cloroplasto
Plastidio che contiene la clorofilla. I c. si trovano singoli o numerosi nelle cellule delle parti della pianta esposte alla luce; mancano nelle oloparassite, nelle saprofite (funghi, batteri ecc.) e nei Cianobatteri. Sono di forma e grandezza differenti nelle diverse specie, per lo più lenticolari dalle Briofite in su, con forma a nastro, stellata, reticolata nelle piante inferiori.
I tre tipi di plastidi presenti nelle piante, i cromoplastidi contenenti pigmenti, gli amiloplastidi contenenti amido e gli elaioplastidi contenenti oli e lipidi, presentano lo stesso tipo di DNA e derivano da piccoli organelli circondati da membrana, chiamati proplastidi. Il processo della formazione dei c. (biogenesi) è stimolato dalla luce: con l’esposizione a questa il proplastidio aumenta di dimensioni e la membrana più interna delle due che lo circondano forma delle vescicole, che poi si dispongono in pile nelle strutture denominate grana (d in fig.). Le proteine e i pigmenti di clorofilla necessari per la fotosintesi vengono prodotti nel c. appena formato e subito localizzati nelle membrane tilacoidi che formano i grana o nello stroma (a in fig.) che li circonda. Ricerche al microscopio elettronico hanno evidenziato due tipi fondamentali di c.: lamellari (b in fig.), contenenti soltanto lamelle continue, e granulari, nei quali si hanno lamelle dello stroma, meno dense, e lamelle dei grani o tilacoidi (c in fig.).
La genetica molecolare ha fornito numerose informazioni sulla struttura del DNA dei c., detto cpDNA, e sulla localizzazione dei geni la cui organizzazione varia fra le diverse specie di piante e alghe. Nelle piante più evolute i cpDNA variano nelle dimensioni da 120 a 160 chilobasi, mentre nelle alghe verdi, a eccezione di Acetabularia (2000 chilobasi), variano da 85 a 292 chilobasi. Nelle 200 specie di piante in cui è stato caratterizzato, il cpDNA ha una forma circolare chiusa, anche se non si può escludere, per alcune specie, una disposizione lineare. Il corredo genico essenziale e comune comprende geni che codificano gli RNA ribosomiali, gli RNA transfer, alcune proteine ribosomiali, vari peptidi dei fotosistemi che sono coinvolti nella cattura della luce solare, la subunità catalitica dell’enzima ribulosio 1,5-difosfatocarbossilasi e 4 subunità di una RNA-polimerasi specifica di questo organello. La maggior parte dei cpDNA ha una coppia di grandi regioni ripetute e invertite che contengono geni per gli RNA ribosomiali.
A livello molecolare, l’esposizione del c. alla luce comporta la trascrizione di numerosi geni. Una speciale classe di proteine pigmentate, chiamate fitocromi, sembra mediare questa e altre risposte alla luce. Assorbendo energia luminosa, i fitocromi acquistano la capacità di indurre altre proteine a stimolare la trascrizione di geni coinvolti nella biogenesi del cloroplasto. La formazione dei c. e la conservazione della loro struttura e funzione durante la vita di una pianta dipendono dall’espressione coordinata di geni nucleari e cloroplastici e dall’interazione dei loro prodotti proteici; questo è spiegabile se si tiene conto dell’origine endosimbiontica dei c. e dei mitocondri.