La Célula Vegetal

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La Célula Vegetal y sus Características

La célula vegetal es la unidad básica de estructura y función en las plantas. Aunque las células vegetales presentan diversas modificaciones en su estructura y función, tienen muchas características comunes. El atributo más distintivo de la mayoría de las células vegetales es la pared celular rígida, una característica que suele estar ausente en las células animales. Sin embargo, cualquier sistema de clasificación es imperfecto y algunas células vegetales, como las del alga verde Dunaliella, carecen de pared celular rígida, mientras que algunas células animales, como las de los tunicados, tienen una pared celular rígida. El rango de especialización y el carácter de asociación de las células vegetales son muy amplios.Entre las Líneas En las formas vegetales más sencillas, una sola célula constituye todo un organismo y realiza todas las funciones vitales.Entre las Líneas En las formas un poco más complejas, las células están asociadas estructuralmente, pero el citoplasma de cada célula está separado y cada célula parece llevar a cabo las funciones vitales fundamentales, aunque algunas pueden estar especializadas para participar en los procesos reproductivos.Entre las Líneas En las plantas más avanzadas, las células cuyos citoplasmas están conectados se asocian en tejidos funcionalmente especializados, y los tejidos asociados constituyen diversos órganos vegetales, como las hojas, el tallo y la raíz. Véase también: Célula (biología); Planta; Anatomía vegetal; Desarrollo vegetal; Fisiología vegetal; Sistemas de tejidos vegetales

Las plantas y las células animales están compuestas por los mismos componentes fundamentales -ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos, lípidos y diversas sustancias inorgánicas- y están organizadas de la misma manera fundamental. Una característica de su organización es la presencia de membranas unitarias compuestas por fosfolípidos y proteínas asociadas y, en algunos casos, ácidos nucleicos. Diversas técnicas, como la citoquímica, la microscopía óptica y electrónica y el fraccionamiento celular, han permitido visualizar y definir los componentes y los orgánulos de las células vegetales. Además, se pueden localizar actividades enzimáticas específicas en los orgánulos, de modo que las funciones celulares pueden asociarse con estructuras celulares definidas. Véase también: Citoquímica; Microscopio electrónico; Enzima

Las células vegetales surgen únicamente por división de células preexistentes. Esta observación también se refiere a algunos de los compartimentos de las células, como el núcleo, las mitocondrias y los plastos celulares.Entre las Líneas En la mayoría de los casos, las mitocondrias y los plastos parecen aumentar en número más o menos al mismo tiempo que la división de la célula. Aparentemente, cada uno de ellos también es capaz de aumentar sin la división de la célula, ya que la diferenciación celular que sigue al periodo de crecimiento celular se caracteriza a menudo por el aumento del número de uno o más de estos orgánulos. Sin embargo, la manera en que otros orgánulos (por ejemplo, el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi y las vacuolas) se comportan en la división celular está menos clara. Véase también: División celular

Crecimiento de la célula vegetal

El crecimiento sostenido de la célula vegetal implica la participación de casi todos los orgánulos de la célula. El crecimiento requiere los procesos simultáneos y acoplados de desprendimiento de la pared celular y absorción (véase su concepto jurídico) de agua. El crecimiento sostenido también requiere la transcripción diferencial del ácido desoxirribonucleico (ADN) en el núcleo, la traducción de proteínas en los ribosomas del retículo endoplásmico, el trifosfato de adenosina (ATP) producido por las mitocondrias y los azúcares producidos por los plastos celulares. Los dos lados de una célula pueden crecer a ritmos diferentes en respuesta a la luz y a la gravedad durante los procesos conocidos como fototropismo y gravitropismo, respectivamente. Véase también: Crecimiento de las plantas; Movimientos de las plantas

Membrana plasmática

El citoplasma está delimitado externamente por una membrana llamada membrana plasmática. Mientras que las membranas de los compartimentos del citoplasma separan ciertas actividades de la matriz, la membrana plasmática separa las actividades del protoplasto del entorno. La membrana plasmática es una membrana típica compuesta por fosfolípidos y proteínas y, como se puso de manifiesto por primera vez en el estudio de la plasmólisis, se sabe que la membrana plasmática es selectiva con respecto al paso de iones y pequeñas moléculas hacia el citoplasma o fuera de él. Los lípidos de la membrana plasmática forman una bicapa relativamente permeable a las moléculas hidrofóbicas, pero relativamente impermeable a los iones con carga hidrofílica y a las moléculas polares. Las proteínas de la membrana conocidas como canales (véase qué es, su definición, o concepto, y su significado como “canals” en el contexto anglosajón, en inglés) y transportadores facilitan el movimiento de los iones cargados y las moléculas polares a través de la membrana plasmática. Mientras que algunas sustancias se mueven a través de la membrana plasmática de forma pasiva por su gradiente de potencial electroquímico, el movimiento de las sustancias contra su gradiente de potencial electroquímico es activo y requiere la energía química del ATP. Véase también: Membranas celulares; Transporte de iones; Balsas lipídicas (membranas); Protoplasto vegetal

La membrana plasmática es una estructura muy dinámica debido al rápido recambio de fosfolípidos y a la activación de las proteínas de transporte y señalización en respuesta a las señales del entorno. Así, la barrera membranosa entre el contenido de la célula viva y el medio ambiente, que antes se consideraba una estructura más o menos pasiva, es en realidad una estructura muy dinámica.

Núcleo

El núcleo de la célula vegetal indiferenciada suele estar situado en el centro; sin embargo, en las células vegetales maduras, puede estar desplazado hacia el borde de la célula por la presencia de una gran vacuola. El material nuclear consta de regiones claras, una matriz nuclear fibrilar y cromatina, que en el momento de la división se resuelve en cromosomas, una forma adecuada para el transporte. Los componentes nucleares de mayor importancia son el ADN, el ácido ribonucleico (ARN), las proteínas básicas conocidas como histonas que forman los nucleosomas alrededor de los cuales se envuelve el ADN, y otras proteínas, como la ADN polimerasa, la ARN polimerasa y los factores de transcripción. Las síntesis continuas de ADN y ARN son actividades predominantes en el núcleo, aunque también tienen lugar procesos comparables en las mitocondrias y los plastos. La singular importancia de las relaciones del ADN con el ARN y las proteínas radica en que las características hereditarias de la célula, codificadas en las moléculas de ADN, se transmiten en una compleja secuencia a través del ARN a las proteínas. Véase también: Ácido desoxirribonucleico (ADN); Ácido ribonucleico (ARN); Código genético; Histona; Núcleo celular; Proteínas

En el núcleo se forman diferentes tipos de ARN: el ARN de transferencia (ARNt), el ARN ribosómico (ARNr), el ARN mensajero (ARNm) y el microARN (ARNm). Los tres primeros participan en la síntesis de proteínas por parte de los ribosomas y el último interviene en la supresión de la síntesis de proteínas.Entre las Líneas En los núcleos de todas las células vegetales se encuentran uno o más nucléolos. Desde el punto de vista químico, los nucléolos de las plantas contienen el ADN que codifica el ARNr, el propio ARNr y cantidades relativamente grandes de proteínas que se unirán al ARNr para formar las subunidades grandes y pequeñas de los ribosomas. El aspecto del nucléolo cambia a lo largo del desarrollo.

Citoplasma

El citoplasma es la región de la célula situada entre la envoltura nuclear y la membrana plasmática. Consiste en una matriz en la que se distribuyen diversos orgánulos y a través de la cual éstos se mueven. Las actividades metabólicas pueden estar distribuidas de forma general en el citoplasma, confinadas en regiones específicas o llevarse a cabo claramente dentro de los orgánulos. Aunque se han realizado más investigaciones para analizar la composición química y las actividades de los orgánulos que del citoplasma, es evidente que el citoplasma está compuesto en parte por elementos del citoesqueleto y cadenas de enzimas funcionalmente relacionadas, rodeadas por el citosol, que incluye agua, iones, pequeños metabolitos y proteínas. Véase también: Citoplasma

Los orgánulos, que son compartimentos en los que se localizan determinadas actividades metabólicas, están delimitados por membranas similares a la membrana plasmática. Los componentes moleculares (fosfolípidos y proteínas) de las membranas están sujetos a un rápido recambio. Las membranas actúan como lugares de síntesis o descomposición de materiales y, con frecuencia, como en las mitocondrias, están estructuralmente muy especializadas para estas actividades. Por lo tanto, lejos de ser simples barreras selectivas para el movimiento de materiales, las membranas de la célula vegetal son estructuras dinámicas que desempeñan papeles clave en el metabolismo.

Ribosomas

Entre los componentes de la matriz citoplasmática destacan millones de partículas de unos 20 nanómetros (nm) de diámetro, conocidas como ribosomas. Cada ribosoma está compuesto por una subunidad pequeña y una subunidad grande que se forman por separado en el nucléolo a partir de ARNr y proteínas y se reúnen en el citoplasma. Los ribosomas son los lugares de síntesis de las proteínas y su función es traducir la secuencia de nucleótidos del ARNm en la secuencia de aminoácidos que componen la proteína codificada por el ARNm. La traducción del código genético en los ribosomas también requiere el ARNt. También hay ribosomas más pequeños en las mitocondrias y los plastos, donde traducen el ARN codificado por el ADN que reside en estos orgánulos.Entre las Líneas En todos los tipos de células, algunos de los ribosomas del citoplasma parecen estar libres, mientras que otros están adheridos a la superficie de las membranas del retículo endoplásmico o a la membrana externa de la envoltura nuclear. Véase también: Ribosomas

Retículo endoplásmico

El retículo endoplásmico es una estructura arquitectónicamente regular sólo en algunos tipos de células vegetales. Es una estructura proteica (muy variable), y las formas en que se asocian sus perfiles difieren con la etapa de desarrollo y la actividad metabólica.Entre las Líneas En algunos estadios, se observan varios perfiles apilados, frecuentemente paralelos a la superficie de la célula. Los perfiles también pueden rodear el núcleo o parecer que abarcan alguno de los diversos tipos de orgánulos. El retículo endoplásmico puede ser liso o rugoso; es decir, las superficies exteriores de las membranas pueden estar tachonadas de ribosomas. Aunque todas las células vegetales tienen tipos de retículo endoplásmico rugoso y liso para sintetizar las proteínas y los lípidos necesarios para construir muchas de las membranas de la célula, el retículo endoplásmico rugoso se enriquece en las células especializadas en la síntesis de proteínas, incluidas las células de la capa de aleurona de las semillas de cereales, y el retículo endoplásmico liso se enriquece en las células especializadas en la producción de lípidos, incluidas las células de las glándulas oleaginosas y algunas células estigmáticas. El retículo endoplásmico de transición, cuya estructura es intermedia entre el retículo endoplásmico liso y el rugoso, es rico en las células del tapetum y en las células de las semillas que almacenan lípidos en forma de cuerpos lipídicos osmóticamente activos. Véase también: Retículo endoplásmico

Aparato de Golgi

El aparato de Golgi en muchas células vegetales funciona claramente en la secreción, pero la presencia ubicua del orgánulo sugiere que puede tener otras funciones en la actividad celular. Aunque muchos aspectos de su función siguen siendo oscuros, es evidente que ciertos materiales son secuestrados en sus cisternas o sáculos, sintetizados allí, o combinados de diversas maneras en las cisternas para formar productos de secreción complejos. A continuación, los productos de secreción se separan de las cisternas en forma de vesículas unidas a la membrana y se transportan hacia y a través de la membrana plasmática o hacia el compartimento vacuolar, donde permanecen dentro de la célula. Mientras que el aparato de Golgi es importante en la secreción de muchas proteínas, incluyendo el mucílago rico en fucosa secretado por las células de la cápsula de la raíz, las enzimas digestivas secretadas por las plantas insectívoras y las enzimas que degradan la pared liberadas por las células de la zona de abscisión, se omite en la secreción de algunas proteínas, incluyendo las proteínas prolaminares que componen algunas de las vacuolas de proteínas en las semillas de los cereales.Entre las Líneas En la mayoría de las células vegetales, el aparato de Golgi se encarga de empaquetar y exportar las hemicelulosas, las pectinas y las glicoproteínas ricas en hidroxiprolina de la pared que se forma alrededor de la célula. Véase también: Aparato de Golgi

Vacuolas

La vacuola es un compartimento de la célula unido a una membrana que contiene la savia celular.Entre las Líneas En las células meristemáticas, las vacuolas son generalmente pequeñas y se caracterizan por un contenido que se tiñe de forma oscura con determinados procedimientos. El contenido de estas vacuolas parece ser utilizado en el proceso de desarrollo y luego es reemplazado por agua.Entre las Líneas En una determinada fase de este proceso, las vacuolas se fusionan para formar la gran vacuola central, y la mayoría de las células vegetales maduras tienen grandes vacuolas situadas en el centro que constituyen la mayor parte del volumen total de la célula. La savia de la célula suele ser transparente, lo que hace que la vacuola parezca vacía o vacuosa. El aumento de volumen de esta vacuola es importante en el crecimiento de la célula vegetal. Además, la presencia de agua en la vacuola permite a las plantas tener una gran forma dendrítica abierta con una inversión mínima de compuestos que requieren mucha energía para ayudar a las plantas a adquirir la luz y los nutrientes necesarios que están diluidos en el ambiente.Entre las Líneas En las células vegetales, se sabe que las vacuolas tienen diferentes orígenes: el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi y la membrana plasmática. Véase también: Vacuola

Las vacuolas participan en la homeostasis del citosol actuando como grandes almacenes reversibles de agua, protones y otros iones, aminoácidos y otros metabolitos. Las vacuolas de las células de muchas semillas funcionan en el almacenamiento de proteínas, y las vacuolas de las células de muchas plantas del desierto funcionan en el almacenamiento de agua, así como en el almacenamiento de carbono en forma de ácidos orgánicos. Además, los colores de muchas flores y frutos se deben a la presencia de pigmentos disueltos en el líquido vacuolar. Véase también: Pigmento vegetal

Cuerpos lipídicos

Otra característica llamativa de muchos tipos de células vegetales es la presencia de un gran número de cuerpos lipídicos o esferosomas. Suelen ser abundantes en las células de los embriones o en los ápices de las raíces o de los brotes y menos numerosos en las células vegetales más maduras. Estos cuerpos son únicos por tener un límite estructural compuesto por una monocapa en lugar de una bicapa, típica de la mayoría de las membranas. Los cuerpos lipídicos proporcionan una fuente de carbono para la producción de biocombustibles. Véase también: Lípidos

Mitocondrias

Las mitocondrias suelen ser cuerpos elipsoidales delimitados por un sistema de doble membrana, con la membrana interna proyectándose hacia el lumen para formar cristas, que pueden ser tubulares o en forma de lámina, dependiendo del tipo de célula y de su actividad.Entre las Líneas En general, el desarrollo de las cristas es menor en las mitocondrias de las células vegetales que en las de los animales. Esto puede reflejar el hecho de que las células vegetales suelen tener una frecuencia respiratoria sustancialmente menor.Entre las Líneas En los pocos tipos de células vegetales que se caracterizan por una frecuencia respiratoria relativamente alta, la extensión de las cristas se asemeja más a la de las células animales. La membrana interna de las mitocondrias rodea la matriz. A menudo se puede observar que las mitocondrias se mueven incesantemente por toda la célula vegetal. Véase también: Mitocondrias

Las mitocondrias son los centros respiratorios de la célula, donde la energía liberada por la combustión de los hidratos de carbono se conserva en la síntesis de ATP a partir de adenosín difosfato (ADP) y fosfato inorgánico (Pi). La conversión de la energía química de los hidratos de carbono en energía química del ATP requiere algunos procesos asociados. El piruvato formado durante la glucólisis, que tiene lugar en el citosol, se oxida a dióxido de carbono (CO2) en la matriz de las mitocondrias en un proceso conocido como ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico. Los electrones capturados en el proceso de oxidación son transportados por las cadenas de transporte de electrones en la membrana interna. El oxígeno molecular es el receptor final de estos electrones. La energía extraída por la ATP sintasa se utiliza para la producción de ATP. Véase también: Ciclo del ácido cítrico

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Plástidos

Tal vez la característica más llamativa y ciertamente la más estudiada de las características peculiares de las células vegetales sea la presencia de plastos. Los plastos están delimitados por una envoltura formada por dos membranas que se tocan en regiones conocidas como sitios de contacto y un sistema de membranas internas inmersas en un gel viscoso conocido como estroma. Las clorofilas y otros pigmentos están asociados al sistema de membrana interna. La extensión de la membrana interna varía mucho según el estado funcional del plástido. Las membranas internas de los cloroplastos, conocidas como tilacoides, se caracterizan en la mayoría de las plantas como asociaciones de láminas granales apiladas en forma de disco y láminas estromales interconectadas. Las clorofilas, o pigmentos verdes, han sido los más estudiados de los pigmentos de las plantas debido a su llamativo papel en la fotosíntesis, el proceso en el que la energía radiante se convierte en la energía química de los carbohidratos. Véase también: Plástidos celulares; Clorofila; Fotosíntesis

Los plastos, que pueden metamorfosearse entre sí, existen en una espléndida gama de formas y colores. Los plastos verdes, conocidos como cloroplastos, contienen clorofila, responsable del color verde de muchas partes de las plantas.Entre las Líneas En las plantas superiores, los cloroplastos son típicamente elipsoidales; en cambio, en las algas pueden aparecer como placas, estrellas o espirales. Los plastos anaranjados, que se conocen como cromoplastos, contienen carotenoides y son responsables de ciertos colores en las flores, los frutos, las raíces de las zanahorias y las batatas (Ipomoea batatas), y los tubérculos del tallo del ñame (Solanum tuberosum). Los plastos translúcidos también conocidos como leucoplastos incluyen los amiloplastos y los elaioplastos, en los que se almacenan el almidón y los lípidos, respectivamente.Entre las Líneas En las plantas superiores, los plastos se originan como pequeños proplastos en las células meristemáticas. La transformación de los proplastos en cloroplastos en las plantas superiores requiere luz.Entre las Líneas En ausencia de luz, los proplastos se transforman en etioplastos, que se convertirán rápidamente en cloroplastos al exponerse a la luz. Véase también: Carotenoides

Pared celular

Una característica distintiva de la célula vegetal es la pared rígida que rodea la célula fuera de la membrana plasmática. Mientras que la pared puede estar diversamente engrosada y esculpida en las células maduras, sólo tiene 100 nm de grosor en las células meristemáticas. La pared celular proporciona la fuerza mecánica que permite a las células vegetales acumular presión de turgencia sin lisarse cuando están rodeadas de medios diluidos. Esta presión de turgencia hace posible que las plantas herbáceas se mantengan erguidas. Véase también: Paredes celulares (planta)

La pared celular o matriz extracelular es una red de polímeros compuesta por microfibrillas de celulosa, hemicelulosas, pectinas, glucoproteínas ricas en hidroxiprolina y las enzimas utilizadas para construir y modificar la pared celular. La pared celular se forma en dos etapas; por ello, el botánico suele distinguir entre una pared primaria y una pared secundaria. La pared celular primaria se establece en el momento de la división celular y se extiende durante el crecimiento de la célula. La pared secundaria se forma después de que la célula haya dejado de crecer y puede variar mucho en estructura y composición. La pared celular secundaria tiene más celulosa que la primaria y a veces contiene cantidades importantes de lignina y otras sustancias.Entre las Líneas En algunos tipos de células, la pared secundaria está uniformemente engrosada; en otras, está engrosada en bandas o en forma de espiral; y en otras, los engrosamientos son sólo en las esquinas. La pared que rodea a una célula determinada puede diferir en su composición en diferentes lados de la misma, y un patrón determinado puede cambiar a lo largo del desarrollo. Cómo ocurre esto sigue siendo un misterio.

Aunque la pared celular puede denominarse matriz extracelular, está íntimamente conectada con el resto de la célula a través de unas proteínas de la membrana plasmática conocidas como integrinas que conectan las proteínas de la matriz extracelular con las proteínas que componen el citoesqueleto. El continuo matriz extracelular-membrana plasmática-citoesqueleto es utilizado por las células vegetales para percibir la gravedad y por las células fúngicas para percibir el patrón celular epidérmico de las hojas que facilita el crecimiento direccional del micelio y la formación de apresorios (estructuras penetrantes).

Datos verificados por: Thompson
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Recursos

Notas y Referencias

Véase También

Célula animal
Cromatina
Citoplasma
Cloroplasto
Citoesqueleto
Membrana nuclear
Leucoplasto
Cuerpos de Golgi
Núcleo
Nucleolo
Mitocondria
Cinasa asociada a la pared
Bioética, Biología, biotecnología, Ciencia, Ciencias biológicas, Ciencias naturales y aplicadas,

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