Grana: características, estrutura e funções

Os Granas são estruturas que derivam de agrupamento a tilacóide localizado dentro dos cloroplastos de células vegetais . Essas estruturas contêm pigmentos fotossintéticos (clorofila, carotenóides, xantofila) e vários lipídios. Além das proteínas responsáveis ​​pela geração de energia, como a ATP sintetase.

A este respeito, os tilacóides constituem vesículas achatadas localizadas na membrana interna dos cloroplastos. Nessas estruturas, a captação de luz é realizada para reações de fotossíntese e fotofosforilação. Por sua vez, os tilacóides empilhados e formados em granum são imersos no estroma dos cloroplastos.

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Cloroplasto Por Gmsotavio [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ou GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], do Wikimedia Commons

No estroma, as pilhas de tilacóides são conectadas por meio de placas estromais. Essas conexões geralmente vão de um granum através do estroma para o granum vizinho. Por sua vez, a zona aquosa central chamada lúmen tilacóide é envolvida pela membrana tilacóide.

Nas placas superiores estão localizados dois fotossistemas (fotossistema I e II). Cada sistema contém pigmentos fotossintéticos e uma série de proteínas capazes de transferir elétrons. Na grana está localizado o fotossistema II, responsável por capturar a energia da luz durante os estágios iniciais do transporte não-cíclico de elétrons.

Caracteristicas

Para Neil A. Campbell, autor de Biologia: conceitos e relacionamentos (2012), grana são pacotes de energia solar de cloroplasto. Eles constituem os lugares onde a clorofila retém a energia do sol.

Grana – singular, granum – se origina das membranas internas dos cloroplastos. Essas estruturas, na forma de baterias embutidas, contêm uma série de compartimentos circulares, finos e bem compactados: os tilacóides.

Para exercer sua função no fotossistema II, as granas na membrana tilacóide contêm proteínas e fosfolipídios. Além de clorofila e outros pigmentos que capturam luz durante o processo fotossintético.

De fato, os tilacóides de uma grana se conectam com outras grana, formando no cloroplasto uma rede de membranas altamente desenvolvidas semelhantes à do retículo endoplasmático.

Grana é suspenso em um líquido chamado estroma, que possui ribossomos e DNA , usado para sintetizar algumas proteínas que compõem o cloroplasto.

Estrutura

A estrutura do granum é uma função do agrupamento de tilacóides no cloroplasto. A grana é constituída por uma pilha de tilacóides em forma de disco membranoso, submersos no estroma do cloroplasto.

De fato, os cloroplastos contêm um sistema membranoso interno, que nas plantas superiores é designado como grana-tilacóide, que se origina na membrana interna do envelope.

Um número variável de granum é geralmente contado em cada cloroplasto, entre 10 e 100. Os grãos são ligados entre tilacóides estromais, tilacóides intergranais ou, mais comumente, lamelas.

Uma varredura do granum com o microscópio eletrônico de transmissão (MET) permite a detecção de grânulos chamados quantosomes. Esses grãos são as unidades morfológicas da fotossíntese.

Da mesma forma, a membrana tilacoidal contém várias proteínas e enzimas, incluindo pigmentos fotossintéticos. Essas moléculas têm a capacidade de absorver a energia do fóton e iniciar reações fotoquímicas que determinam a síntese do ATP .

Funções

Grana como uma estrutura constituinte de cloroplastos, promove e interage no processo de fotossíntese. Assim, os cloroplastos são organelos de conversão de energia.

A principal função dos cloroplastos é a transformação da energia eletromagnética da luz solar em energia de ligação química . Clorofila, ATP sintetase e ribulose bifosfato carboxilase / oxigenase (Rubisco) participam desse processo.

A fotossíntese tem duas fases:

  • Fase leve, na presença da luz solar, onde ocorre a transformação da energia luminosa em gradiente de prótons, que será utilizado para a síntese de ATP e para a produção de NADPH.
  • Uma fase escura, que não requer a presença de luz direta, no entanto, se requer os produtos formados na fase clara. Esta fase promove a fixação de CO2 na forma de açúcares fosfatados com três átomos de carbono.

As reações durante a fotossíntese são realizadas pela molécula chamada Rubisco. A fase clara ocorre na membrana do tilacoide e a fase escura no estroma.

Fases da fotossíntese

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Fotossíntese (esquerda) e respiração (direita). Imagem da direita tirada da BBC

O processo de fotossíntese atende às seguintes etapas:

1) O fotossistema II quebra duas moléculas de água causando uma molécula de O2 e quatro prótons. Quatro elétrons são liberados para as clorofilas localizadas neste fotossistema II. Além de outros elétrons previamente excitados pela luz e liberados do fotossistema II.

2) Os elétrons liberados passam para uma plastoquinona que os produz ao citocromo b6 / f. Com a energia capturada pelos elétrons, ele introduz 4 prótons dentro do tilacóide.

3) O complexo do citocromo b6 / f transfere os elétrons para uma plastocianina, e isso para o complexo do fotossistema I. Com a energia da luz absorvida pelas clorofilas, ele consegue elevar a energia dos elétrons novamente.

Relacionada a esse complexo está a ferredoxina-NADP + redutase, que modifica o NADP + no NADPH, que permanece no estroma. Da mesma forma, os prótons ligados ao tilacóide e ao estroma criam um gradiente capaz de produzir ATP.

Dessa forma, tanto o NADPH quanto o ATP participam do ciclo de Calvin, que é estabelecido como uma rota metabólica em que o CO2 é fixado pelo RUBISCO. Ela culmina com a produção de moléculas de fosfoglicerato a partir de 1,5-bifosfato de ribulose e CO2.

Outras funções

Por outro lado, os cloroplastos desempenham múltiplas funções. Entre outros, a síntese de aminoácidos, nucleotídeos e ácidos graxos. Bem como a produção de hormônios, vitaminas e outros metabólitos secundários, além de participar da assimilação de nitrogênio e enxofre.

Nas plantas superiores, o nitrato é uma das principais fontes de nitrogênio disponíveis. De fato, nos cloroplastos, o processo de transformação de nitrito em amônio ocorre com a participação da nitrito redutase.

Os cloroplastos geram uma série de metabólitos que contribuem como um meio de prevenção natural contra vários patógenos, promovendo a adaptação das plantas a condições adversas, como estresse, excesso de água ou altas temperaturas. Da mesma forma, a produção de hormônios influencia a comunicação extracelular.

Assim, os cloroplastos interagem com outros componentes celulares, seja através de emissões moleculares ou contato físico, como ocorre entre o granum no estroma e a membrana tilacóide.

Referências

  1. Atlas de Histologia Vegetal e Animal. A célula. Cloroplastos Dept. de Biologia Funcional e Ciências da Saúde. Faculdade de Biologia. Universidade de Vigo Recuperado em: mmegias.webs.uvigo.es
  2. León Patricia e Guevara-García Arturo (2007) Cloroplasto: uma organela chave na vida e no uso de plantas. Biotechnology V 14, CS 3, Indd 2. Recuperado de: ibt.unam.mx
  3. Jiménez García Luis Felipe e Mercador Larios Horacio (2003) Biologia Celular e Molecular. Pearson Education. ISBN do México: 970-26-0387-40.
  4. Campbell Niel A., Mitchell Lawrence G. e Reece Jane B. (2001) Biologia: Conceitos e Relacionamentos. 3ª edição. Pearson Education. ISBN do México: 968-444-413-3.
  5. Sadava David & Purves William H. (2009) Vida: A Ciência da Biologia. 8ª edição. Editorial Panamericana Medica. Bons ares. ISBN: 978-950-06-8269-5.

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