Estructura y funciones celulares

Paredes de la Célula Vegetal

Es una capa resistente, a veces rígida, porque soporta las fuerzas osmóticas y el crecimiento, que se localiza en el exterior de la membrana plasmática en las células de plantas, hongos, algas, bacterias y arqueas. La pared celular protege el contenido de la célula, y da rigidez a esta, funciona como mediadora en todas las relaciones de la célula con el entorno y actúa como compartimiento celular. Además, en el caso de hongos y plantas, define la estructura y otorga soporte a los tejidos y muchas más partes de la célula.

Funciones de la pared celular

• La pared celular tiene una función mecánica.
• Es la responsable de la forma y tamaño a las células de las plantas y a su vez la estructura que las protege y las mantiene a modo de exoesqueleto.
• Es responsable de la rigidez de la planta para mantener erguidas sus estructuras aéreas y los órganos que la forman.
• Es ser medio de comunicación y transporte de moléculas y agua entre las células, tanto entre las próximas como las alejadas.
• También participa en la lucha contra patógenos y es capaz de desencadenar respuestas de defensa, o dar textura a los tejidos de los frutos.

Estructura

Pared primaria: Está presente en todas las células vegetales, usualmente mide entre 100 y 200 nm de espesor y es producto de la acumulación de 3 o 4 capas sucesivas de microfibrillas de celulosa compuesta entre un 9 y un 25 % de celulosa. La pared primaria se crea en las células una vez que está terminando su división, generándose el fragmoplasto, una pared celular que dividirá a las dos células hijas. La pared primaria está adaptada al crecimiento celular debido a que las microfibrillas se deslizan entre ellas produciéndose una separación longitudinal, mientras el protoplasto hace presión sobre ellas.

Pared secundaria: Es una capa adyacente a la membrana plasmática, aunque no existe en todos los tipos de pared celular. Se forma una vez que se ha detenido el crecimiento celular y se relaciona con la especialización de cada tipo celular. A diferencia de la pared primaria, contiene una alta proporción de celulosa, además de lignina o suberina. No es deformable, y no permite el crecimiento de las células. En los tejidos leñosos es mucho más gruesa que la pared primaria. La mayor parte de la madera de los árboles es pared celular secundaria.

Laminilla media: Es una capa que une las paredes primarias de dos células contiguas; está formada principalmente por pectina y hemicelulosas, pero en las células más viejas a menudo se lignifica.

Composición

La composición de la pared celular vegetal varía en los diferentes tipos celulares y en los diferentes grupos taxonómicos. En términos generales la pared celular vegetal esta compuesta por una red de carbohidratos, fosfolípidos y proteínas estructurales embebidos en una matriz gelatinosa
compuesta por otros carbohidratos y proteínas.

Carbohidratos

El principal componente de la pared celular vegetal es la celulosa. La celulosa es un polisacárido fibrilar que se organiza en microfibrillas y representa entre el 15 % y el 30 % del peso seco de las paredes celulares vegetales.

Las microfibrillas de celulosa se encuentran atadas por carbohidratos no fibrilares a los que se denomina genéricamente hemicelulosa. Los componentes mayoritarios de la hemicelulosa son xiloglicanos (XiGs) glucuronarabinoxilanos (GAXs).

La pectina es otro componente importante de las paredes celulares . Es un polisacárido no fibrilar, rico en ácido D-galacturónico, heterogéneamente ramificado y muy hidratado. Los componentes mayoritarios de la pectina son: los homogalacturonanos (HGA) y ramnogalacturonanos I (RG I).

La matriz de pectina determina la porosidad de la pared y proporciona cargas que modulan el pH de la pared.

Proteínas

La pared celular vegetal también está compuesta por proteínas estructurales.

Estas proteínas son ricas en uno o dos aminoácidos, tienen dominios con secuencias repetidas y están glicosiladas en mayor o menor grado.

Para la mayoría de las proteínas estructurales de la pared vegetal, se ha propuesto que tienen estructura fibrilar y que se inmovilizan mediante enlace covalente entre ellas o con carbohidratos. Se sabe que estas proteínas se acumulan en la pared en diferentes etapas del desarrollo y en respuesta a diferentes condiciones de estrés.

Se consideran proteínas estructurales de la pared celular vegetal: extensinas o proteínas ricas en hidroxiprolina (HRGPs), proteínas ricas en prolina (PRPs), proteínas ricas en glicina (GRPs) y arabinogalactanas (AGPs).

Otros Polímeros

La lignina es un polímero amorfo rígido, que resulta de la unión de varios ácidos y alcoholes fenilpropílicos. Son, después de la celulosa, el componente más abundante de las paredes de las plantas. Se acumulan en paredes secundarias, aunque ocasionalmente forman parte de la laminilla media de tejidos necróticos.

La suberina y la cutina son polímeros complejos compuestos por ácidos grasos de cadena larga, que están unidos unos a otros por uniones éster, creando una red rígida tridimensional. Se acumulan en algunas paredes secundarias y, en casos excepcionales, en paredes primarias

Las ceras no aportan rigidez, sino que confieren impermeabilidad al agua a los tejidos en los que se depositan. También la lignina y la cutina confieren un grado parcial de impermeabilidad.

La pared celular

Estructuras especiales de la pared: Punteaduras.

Son discontinuidades completas de la pared secundaria que permiten la comunicación entre células vecinas

Constan de:

• Cavidad, formada por la interrupción de la pared secundaria y limitada por la pared primaria.
• Membrana que está formada por la lámina media y las dos paredes primarias, separa las dos cavidades de la punteadura.
• Apertura que es la discontinuidad de la pared secundaria. Su forma puede ser igual o distinta a la de la cavidad.

Plastos

Los plastos, plásticos o plastidios son orgánulos celulares eucarióticos, propios de las plantas y algas. Su función principal es la producción y almacenamiento de importantes compuestos químicos usados por la célula. Ellos juegan un papel importante en los procesos como la fotosíntesis, la síntesis de lípidos y aminoácidos, determinando el color de frutas y flores, entre otras. funciones.

Hay dos tipos de plastos claramente diferenciados: cloroplastos, cromoplastos y leucoplastos

Cloroplastos

Contienen pigmentos clorofílicos. Es donde se realiza la función fotosintética. Generalmente con forma discoidal y entre 4 y 6 micrómetros de diámetro.

La estructura interna es compleja. El estroma está atravesado por un sistema de dobles membranas en forma de sacos aplanados, los tilacoides, se cree que todo el sistema esta interconectado.

Los tilacoides aparecen formando filas que se denominan grana, las grana están interconectados por otros tilacoides (estrómaticos o intergrana) Los pigmentos clorofílicos se encuentran incrustados en las membranas tilacoidales

Cromoplastos

Se encuentran sólo en las células de plantas y algas. Sintetizan y almacenan pigmentos. Su presencia en las plantas determina el color rojo, anaranjado o amarillo de algunas frutas, hortalizas y flores.

El color de los cromoplastos se debe a la presencia de ciertos pigmentos; como los carotenos, de color rojo y las xantofilas, de color amarillo. Por ejemplo, el tomate y las zanahorias contienen muchos pigmentos carotinoides.

Leucoplastos

Son plastos sin pigmentos. Se ubican en células vegetales de órganos no expuestos a la luz tales como las raíces y órganos que almacenan almidón Entre ellos podemos citar los AMILOPLASTOS que sintetizan almidón.

Otros se cree que son capaces de sintetizar otros tipos de sustancias como aceites o proteínas.
Los amiloplastos especializados de la cofia radical también sirven como sensores gravimétricos para dirigir el crecimiento de la raíz hacia el suelo.

En las células vegetales (como en las de maíz y papa), estos gránulos poseen amilosa (es un polímero de glucosa no ramificado y amilo pectina.

Comunicación Celular

Señalización celular: mecanismos empleados por las células para comunicarse entre sí. Si las células tienen cercanía física mutua, entonces una molécula de señalización de una célula puede combinarse con un receptor (macromolécula que se une con las moléculas de señalización) en otra célula. Muy frecuentemente, las células se comunican enviando señales químicas a determinada distancia. cuatro procesos principales:

• Síntesis, liberación y transporte de moléculas de señalización;
• Recepción de información por las células Diana (aquellas que pueden responder a la señal, el cual deben de recibir, transmitir y responder la información señalizada);
• Transducción de señal, el proceso en el que un receptor convierte una señal extracelular a una señal intracelular y transmite la señal, lo que conduce a una respuesta celular;
• Respuesta de la célula, por ejemplo, se puede alterar algún proceso metabólico.

Envió de señales

Las células se comunican en diversas formas, incluyendo la mas directa, a través de uniones
celulares, mediante señales eléctricas, contacto temporal célula a célula, y señales químicas.

Tres tipos de moléculas de señalización

Neurotransmisores, hormonas, y reguladores locales.

• La mayoría de las neuronas (células nerviosas) se señalizan entre sí liberando compuestos químicos llamados neurotransmisores.
• Las hormonas son mensajeros químicos en plantas y animales. En animales, son secretadas por las glándulas endocrinas, glándulas que no tienen conductos. La mayoría de las hormonas se difunden en capilares y son transportadas por la sangre hacia las células diana.
• Los reguladores locales se difunden a través del fluido intersticial y actúan sobre células próximas. A esto se le llama regulación paracrina. La histamina, factores de crecimiento, prostaglandinas (un tipo de hormona local), y óxido nítrico (una molécula de señalización gaseosa que pasa al interior de las células diana) son ejemplos de reguladores locales.

Recepción de señal

• Cada tipo de receptor tiene una forma específica, y solamente la molécula de señalización que encaja al receptor específico puede afectar a la célula.
• Una célula puede tener muchos diferentes tipos de receptores y pueden hacer distintos receptores en
• diferentes etapas de su ciclo de vida o en respuesta a variadas condiciones.
• Distintos tipos de células pueden tener diferentes tipos de receptores.

Tres tipos de receptores de superficie celular

Los receptores acoplados a proteínas G son proteínas transmembrana que se extienden en el citosol o fuera de la célula. Esos receptores acoplan moléculas de señalización específicas a rutas de transducción de señal dentro de la célula. La cola del receptor que se extiende en el citosol tiene un sitio de unión para una proteína G específica, una proteína regulatoria que se une al GTP.

Los receptores asociados a enzima son proteínas transmembrana con un sitio de unión para una molécula de señalización fuera de la célula y un sitio de unión para una enzima interior a la célula. Muchos receptores asociados a enzima son tirosinas quinasa en los que la enzima es parte del receptor.

Transducción de señal

La transducción de señal ocurre cuando una molécula de señalización de fluido e Hay dos etapas en este proceso:

• Una molécula de señalización activa un receptor específico en la membrana celular.
• Un segundo mensajero transmite la señal hacia la célula, provocando una respuesta fisiológica.

En cualquiera de las etapas, la señal puede ser amplificada. Por lo tanto, una molécula de señalización puede causar muchas respuestas.

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