Célula vegetal: estructuras, funcionamiento y sus partes

En este artículo estudiamos la célula vegetal, funcionamiento y sus partes. Tanto los animales como las plantas presentan células eucariotas, ya abordamos en otro tema la diferencia entre célula vegetal y animal, igualmente desarrollamos un tema dedicado a la célula animal.

Estructuras celulares que limitan la célula vegetal

En general las células vegetales cuentan con pared celular, una lámina media, muchas veces plasmodesmas, y una membrana celular característica de las células eucariotas. Dichas capas formadas alrededor de la matriz celular, permiten a la célula vegetal tener un control del medio interno, regular el paso de compuestos al interior de la célula (citoplasma), soportar el estrés mecánico y asociarse a otras células. Así todas estas estructuras forman un conjunto de características celulares, cada estructura tiene una funcionalidad y especificidad.

Pared celular

La pared celular es una estructura que se ubica en la periferia de la célula vegetal y se compone de fibras de celulosa, que se pueden biosintetizar paralelamente entre ellas en procesos de elongación celular. Así mismo, la funcionalidad principal de la pared es soportar el estrés mecánico, generado por procesos osmóticos y la presión hidrostática al interior celular. Además, una característica evolutiva de la pared celular es proveer una barrera física en contra de organismos patógenos que busquen penetrar la célula.

Plasmodesmos

Los plasmodesmos son estructuras de conexión intercelular, estas penetran hasta la membrana celular y permiten transportar sustancias como agua, metabolitos y macromoléculas, desde el citoplasma de una célula al de otra que se encuentra adyacentemente interconectada.

Lámina media

La lámina media es una estructura que se encuentra entre dos células vegetales y se forma por una matriz viscosa en la que predomina el calcio como agente cementante, para mantener la cercanía entre las paredes de la dos células.

Membrana celular

En botánica y fisiología vegetal, se considera muchas veces a la membrana como la estructura encargada de delimitar el protoplasto, conocido como la estructura viviente de una célula vegetal, ya que, la pared es conocida como la estructura no viviente de dichas células. Por lo tanto, una célula vegetal sin pared es considerada un protoplasto y todo el contenido celular delimitado por la membrana es un protoplasto. La membrana, es una estructura fluida compuesta principalmente por fosfolípidos, esta, permite el paso de compuestos al interior del citoplasma y se regula por proteínas intermembranales. Además, la membrana delimita todas las organelas, estructuras dotadas de membrana y especializadas para los procesos metabólicos, homeostasis, regulación y expresión genética.

Estructuras de funcionamiento interno de la célula vegetal

En cuanto a las estructuras interiores o maquinaria celular de la célula vegetal, no existen grandes diferencias en comparación con otras células eucariotas especializadas. Sin embargo, las diferencias radican en la presencia del cloroplasto y vacuola. El cloroplasto, es una estructura propia de las células vegetales y que permite absorber la luz para utilizarla como energía dentro de los procesos anabólicos celulares. Así mismo, la vacuola, está encargada de mantener algunas sustancias de desecho, moléculas proteicas como enzimas y la cantidad de agua celular que mantiene la tención mecánica de la célula.

Citoplasma

El citoplasma es una cámara ubicada al interior celular, cubierta por la membrana celular. Alberga todas las organelas necesarias para el funcionamiento celular y el núcleo contenedor de la información genética propia de la célula vegetal. La sustancia viscosa, embebida en el citoplasma y donde permanecen las organelas, es llamada hialoplasma, este, se compone principalmente de agua y moléculas propias del momento metabólico celular.

Núcleo

El núcleo es una de las estructuras más grandes en el interior celular y está rodeado por una membrana. La función principal es contener la información genética de la célula vegetal en pequeñas estructuras llamadas nucléolos. Cada núcleo puede contener hasta cuatro nucléolos, que es donde se produce el ARN que posteriormente será traducido a proteínas específicas para el funcionamiento celular.

Cloroplasto

El cloroplasto es una estructura propia de organismos fotosintéticos, indispensable en la producción energética de la célula vegetal. Morfológicamente, se presentan en forma de sacos, contenedores de discos o pilas de tilacoides que cuentan con la clorofila. La clorofila, es el pigmento encargado de absorber los fotones del haz de luz para la utilización de los electrones y protones en las vías metabólicas. Los tilacoides se apilan densamente y se les tiende a denominar a dichas agrupaciones granas.

Mitocondria

Organela encargada de la producción energética a nivel celular (ATP), allí es donde se utilizan los carbohidratos y lípidos para obtener energía útil. En conjunto con los cloroplastos, son los encargados de proveer energía a la célula vegetal. El cloroplasto inicia la formación de carbohidratos y lípidos a partir del poder reductor de la luz, y el CO₂ y la mitocondria, degrada dichos productos para generar energía útil como ATP.

Retículo endoplasmático

El Retículo endoplasmático es un compartimento asociado directamente al núcleo y que posee ribosomas dispuestos en la membrana. Los ribosomas son los encargados de sintetizar la proteína específica, pero la maduración de la misma tiene lugar dentro del retículo endoplasmático, en dónde madura y adquiere funcionalidad por procesos de plegamiento, confiriéndole un nivel estructural específico a la misma (estructura terciaria o cuaternaria).

Aparato de Golgi

El aparato de Golgi se compone por dictiosomas, los cuales son pequeñas vesículas encargadas de marcar y direccionar las proteínas a diferentes regiones de la célula. Generalmente, se glicosilan proteínas, sin embargo, se pueden glicosilar lípidos y adherir átomos a diferentes moléculas para inducir una direccionalidad a organelas degradadoras específicas como los lisosomas.

El cambio metabólico necesario para la vida en la Tierra

Anteriormente, hace más de 3500 millones de años, los organismos que predominaban tenían metabolismos poco estructurados y poco diferenciados para múltiples sustratos, por lo tanto, no se contaba con la maquinaria que permitiera aprovechar las cantidades mínimas de compuestos orgánicos presentes en el mar primitivo. Estos organismos eran principalmente unicelulares, la obtención de compuestos del medio externo era bastante limitada por una mínima disponibilidad de elementos orgánicos, que en ese momento, se generaban por procesos abióticos dentro del mar primitivo y que requerían de una cantidad de tiempo exagerada para aparecer en el medio como elementos biodisponibles.

Dichos organismos tenían poco éxito a nivel poblacional y, al ser unicelulares, la cantidad de biomasa que estos aportaban era bastante baja. Posteriormente, por procesos microevolutívos, algunos organismos empezaron a utilizar compuestos mucho más abundantes en la matriz primitiva, compuestos como el CO₂ permitían tener un sustrato de partida para la elaboración de compuestos orgánicos (carbohidratos, metabolitos) necesarios en dichos organismos.

Los organismos que utilizan el CO₂ son conocidos como autótrofos y dada la utilización de este sustrato de partida, era necesario obtener energía para la elaboración de los compuestos orgánicos antes mencionados; algunos organismos principalmente unicelulares utilizaron compuestos inorgánicos en la obtención de energía química (quimioautotrofos), mientras que, organismos con mayores niveles de estructuración celular utilizaron la luz para generar electrones y protones, necesarios en la generación de compuestos orgánicos (fotoautotrofos).

Los organismos fotoautotrofos fueron especializándose con el paso del tiempo y evolucionaron a organismos multicelulares, con niveles de organización mucho más complejos, como lo son en la actualidad las plantas vasculares, sin embargo, existen aún, organismos unicelulares capaces de utilizar la luz como aceptor de electrones para la generación de sustratos energéticos.

Después de la especialización para la utilización de la luz, los organismos fotoautotrofos dotaron la atmósfera con mayores cantidades de oxígeno, que indujeron un proceso de colonización terrestre de diferentes organismos, los cuales se adaptaron fácilmente a la atmosfera dotada de O₂.

Referencias

– Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). The cell (pp. 725-730). Sunderland: Sinauer Associates.

– Karp, G., & Pruitt, N. L. (1999). Cell and molecular biology: concepts and experiments (pp. 323-337). Wiley.

– Lira, R. H., & Saldívar, R. H. L. (1994). Fisiología vegetal (No. QK 711.2. L57 1994).