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Estroma

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de estroma

O estroma geralmente refere -se ao espaço interno cheio de líquidos de cloroplastos ao redor dos tilacóides e grana. Inicialmente, pensava -se que o estroma simplesmente forneceria suporte para os tilacóides pigmentados. No entanto, agora se sabe que o estroma contém amido, DNA e ribossomos de cloroplasto, bem como todas as enzimas necessárias para reações independentes da luz da fotossíntese, também conhecidas como ciclo de Calvin.

Derivado da palavra grega para cobertura de camada ou cama, o estroma também pode se referir a outras estruturas de suporte, como os tecidos conjuntivos nos órgãos ou no tecido fúngico que carrega esporos.

Estrutura do estroma cloroplasto

O exame microscópico do cloroplasto revela certas características óbvias. É feito de uma membrana externa e uma rede complexa de membranas internas, formando pilhas de estruturas semelhantes a disco chamadas grana. Diferentes grana são conectados entre si através de extensões membranosas.

As membranas internas contêm clorofila e outros pigmentos fotossintéticos envolvidos na colheita de energia luminosa. Sua aparência citológica óbvia e a presença de pigmentos primários concederam importância à membrana interna, grana e seus tilacóides componentes. No entanto, quando a membrana externa do cloroplasto foi quebrada, verificou -se que a fixação e a redução do carbono pararam. Em outras palavras, a matriz ou estroma aquoso transparente, que parecia apenas apoiar as subestruturas pigmentadas, parecia desempenhar um papel importante na fotossíntese.

Os cloroplastos evoluíram de procariontes de vida livre que formaram uma relação endossimbiótica com algumas células eucarióticas. Portanto, o estroma continua a conter DNA e ribossomos para realizar a síntese de proteínas. Essas proteínas incluem aquelas que são importantes nas reações independentes da luz da fotossíntese, bem como reações que corrigem minerais inorgânicos, como nitratos em moléculas orgânicas.

Função do estroma cloroplasto

O cloroplasto é uma organela incomum, porque realiza a atividade mais importante da célula vegetal, além de conter seu próprio genoma. Vários genes necessários para sua função também foram integrados ao genoma nuclear. Portanto, ele precisa ser capaz de modificar sua atividade metabólica para complementar o trabalho da célula. O estroma é essencial para isso, porque não apenas contém as enzimas necessárias para a fixação do carbono, mas também gerencia a resposta do cloroplasto às tensões celulares e a sinalização entre várias organelas. Ele desempenha um papel importante nas reações dependentes da luz e independentes da luz da fotossíntese. Sob estresse extremo, o estroma pode se seletir seletivamente autofagia sem destruir as estruturas membranosas internas e moléculas de pigmento. Protrusões semelhantes ao dedo do estroma, que não contêm tilacóides também são vistas como estão intimamente associadas ao núcleo e ao retículo endoplasmático, contribuindo para mecanismos regulatórios sofisticados.

Função na fotossíntese

O estroma começa a desempenhar um papel na fotossíntese quando a energia da luz capturada pelas moléculas de pigmento é convertida em energia química através de uma cadeia de transporte de elétrons.

Os fotosystems I e II (PSI e PSII) na membrana do tilaquóide contêm pigmentos que podem aproveitar a energia luminosa e usá -la para liberar elétrons de alta energia. Esses elétrons se movem através de várias proteínas ligadas à membrana, como o complexo do citocromo B6F ou a plastoquinona (PQ), onde ocorrem reações simultâneas de oxidação e redução (redox). Essas reações colhem parte da energia do elétron, além de bombear prótons contra seu gradiente de concentração do estroma no lúmen tilacóide. Quando esses prótons fluem de volta ao estroma, a ação de uma ATP sintase ligada à membrana alimenta a formação de moléculas de ATP. O PSI também está envolvido na formação da coenzima reduzida NADPH no estroma, através da atividade da ferodoxina. Assim, o estroma contém os produtos finais das reações dependentes da luz-ATP e NADPH-preparando o cenário para as próximas etapas na fotossíntese.

A enzima mais importante nas reações independentes da luz, ou o ciclo Calvin, é a carboxilase de rubisco ou ribulose-1,5-bisfosfato (RubP). Essa enzima catalisa a primeira etapa das reações independentes da luz que envolvem fixação de carbono. Rubisco captura o dióxido de carbono atmosférico que se difunde no estroma do cloroplasto e o corrige na forma de uma molécula orgânica. Cada molécula de CO2 combina com uma molécula de RubP, contendo cinco átomos de carbono, para dar origem a duas moléculas de fosfoglicerado, que são moléculas de três carbonos.

O ciclo Calvin tem mais duas etapas que ocorrem no estroma – redução do fosfoglicerado e a regeneração de RubP. Essas etapas envolvem o uso de ATP e NADPH. No geral, as reações independentes da luz usam duas moléculas de NADPH e três moléculas de ATP para corrigir uma molécula de CO2 atmosférico.

Função na resposta ao estresse

Tensões abióticas, como flutuações de temperatura ou salinidade ou privação de nutrientes, podem levar à formação de protrusões semelhantes a dedos do cloroplasto chamado estrômulos. Estrômulos foram observados em plantas alpinas expostas a temperaturas mais altas. Eles não contêm grana ou tilacóides e também são vistos em maior número sob a influência da privação ou infecção por nutrientes por patógenos. Sob estresse grave, o cloroplasto tenta responder ao evento, direcionando seletivamente proteínas estromais para autofagia em um vacúolo. Essa autofagia induzida por estresse é mediada pela formação de uma membrana de isolamento que exclui tilacóides e grana. Esta membrana é eventualmente removida do cloroplasto e direcionada para degradação em um vacúolo. Esse processo pode ser observado microscopicamente através do aparecimento de Rubisco e outras proteínas fluorescentes localizadas no estroma no vacúolo.

Função na sinalização intra-organelle

Os cloroplastos são semi-autônomos porque contêm seu próprio genoma, mas também importam várias proteínas e pequenas moléculas do citoplasma da célula. Embora fossem inicialmente autotróficos de vida livre, ao longo do tempo evolutivo, vários de seus genes foram transferidos para o núcleo hospedeiro. Esses genes são ligeiramente modificados para que as proteínas sejam direcionadas para o cloroplasto e pareçam estar sob a regulação combinada do núcleo e do cloroplasto. A sinalização do núcleo para o plastídeo é chamada de sinalização anterógrada e os sinais que viajam em direção ao núcleo são chamados de sinais retrógrados. Ambos os sinais parecem ser mediados através de estromados, que também desempenham um papel na comunicação entre dois plastídeos.

Ciclo Calvin: reações independentes da luz

O estroma é o local para as três etapas envolvidas no ciclo Calvin – fixação de carbono, redução e regeneração.

A fixação do carbono começa com a reação entre uma molécula de CO2 e uma molécula de RubP. Esses seis átomos de carbono e dois grupos fosfato se reúnem para formar duas moléculas de fosfoglicerato, uma molécula de três carbonos contendo um grupo fosfato. Essa reação é repetida três vezes para dar origem a seis moléculas de fosfoglicerado.

Na próxima etapa, o fosfoglicerato aceita elétrons para formar gliceraldeído-3-fosfato (G3P). A força motriz para essa reação de redução vem da conversão de NADPH para NADP+ e ATP em ADP. Assim, o ADP e o NADP+ são regenerados para uso nas reações dependentes da luz.

Isso deixa uma etapa final – a regeneração de Rubp. Das seis moléculas de G3P geradas na etapa anterior, cinco são usadas na Reforma de RubP e a sexta é exportada do cloroplasto para fazer glicose.

Estroma em tecido animal

Nos animais, o estroma refere -se a aquelas células e tecidos que suportam os principais elementos funcionais de um órgão. Por exemplo, em um coração, as fibras musculares e os neurônios desempenham a função principal, enquanto as células do sistema circulatório coronariano e do sistema imunológico formam o estroma. Além disso, o Stroma também consiste em componentes não celulares, como fibras de colágeno, glicoproteínas e glicolipídios que fornecem a estrutura estrutural para o tecido e o órgão.

Exemplos de estroma animal

Embora o estroma em todos os tecidos ou órgãos tenha alguns papéis genéricos, como transporte de combustível e metabólitos, bem como suporte estrutural, em alguns órgãos, eles têm funções específicas. O estroma nas glândulas endócrinas apóia a formação de hormônios nos folículos e lóbulos do órgão. No timo, o estroma influencia a diferenciação das células T por meio de seleção positiva ou negativa. Os órgãos que precisam responder rapidamente às demandas em mudança do organismo, como a medula óssea ou a íris do olho, também precisam de estroma especializado.

Estroma da medula óssea

O estroma da medula óssea não está diretamente envolvido na hematopoiese, mas cria o microambiente que aumenta a atividade das células envolvidas na formação de sangue. O estroma produz fatores de crescimento, contém células envolvidas no metabolismo ósseo, possui células adiposas e macrófagos. Os macrófagos são particularmente importantes porque estão envolvidos na rotatividade de glóbulos vermelhos e fornecem o ferro necessário para a produção de hemoglobina.

Estroma da íris

A íris humana começa a se formar no primeiro trimestre da gestação e é um dos poucos órgãos internos do corpo que podem ser prontamente observados. A íris consiste em um epitélio pigmentado, juntamente com os músculos necessários para contrair ou dilatar a pupila. Essas células desempenham a função primária da íris e são suportadas por um estroma altamente vascular, uma camada de tecido conjuntivo solta e interrompida contendo ligamentos e células formadoras de pigmentos. A presença de pigmentos telas a luz caindo no olho e apenas permite que parte dela passe pela pupila para formar uma imagem na retina. Essa pigmentação é determinada pela densidade e pela melanina apresentada no fundo do estroma, com olhos castanhos que surgem de pigmentação pesada e pessoas com íris azuis produzindo muito pouco pigmento.

Termos de biologia relacionados

  • Autofagia – sistema de degradação intracelular que entrega componentes citoplasmáticos ao lisossomo em animais ou no vacúolo em plantas. A autofagia é importante para várias funções fisiológicas, da rotatividade de nutrientes à resposta ao estresse.
  • Hematopoiese – Formação dos componentes celulares do sangue.
  • Parênquima – o tecido funcional de um órgão, especialmente usado em contraste com as estruturas estromais de apoio. Também refere -se aos componentes celulares de partes macias e suculentas de folhas, frutas, cascas e caules.
  • Photosystem I e II-Complexos ligados à membrana multiproteína que contêm pigmentos que podem colher energia luminosa e transferir essa energia para os elétrons. Eles geralmente têm um centro de reação cercado por complexos de colheita de luz.

Questionário

1. Do que são feitos o Grana em cloroplastos? A. Proteínas externas ligadas à membrana B. pilhas de estruturas de membrana interna C. clorofila D. todas as opções acima

Resposta à pergunta nº 1

B está correto. Grana são feitos de pilhas de tilacóides, formados por invaginações da membrana interna nos cloroplastos. Enquanto a clorofila existe como parte dos fotossistemas que aproveitam a energia luminosa, o Grana é mais do que apenas agregados de pigmentos.

2. Qual destes não é uma função de um estroma de cloroplasto? A. Resposta ao estresse B. Sinalização intracelular C. Liberação de elétrons de alta energia após a interação com fótons D. todos os itens acima

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. A liberação de elétrons de alta energia é puramente uma função dos centros de reação em tilacóides. Embora o estroma esteja envolvido no fornecimento de prótons durante a cadeia de transporte de elétrons, eles não estão diretamente envolvidos na liberação de elétrons de alta energia. O estroma tem sido implicado na resposta ao estresse e na sinalização intracelular, através da formação de saliências semelhantes a dedos.

3. Qual destes não é uma função do estroma em tecidos animais? A. Suporte estrutural B. Transporte de oxigênio C. secreção de fatores de crescimento D. Nenhuma das opções acima

Resposta à pergunta nº 3

D está correto. O estroma em tecidos animais apóia o órgão de várias maneiras, incluindo o fornecimento de suporte estrutural, o transporte de oxigênio através dos vasos sanguíneos e a remoção de resíduos metabólicos. Muitas vezes, eles também secretam citocinas e outros fatores de crescimento. Portanto, todas as três opções são funções de estroma em tecidos animais.

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