Organelos de la célula vegetal

Las plantas tienen todas las características típicas de las células eucariotas: membrana plasmática, citoplasma, núcleo, ribosomas, mitocondrias, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, vesículas y citoesqueleto.

A pesar de todos estos componentes comunes, las células vegetales y animales tienen algunos orgánulos exclusivos que las diferencian:

• Célula animal: Los lisosomas (orgánulos que digieren las macromoléculas), y los centriolos (cilindros de microtúbulos en el centrosoma, implicados en la división celular).
• Célula vegetal: Vacuolas (vesículas delimitadas por membranas con funciones variadas), plástidos (orgánulos con funciones diversas, incluida la fotosíntesis) y pared celular (capa protectora que recubre el exterior de la membrana plasmática).

Discutiremos la estructura y función de las vacuolas, los plástidos y la pared celular. Técnicamente, la pared celular no es un orgánulo, pero la incluimos aquí por ser una estructura importante y distintiva de las células vegetales.

Las vacuolas son abundantes en plantas y hongos, y tienen diversas funciones. Son sacos membranosos, similares a las vesículas en estructura, y a veces estos términos se utilizan indistintamente. En general, las vacuolas son más grandes (se forman por la fusión de varias vesículas) y pueden persistir más tiempo que las vesículas. La membrana bicapa que delimita una vacuola se denomina tonoplasto. Las vacuolas se forman principalmente por la fusión de vesículas del lado trans del aparato de Golgi (el que da a la membrana plasmática) y, por tanto, forman parte del sistema de endomembranas.

Según el tejido u órgano, desempeñarán funciones diferentes y una célula puede tener varias vacuolas con funciones distintas:

• Realizan la mayoría de las funciones del lisosoma en las células vegetales y fúngicas. Por tanto, contienen enzimas hidrolíticas.
• En las células vegetales maduras, las pequeñas vacuolas se fusionan para formar una vacuola central más grande. Las células vegetales crecen principalmente añadiendo agua a esta vacuola (que constituye hasta el 80% del volumen de una célula). Cuando la vacuola central está llena, ejerce una presión hidrostática contra la pared celular. Esta presión es importante en las plantas, ya que proporciona soporte mecánico a la célula cuando están hinchadas o turgentes. Cuando te olvidas de regar una planta, se queda flácida porque no hay presión hidrostática contra la pared. La vacuola central también sirve como depósito de iones inorgánicos, manteniendo el equilibrio del pH en el citoplasma.
• Almacenan moléculas nutritivas en las semillas y pigmentos en las flores. También pueden almacenar compuestos tóxicos o desagradables utilizados contra los herbívoros (animales que comen plantas).
• Los productos de desecho y los compuestos tóxicos para la célula (como los metales pesados absorbidos del suelo) también se almacenan en las vacuolas.

Algunos protistas forman vacuolas alimenticias mediante la fagocitosis, y otros que viven en agua dulce tienen vacuolas contráctiles para expulsar el exceso de agua.

Los plástidos son un grupo de orgánulos que producen y almacenan moléculas nutritivas y pigmentos (moléculas que absorben la luz visible en ondas específicas) en las células de plantas y algas (Figura 2). Están presentes en el citoplasma de distintos tipos de células, rodeados por una doble membrana bicapa de fosfolípidos, y tienen su propio ADN. Tienen tareas especializadas según la función celular. Son muy versátiles y pueden cambiar de función durante la vida celular y algunas tienen funciones especializadas. Nos centramos en tres grupos principales de plástidos:

• Los cromoplastos producen y almacenan pigmentos carotenoides (una gama de colores amarillo, naranja y rojo) que dan a las flores y frutos su color característico. La coloración de las plantas sirve para atraer a los polinizadores.
• Los leucoplastos carecen de pigmentos, por lo que son más frecuentes en los tejidos no fotosintéticos. Almacenan nutrientes en las células de semillas, raíces y tubérculos. Los amiloplastos convierten la glucosa en almidón para su almacenamiento (Figura 2B). Están presentes principalmente en tejidos especializados de semillas, raíces, tubérculos y frutos. Los proteinoplastos (o aleuroplastos) almacenan proteínas en las semillas. Los elaioplastos sintetizan y almacenan lípidos.
• Los cloroplastos realizan la fotosíntesis, transfiriendo la energía de la luz solar en moléculas de ATP que se utilizan para sintetizar glucosa. La membrana interna encierra numerosas pilas de discos membranosos interconectados llenos de líquido llamados tilacoides. Los tilacoides contienen varios pigmentos incorporados a su membrana. La clorofila es el más abundante y el principal pigmento que capta la energía de la luz solar (Figura 2A).

Figura 2: A) Células fotosintéticas que contienen numerosos cloroplastos de forma ovalada. B) Amiloplastos que contienen gránulos de almidón.

Las células vegetales, junto con las de los hongos y algunas protistas, tienen una pared celular externa que recubre su membrana plasmática (Figura 3). Esta pared protege a la célula, le da soporte estructural y mantiene su forma, evitando así la absorción excesiva de agua. En las plantas, la pared está formada por polisacáridos y glicoproteínas. La composición exacta de la pared depende de la especie vegetal y del tipo de célula, pero el componente principal es el polisacárido celulosa (formado por glucosa que forma cadenas largas y rectas de hasta 500 moléculas). Otros polisacáridos presentes en las paredes celulares son la hemicelulosa y la pectina.

Estructuralmente, la pared celular está compuesta por fibras de celulosa y moléculas de hemicelulosa incrustadas en una matriz de pectina. Los distintos tipos de células vegetales pueden identificarse por las características de su pared celular.

Las paredes celulares de las células adyacentes están pegadas por otra capa de pectina (polisacáridos pegajosos, como los que comemos en la gelatina) llamada lámina media. Los componentes de la pared pueden sustituirse si se degradan o durante el crecimiento celular. En algunas células, la pared puede volverse completamente rígida cuando cambia su composición y la célula deja de crecer.

Figura 3. Este diagrama muestra las partes básicas de una pared celular típica.

La pared celular es responsable de la rigidez de las plantas y de mantenerlas erguidas. Esto se debe a la presión hidrostática de la vacuola central contra la pared, como ya se ha mencionado. Esto es, en parte, lo que les da su carácter crujiente cuando comemos apio o una zanahoria, por ejemplo.

Las células vegetales siguen necesitando comunicarse entre sí, incluso con una pared celular rígida. Unos canales llamados plasmodesmos permiten la comunicación directa entre el citoplasma de las células vecinas (Figura 4). La membrana plasmática entre células vecinas es continua a lo largo de estos canales, por lo que las células no están completamente separadas por sus membranas plasmáticas.

Figura 4. Este diagrama muestra cómo un plasmodesma actúa como un canal entre dos células vegetales adyacentes.