Se denomina cloroplasto a un orgánulo presente en las células de las plantas, donde se desarrolla la fotosíntesis (el proceso del metabolismo que permite a determinados organismos sintetizar sustancias orgánicas usando la luz del sol como fuente energética).
Delimitados por dos membranas, los cloroplastos presentan unas vesículas llamadas tilacoides que albergan las moléculas capaces de transformar la energía lumínica procedente de los rayos solares en energía química. Una de estas moléculas es la clorofila.
La membrana externa del cloroplasto tiene una buena cantidad de proteínas llamadas porinas. En la membrana interna, en cambio, las porinas son más reducidas. En el interior del cloroplasto se puede reconocer al estroma, una cavidad donde se fija el dióxido de carbono. Los tilacoides, con la clorofila, los carotenoides y otros pigmentos con capacidad fotosintética, también se encuentran en el interior.
En el cloroplasto también es posible reconocer los plastoglóbulos, protegidos por una membrana que resulta semejante a la que recubre a los tilacoides, de los cuales se desprenden. En los plastoglóbulos se encuentran distintas moléculas orgánicas, entre las cuales son especialmente comunes algunos lípidos. Cabe señalar que aún no se han precisado todas las funciones de las moléculas de los plastoglóbulos.
La fotosíntesis se lleva a cabo en dos fases, cada una desarrollada en distintos sectores del cloroplasto. La llamada fase luminosa se produce en la membrana que rodea a los tilacoides, donde se encuentran los elementos que convierten la energía lumínica en energía química. La fase oscura, por su parte, se genera en el estroma. Allí una enzima se encarga de fijar el dióxido de carbono.
El contenido de la célula se divide en diversos compartimentos y este fenómeno representa un desafío a nivel organizativo debido al concepto conocido como tráfico de proteínas, el cual, en una célula eucariota, regulan:
* las señales de clasificación, un número reducido de aminoácidos que forman un compuesto conocido con el nombre de péptido, que en este caso señala con enzimas lisosómicas del grupo manosa-fosfato las proteínas que son segregadas;
* los receptores que advierten dichas señales y mueven las proteínas en las que se encuentran contenidas a los compartimientos pertinentes.
La importación de proteínas por medio de una o más membranas externas que actúan como límites se da en cuatro organelos celulares: el cloroplasto, el núcleo, los peroxisomas y la mitocondria. Un ejemplo se puede observar en las proteínas que importan dichos organelos en el retículo endoplasmático rugoso, las cuales tienen secuencias de aminoácidos que hacen las veces de «domicilio» para que los receptores ubicados en la membrana externa los reconozcan.
Mientras que en el retículo endoplasmático rugoso la importación de las proteínas se lleva a cabo de forma casi contemporánea a la traducción, en los demás organelos ocurre después de que se completa la síntesis en los ribosomas libres de la matriz citoplasmática (el denominado citosol). En el caso específico de los cloroplastos, las proteínas pueden llegar a una serie de subcompartimentos bien definida: membranas interna y externa de envoltura; espacio intermembranoso; estroma; membrana tilacoidal; luz tilacoide.
Los mecanismos que utiliza el cloroplasto para importar las proteínas son muy parecidos a los de la mitocondria, aunque la evolución de sus translocaciones ha sido diferente.
Es importante mencionar que los cloroplastos están presentes, más allá de las plantas, en ciertos animales que los adquieren a través de distintos procesos, como la cleptoplastia, una endosimbiosis que consiste en que los plastos sean asimilados por los organismos que no los tienen.
La cleptoplastia tiene el objetivo de que los organismos que adquieren los plastos puedan hacer uso de su capacidad autótrofa. Este comportamiento se ha observado en casi todos los moluscos sacoglosos y en ciertos dinoflagelados.
