La célula vegetal es una célula eucariota porque posee un núcleo definido. Su principal función es producir su propio alimento utilizando la luz solar, en el proceso de fotosíntesis.
Las células de las plantas están compuestas de pared celular, membrana plasmática, núcleo, citoplasma, plástidos y otros organelos, que serán descritos a continuación.
1. Núcleo
El núcleo de la célula vegetal es el encargado de la información genética y la división de la célula. Está definido por una estructura de membrana doble, la envoltura nuclear, que encierra el genoma o material genético de la célula de la planta.
La membrana interna y la membrana externa de la envoltura nuclear se fusionan en ciertas zonas formando pasadizos abiertos o poros nucleares. Por estas aberturas pasan diversas moléculas entre el núcleo y el citoplasma.
Dentro del nucleo se encuentra el nucleolo, los cuerpos de Cajal, fotocuerpos y el genoma. Este último está organizado en la cromatina, que es una asociación del ADN y proteínas.
2. Retículo endoplasmático
El retículo endoplasmático es un organelo dinámico en constante renovación. Está formado por pequeños tubos y bolsas de membrana interconectados entre sí. En células vegetales abultadas, el retículo endoplasmático queda aplastado entre la membrana plasmática y la vacuola central.
El retículo endoplasmático es el responsable de varios procesos importantes, como por ejemplo, la síntesis de proteinas secretorias y lípidos esenciales, el almacenamiento de calcio y de receptores de señales hormonales.
3. Aparato de Golgi
El aparato de Golgi es el organelo encargado de servir de intermediario en el transporte y procesamiento de proteínas y lípidos, desde el retículo endoplasmático hasta el espacio extracelular o la vacuola central.
El aparato de Golgi en la célula vegetal está formado por sacos de membrana apilados que funcionan y se mueven de forma independiente, a diferencia del aparato de Golgi de la célula animal. Además, el aparato de Golgi en la planta sintetiza los polisacáridos de la pared celular diferentes a la celulosa.
4. Membrana plasmática
La membrana plasmática se encuentra en todas las células de los seres vivos. Ella determina los límites de la célula y la separación del espacio exterior del interior celular. Además, permite el paso y salida de compuestos específicos, según las necesidades de la célula.
La membrana plasmática está formada por dos capas de lípidos sobrepuestas o bicapa lipídica, donde los principales lípidos son los fosfolípidos. Otros lípidos en la membrana plasmática de la célula vegetal son el glucocerebrósido, el galactosilglicérido, el campesterol, el sitosterol y el estigmasterol.
Flotando entre los fosfolípidos se encuentra gran diversidad de proteínas, que actúan como canales, receptores de señales, bombas de iones y proteínas de reconocimiento.
La membrana plasmática de la célula vegetal produce tubos que pasan por poros en la pared celular y que establecen comunicación con otras células.
5. Pared celular
La pared celular de la planta es el organelo protector de la célula vegetal. Se encuentra en el exterior por fuera de la membrana plasmática. Está construida de celulosa, un polímero de muchas moléculas de glucosa que se unen entre sí.
La pared celular es una cobertura flexible pero fuerte que da forma a la célula. La celulosa forma las vigas de la pared celular, pegadas entre si por la pectina y la hemicelulosa. Esta composición permite a la pared celular crecer, expandirse y ajustarse al estrés mecánico.
En la pared celular se secretan muchas sustancias, como nutrientes, hormonas, enzimas y péptidos, que se mueven a través de la pared a células vecinas.
6. Vacuola
Una vacuola es un saco de membrana dentro de la célula donde se almacena contenido separado del citoplasma. La célula vegetal se caracteriza por poseer una vacuola que ocupa la gran parte del espacio celular, conocida como vacuola central. Esta está separada del citoplasma por una membrana simple llamada tonoplasto, con un grosor de 10 nanómetros, que controla la entrada y salida de agua de la vacuola.
La principal función de la vacuola central es almacenar agua. Luego, los pigmentos solubles en agua como las antocianinas se acumulan en vacuolas de las células epidérmicas e imparte el color purpura, rojo y azul de muchos pétalos y hojas. Las vacuolas de las semillas están adaptadas para almacenar proteínas.
La vacuola es el lugar de detoxificación de moléculas dañinas, acumula compuestos químicos para la defensa de la planta contra herbívoros y controla la turgencia de la célula. Es esencial en el equilibrio del pH y de los iones. Su tamaño es controlado por la hormona vegetal auxina.
7. Endosomas
Los endosomas son el compartimiento de vesículas de la célula. Consiste de pequeñas esferas o bolsas de membrana que encierran diversos contenidos.
Los endosomas funcionan como almacén de sustancias, en la remodelación de la membrana plasmática y la regulación del tráfico de proteínas y lípidos en el sistema de membranas internas.
A diferencia de la célula animal, la célula vegetal combina endosomas nuevos y maduros en la red de membranas que continúan al aparato de Golgi.
8. Gotículas lipídicas
Las células vegetales acumulan lípidos en su citoplasma como pequeñas gotas o gotículas. Están constituidas principalmente por un centro hidrofóbico de triglicéridos o ésteres de esteroles rodeados por una monocapa de fosfolípidos que se originan en el retículo endoplasmático.
En las plantas, las gotículas lipídicas están comúnmente asociadas con las semillas y frutas oleaginosas, de donde se extraen los "aceites vegetales".
9. Plástidos
Los plástidos son organelos dinámicos y variados. El más estudiado es el cloroplasto, que describiremos más adelante.
Los plástidos sintetizan clorofilas, carotenoides, ácidos grasos y otros lípidos. Se pueden caracterizar en diferentes grupos según su color y estructura:
- Amiloplasto: plástido donde se sintetiza y almacena el almidón. Se encuentran en las raíces y en los cotiledones.
- Cloroplasto: plástido que contiene clorofila, encargado de la fotosíntesis. Se encuentra en las hojas y tallos verdes de las plantas.
- Cromoplasto: plástidos especializados en sinteitizar y almacenar pigmentos de carotenos. Se encuentran en las flores, frutas, hojas y raíces. Por ejemplo, el licopeno y el beta-caroteno se almacena en los cromoplastos de la fruta del tomate.
- Elaioplasto u oleoplasto: plástidos especializados en la síntesis de lípidos. Se encuentran en las estructuras de desarrollo del polen.
- Etioplasto: son los precursores de los cloroplastos. Se encuentran en las plantas que crecen en la oscuridad.
- Gerontoplasto: plástidos que derivan de los cloroplastos en las hojas que empiezan a envejecer.
- Leucoplasto: plástido blanco o incoloro. Se encuentran en los tejidos que no realizan la fotosíntesis, como los tubérculos, raíces y órganos de almacenamiento de grasas.
- Proplastido: plástidos precursores sin carácter distintivo. Se encuentran en las células del tejido embrionario, en el óvulo y el polen.
Los plástidos pueden interconvertirse en distintos tipos durante el ciclo de vida de la planta. Por ejemplo, los etioplastos al ser expuestos a la luz pueden transformarse en cloroplasto. A su vez, los cloroplastos se pueden transformar en gerontoplastos cuando la clorofila se degrada, o en cromoplastos cuando maduran las frutas.
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10. Cloroplastos
Los cloroplastos son los organelos de la célula vegetal encargados de la fotosíntesis. Contienen clorofila, un pigmento de color verde, que le da el caracteristico color a las hojas y tallos de las plantas. Pertenecen a la familia de plástidos de la célula vegetal, que se encuentran en las algas verdes, líquenes, musgos y plantas superiores.
Los cloroplastos utilizan dióxido de carbono y agua, en presencia de luz solar, para producir azúcares simples que son la fuente de alimento para la planta.
El cloroplasto típico es redondo y plano de aproximadamente 5 a 10 micrómetros en longitud, con una membrana interna y otra externa. La membrana interna encierra el estroma, en donde se encuentra los tilacoides:
- los tilacoides granales: se comprimen en pilas llamadas grana en las que un gránulo individual puede contener 2-30 tilacoides.
- Los tilacoides intergranales o tilacoides estromales: que están sueltos en el estroma.
El cloroplasto mantiene su propio genoma con 120 genes necesarios para las actividades del mismo. Estos son responsables de la síntesis de compuestos, como aminoácidos, fitohormonas, nucleótidos, vitaminas y lipidos.
Por otro lado, el cloroplasto detecta las condiciones ambientales y sintetiza compuestos que permiten a las plantas hacer frente al estrés ambiental, como cambios de temperatura, salinidad y sequía. También se ha visto que el cloroplasto actua en los mecanismos de defensa de la planta contra el ataque de agentes bióticos, como insectos, hongos, virus y bacterias.
11. Mitocondria
En plantas, las mitocondrias proporcionan moléculas energéticas en forma de ATP (adenosintrifosfato) en el citoplasma. Además, en estos organelos se procesan algunos aminoácidos, ácidos nucleicos, lipidos y hormonas vegetales.
Las mitocondrias en la célula vegetal también controlan el equilibrio de reacciones químicas de oxidación y reducción y tiene un papel en la señalización celular y la resistencia contra las enfermedades.
La mitocondria vegetal se asemeja a la animal en que contiene dos membranas: interna y externa. Algunas partes de la membrana interna se doblan para formar sacos llamados crestas.
12. Ribosoma
Los ribosomas de la célula vegetal son similares a los ribosomas de la célula animal. Realizan la función de síntesis de proteinas, a partir del la información genética almacenada en el núcleo, la mitocondria o el cloroplasto en la célula vegetal.
Un ribosoma esta compuesto por dos subunidades llamadas 40S y 60S. Cada una de esas subunidades comprende ácido ribonucleico ARN y proteínas.
13. Peroxisoma
Los peroxisomas son vesículas permeables que encierran diversas reacciones oxidativas. Esto permite que reacciones metabólicas de señalización y detoxificación se lleven a cabo reduciendo el daño colateral.
Los peroxisomas son pequeños, entre 1-2 micrómetros de diámetro, generalmente esféricos. Pueden asociarse a goticulas de lípidos, plástidos, mitocondria y retículo endoplasmático.
La cantidad de los peroxisomas depende del tipo de célula, el estado de desarrollo y las condiciones ambientales. Por ejemplo, en condiciones de estrés aumenta el número de los peroxisomas.
Los peroxisomas en la célula son indispensables durante el desarrollo temprano, cuando las plántulas dependen en la ruptura de lipidos antes de poder iniciar la fotosíntesis.
14. Plasmodesmata
Los plasmodesmata son poros que proporcionan continuidad de la membrana plasmática y el citoplasma a través de la pared celular. Con diámetros externos que van de 25 a 50 nanómetros y se extienden a lo ancho de la pared celular y están presentes en algunos grupos de algas y en todas las plantas terrestres.
Los plasmodesmata son esenciales para el crecimiento da la planta, al permitir el intercambio intercelular de numerosas moléculas.
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- Célula eucariota y célula procariota
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Referencias
Kang, B-H, et al. (2022) A glossary of plant cell structures: current insights and future questions. The Plant Cell 34:10-52. doi: 10.1093/plcell/koab247.
Sadali, N.M., Sowden, R.G., Ling, Q., Jarvis, P. (2019) Differentiation of chromoplast and other plastids in plants. Plant Cell reports 38:803. doi: 10.1007/s00299-019-02420-2.
Song, Y., Feng, L., Alyafei, M.A.M., Jaleel, A., Ren, M. (2021). Function of chloroplasts in plant stress responses. International Journal of Molecular Sciences 22: 13464. https://doi.org/10.3390/ijms222413464
