As granas são estruturas que surgem do agrupamento do tilacóide localizado dentro dos cloroplastos das células vegetais. Essas estruturas contêm pigmentos fotossintéticos (clorofila, carotenóides, xantofila) e vários lipídeos. Além das proteínas responsáveis pela geração de energia, como a ATP-sintetase.
Nesse sentido, os tilacóides constituem vesículas achatadas localizadas na membrana interna dos cloroplastos. Nessas estruturas, a captura de luz é realizada para reações de fotossíntese e fotofosforilação. Por sua vez, os tilacóides empilhados e granum estão embutidos no estroma dos cloroplastos.
Cloroplasto. Por Gmsotavio, do Wikimedia Commons
No estroma, as pilhas de tilacóides são conectadas por lâminas estromais. Essas conexões geralmente vão de um granum através do estroma até o granum vizinho. Por sua vez, a zona aquosa central chamada lúmen do tilacóide é circundada pela membrana do tilacóide.
Dois fotossistemas (fotossistema I e II) estão localizados nas pratas superiores. Cada sistema contém pigmentos fotossintéticos e uma série de proteínas capazes de transferir elétrons. O fotossistema II está localizado no grana, responsável por capturar a energia da luz durante os primeiros estágios do transporte não cíclico de elétrons.
Caracteristicas
Para Neil A. Campbell, autor de Biology: Concepts and Relationships (2012), grana são feixes de energia solar do cloroplasto. Eles são os lugares onde a clorofila retém a energia do sol.
O grana - singular, granum - origina-se das membranas internas dos cloroplastos. Essas estruturas vazadas em forma de pilha contêm uma série de compartimentos estreitos e circulares compactados: os tilacóides.
Para exercer sua função no fotossistema II, o grana dentro da membrana tilacóide contém proteínas e fosfolipídios. Além da clorofila e outros pigmentos que captam a luz durante o processo fotossintético.
Na verdade, os tilacóides de um grana conectam-se com outro grana, formando dentro do cloroplasto uma rede de membranas altamente desenvolvidas semelhantes às do retículo endoplasmático.
Grana está suspensa em um líquido chamado estroma, que contém ribossomos e DNA, usados para sintetizar algumas proteínas que compõem o cloroplasto.
Estrutura
A estrutura do granum é função do agrupamento dos tilacóides dentro do cloroplasto. Grana é composta por uma pilha de tilacóides membranosos em forma de disco, submersos no estroma do cloroplasto.
De fato, os cloroplastos contêm um sistema membranoso interno, que nas plantas superiores é denominado grana-tilacóides, que se origina na membrana interna do envelope.
Em cada cloroplasto há geralmente um número variável de granum, entre 10 e 100. Os grãos estão ligados entre si por tilacóides do estroma, tilacóides intergranais ou, mais comumente, lamelas.
Um exame do granum com o microscópio eletrônico de transmissão (TEM) permite detectar grânulos chamados de quantosomes. Esses grãos são as unidades morfológicas da fotossíntese.
Da mesma forma, a membrana tilacóide contém várias proteínas e enzimas, incluindo pigmentos fotossintéticos. Essas moléculas têm a capacidade de absorver a energia dos fótons e iniciar as reações fotoquímicas que determinam a síntese de ATP.
Recursos
Grana como estrutura constituinte dos cloroplastos, promove e interage no processo de fotossíntese. Assim, os cloroplastos são organelas de conversão de energia.
A principal função dos cloroplastos é a transformação da energia eletromagnética da luz solar em energia de ligações químicas. A clorofila, a ATP sintetase e a ribulose bisfosfato carboxilase / oxigenase (Rubisco) participam desse processo.
A fotossíntese tem duas fases:
- Uma fase leve, na presença de luz solar, onde ocorre a transformação da energia da luz em um 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, porém, requer os produtos formados na fase clara. Esta fase promove a fixação de CO2 na forma de açúcares fosfato com três átomos de carbono.
As reações durante a fotossíntese são realizadas pela molécula chamada Rubisco. A fase clara ocorre na membrana tilacóide e a fase escura no estroma.
Fases da fotossíntese
Fotossíntese (esquerda) e respiração (direita). Imagem à direita tirada da BBC
O processo de fotossíntese cumpre as seguintes etapas:
1) O fotossistema II quebra duas moléculas de água, criando uma molécula de O2 e quatro prótons. Quatro elétrons são liberados para as clorofilas localizadas neste fotossistema II. Removendo outros elétrons previamente excitados pela luz e liberados do fotossistema II.
2) Os elétrons liberados passam para uma plastoquinona que os dá ao citocromo b6 / f. Com a energia capturada pelos elétrons, ele introduz 4 prótons dentro do tilacóide.
3) O complexo citocromo b6 / f transfere os elétrons para uma plastocianina, e esta para o complexo do fotossistema I. Com a energia da luz absorvida pelas clorofilas, consegue elevar novamente a energia dos elétrons.
Relacionado a este complexo está a ferredoxina-NADP + redutase, que modifica o NADP + em 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 se estabelece como uma via metabólica onde o CO2 é fixado pela RUBISCO. Culmina na produção de moléculas de fosfoglicerato a partir da ribulose 1,5-bisfosfato e CO2.
Outras funções
Por outro lado, os cloroplastos desempenham várias 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.
O nitrato é uma das principais fontes de nitrogênio disponível nas plantas superiores. De fato, nos cloroplastos, o processo de transformação do nitrito em amônio ocorre com a participação da nitrito-redutase.
Os cloroplastos geram uma série de metabólitos que contribuem como meio de prevenção natural contra diversos 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 por meio de emissões moleculares, seja por contato físico, como ocorre entre o grânulo do estroma e a membrana do tilacóide.
Referências
- Atlas of Plant and Animal Histology. A célula. Cloroplastos Dept. de Biologia Funcional e Ciências da Saúde. Faculdade de Biologia. Universidade de Vigo. Recuperado em: mmegias.webs.uvigo.es
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