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Théorie de l'endosymbiose


Origine évolutive des chloroplastes

On pense que les chloroplastes ont provenant d'organismes procaryotes photosynthétiques (algues bleues), qui se sont installées dans des cellules primitives eucaryotes aérobies par endosymbiose.

Cette symbiose, il y a environ 1,2 milliard d'années, aurait donné naissance à des algues rouges, puis à des algues brunes et vertes, et à des légumes supérieurs.

Au cours du processus évolutif, les bactéries précurseurs du chloroplaste ont transféré une partie de leur matériel génétique à l'ADN de la cellule hôte, s'appuyant ainsi sur le génome de la cellule hôte pour produire bon nombre de ses protéines.
Cette origine est similaire aux mitochondries, mais il existe des différences telles que la taille des organites, le chloroplaste est beaucoup plus grand que les mitochondries, et la source d'énergie est différente, le chloroplaste utilise l'énergie lumineuse tandis que les mitochondries utilisent l'énergie chimique.

Composition chimique des chloroplastes

Les chloroplastes sont les organites les plus évidents des cellules végétales. Il est composé de 50% de protéines, 35% de lipides, 5% de chlorophylle, d'eau et de caroténoïdes. Certaines des protéines sont synthétisées par le noyau cellulaire, mais les lipides sont synthétisés au sein même de l'organite.
Le nombre de chloroplastes est régulé par la cellule. Il y a des cellules qui ne contiennent qu'un seul chloroplaste, mais la plupart des cellules qui effectuent la photosynthèse contiennent environ 40 à 200 chloroplastes, qui se déplacent en fonction de l'intensité lumineuse et du courant cytoplasmique.
À l'instar des mitochondries, les chloroplastes sont entourés de deux membranes, une externe très perméable et une interne qui nécessite des protéines spécifiques pour le transport métabolique, et un espace intermembranaire.

À l'intérieur de l'organite se trouve une matrice amorphe appelée stroma qui contient diverses enzymes, grains d'amidon, ribosomes et ADN.

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Cependant, la membrane interne du chloroplaste n'est pas pliée en arêtes et ne contient pas de chaîne de transport d'électrons. Plongé dans le stroma, il existe un système de membrane (bicouche) qui forme un ensemble de sacs plats en forme de disque appelés membrane tilacoïde (du grec thylakos, sac).

Le pool de disques empilés est nommé d'après granum. La lumière de la membrane tilacoïde est appelée espace tilacoïde. Dans la membrane exposée au stroma se trouvent chlorophylles participer à la photosynthèse.

Les pigments liés à différentes protéines et lipides dans les membranes des tilacoïdes granulaires et stromales forment des systèmes complexes protéine-chlorophylle appelés systèmes photos. Il existe deux types de systèmes photos:

Système photo I: situées dans la région de la membrane face au stroma, sont les plus petites particules intramembraneuses.

Photosystème II: situé dans les tilacoïdes granulaires, formés de particules plus grosses.

Système génétique des chloroplastes

Le génome plastide est constitué d'une petite molécule de ADN circulaire, avec des caractéristiques très similaires à celles des mitochondries et des bactéries.

L'ADN plastidique est présent en plus grandes quantités et est plus complexe que les mitochondries. Il y a 30 à 200 copies d'ADN par organelle contenant environ 120 gènes.
Le séquençage génétique des chloroplastes de diverses plantes a permis d'identifier bon nombre de ces gènes. Ils transcrivent tous ARN ribosomaux qui composent les plastoribosomes et 30 types différents de transporteurs d'ARN.

Ce génome code également pour 20 protéines ribosomales, 30 protéines de photosynthèse et certaines sous-unités d'ARN polymérase (protéines impliquées dans l'expression des gènes).

Mais même en synthétisant leurs propres protéines, environ 90% des protéines chloroplastiques sont codées par les gènes nucléaires qui sont importés du cytosol dans l'organite.