5 % de sulfolípidos en los cloroplastos de la espinaca. La membrana tilacoide encierra un único compartimento acuoso continuo llamado luz tilacoide.

Estos son los sitios de absorción de luz y síntesis de ATP, y contienen muchas proteínas, incluidas las involucradas en la cadena de transporte de electrones. Los pigmentos fotosintéticos como las clorofilas a,b,c y algunos otros, por ejemplo, las xantofilas, los carotenoides y las ficobilinas también están incrustados dentro de la membrana granular. Con excepción de la clorofila a, todos los demás pigmentos asociados son "accesorios" y transfieren energía a los centros de reacción de los fotosistemas I y II.

Las membranas de los tilacoides contienen fotosistemas I y II que recolectan energía solar para excitar electrones que viajan por la cadena de transporte de electrones. Esta caída exergónica de energía potencial a lo largo del camino se utiliza para extraer (¡no bombear!) iones de hidrógeno desde la luz del tilacoide hacia el citosol de una cianobacteria o el estroma de un cloroplasto. Se forma un fuerte gradiente de H, lo que permite que se produzca la quimiosmosis, donde la ATP-sintasa transmenbrana tilacoide cumple una doble función como "puerta" o canal para los iones de H y un sitio catalítico para la formación de ATP a partir de ADP + a PO ₄ ion.

Los experimentos han demostrado que el pH dentro del estroma es de alrededor de 7,8, mientras que el de la luz del tilacoides es de 5. Esto corresponde a una diferencia de 600 veces en la concentración de iones H. Los iones H pasan a través de la puerta catalítica ATP-sintasa. Este fenómeno quimiosmótico también ocurre en las mitocondrias.