Morfologia

Tema 7.1: Célula y Biomembranas

ORGANIZACIÓN DE LA CÉLULA VEGETAL

Las células fueron descubiertas por Robert Hooke en 1665, hace un poco más de 300 años. En

1837-39 Schleiden y Schwann enunciaron la teoría celular, según la cual la célula se define como

la unidad vital y estructural de la vida. Esto ha sido confirmado mediante las técnicas de cultivo de

tejidos. Se ha comprobado que células individuales aisladas de una planta son capaces de crecer,

multiplicarse y producir organismos iguales a los parentales. El primero en lograrlo fue Steward, a

fines de la década del 50, con células de floema de zanahoria.

La "célula vegetal típica" no existe, es una abstracción, pues cada célula real está diferenciada

para cumplir una función determinada. Su tamaño oscila entre 0.2 μm (bacterias), hasta 0.5 m en

una fibra de ramio. El tamaño más frecuente está entre 10-100 μm (1 μm = 0,001mm). La forma

es muy variable.

El cuerpo celular vivo de cualquier célula es el protoplasto que está rodeado por la membrana

plasmática. El grado de organización interna permite reconocer dos tipos básicos de células:

procariotas y eucariotas.

PROCARIÓTICAS (bacterias y algas verde-azuladas o cianobacterias)

Carecen de núcleo celular rodeado de envoltura nuclear. Los ribosomas y el único cromosoma

circular que contiene el ADN, están adheridos a la membrana plasmática. La pared celular no

tiene celulosa, está compuesta de polipéptidos y polisacáridos (Fig.7.1 y 7.2). No tienen orgánulos

citoplasmáticos, algunas presentan membranas tilacoides en el citoplasma, pero sin delimitar

compartimentos específicos (Fig.7.1).

Fig. 7.1. Cianobacteria Fig. 7.2. Bacteria

Imagen tomada de Raven et al. (1992) Imágenes tomadas de Raven et al. (1991)

EUCARIÓTICAS (todos los demás organismos vegetales y animales)

El protoplasma presenta compartimentos determinados por sistemas de membranas: el retículo

endoplasmático y la envoltura nuclear o carioteca, que separa dos regiones: citoplasma y núcleo,

donde se encuentra el ADN en los cromosomas. El citoplasma de la mayoría de las células

eucarióticas presenta orgánulos limitados por biomembranas en los que se desarrollan funciones

diferentes (mitocondrias, dictiosomas, plástidos). Estas membranas permiten la división de

trabajo a nivel subcelular y la operación secuencial de distintos procesos celulares (Fig. 7.3).

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Fig. 7.3, Célula eucariótica vegetal.

En las células eucarióticas hay ribosomas adheridos al RE y durante la interfase, en el núcleo los

cromosomas lineares están unidos a la envoltura nuclear. Algunas células eucarióticas (por

ejemplo los protozoos Giardia y Vairimorpha), carecen de orgánulos celulares como plastidios,

mitocondrias, dictiosomas y peroxisomas, es decir que presentan la condición eucariótica en su

forma más simple: sólo tienen retículo endoplasmático y envoltura nuclear.

Las células eucarióticas vegetales están provistas de una pared celular celulósica.

BIOMEMBRANAS

El aspecto de la membrana plasmática y otras membranas celulares (tonoplasto, retículo

endoplasmático, tilacoides, etc.) bajo el microscopio electrónico es muy similar en todos los

organismos. Presentan dos capas oscuras que encierran una capa clara (en total 70-85 Å de

espesor; 1Å angstrom= 0,0001 μm). Esta estructura fue denominada "unidad de membrana"

En la actualidad el modelo más

aceptado para explicar la estructura de

las membranas es el llamado "mosaico

fluido". Su base estructural es una

capa bimolecular de fosfolípidos; las

moléculas son lineares y se asocian

débilmente por los lados, permitiendo

que las moléculas se desplacen

fácilmente en el plano. Además hay

proteínas de distinto tipo, algunas de

ellas enzimáticas, y además pequeñas

cantidades de hidratos de carbono. Las

proteínas pueden estar integradas:

proteínas transmembrana o en túnel o

estar laxamente asociadas: proteínas

periféricas o extrínsecas (Fig. 7.4.)

Fig. 7.4. Porción de membrana plasmática

Imagen tomada de Raven et al. 1991

El paso de moléculas a través de la membrana plasmática puede ser por :

difusión simple, a favor de un gradiente de concentración.

difusión facilitada por proteínas translocadoras.

transporte activo, con gasto de energía, también a través de proteínas translocadoras (carriers

o permeasas); en este grupo están las enzimas ATPasas llamadas bombas moleculares: bombas

de protones en vacuolas, cloroplastos, mitocondrias (Fig. 7.5).

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Fig. 7.5, Corte de membrana plasmática.

En consecuencia, las biomembranas son selectivamente permeables: a través de ellas pueden

pasar moléculas disueltas sólo cuando están presentes sus translocadores específicos, proteínas

que reconocen las moléculas y pueden llevarlas a través de la membrana.

Los diferentes tipos de membranas presentan conjuntos característicos de glucoproteínas que les

confieren su especificidad para el transporte, el reconocimiento y actividades enzimáticas.

Otra propiedad de las biomembranas es que no surgen "de novo", sino que proceden de otras

existentes, que crecen incorporando moléculas de lípidos y proteínas sintetizadas principalmente

en el retículo endoplasmático.

Tema 7.2: Pared celular

PARED CELULAR

Es un componente típico de las células eucarióticas vegetales y fúngicas. Entre las Embriófitas,

las únicas células que no la tienen son los gametos masculinos y a veces los gametos femeninos.

En las células vivas las paredes tienen un papel importante en actividades como absorción,

transpiración, traslocación, secreción y reacciones de reconocimiento, como en los casos de

germinación de tubos polínicos y defensa contra bacterias u otros patógenos. Son persistentes y

se preservan bien, por lo cual se pueden estudiar fácilmente en plantas secas y también en los

fósiles.

Inclusive en células muertas son funcionales las paredes celulares: en los árboles, la mayor parte

de la madera y la corteza está formada sólo de paredes celulares, ya que el protoplasto muere y

degenera.

En la corteza las paredes celulares contienen materiales que protegen las células subyacentes de

la desecación. En la madera las paredes celulares son gruesas y rígidas y sirven como soporte

mecánico de los órganos vegetales.

CAPAS DE LA PARED CELULAR

La pared celular tiene tres partes fundamentales: 1) la sustancia intercelular o lámina media, 2) la

pared primaria y 3) la pared secundaria (Fig. 7.6). La pared es secretada por la célula viva, de

manera que la capa más vieja está hacia afuera, y la capa más joven hacia adentro junto al

protoplasma, demarcando el lumen o cavidad celular.

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Fig. 7.6. Capas de la pared celular en dos células contiguas

En tejidos leñosos generalmente la laminilla media está lignificada. En los tejidos adultos la

laminilla media es difícil de identificar porque se vuelve extremadamente tenue. En consecuencia,

las paredes primarias de dos células contiguas y la laminilla media que se halla entre ambas con

microscopio óptico se observan como una unidad que se denomina lámina media compuesta (Fig.

7.6).

Pared primaria

Se forma inmediatamente después de la división celular, antes de que la célula complete su

crecimiento. Está asociada a protoplastos vivos, por lo tanto los cambios que experimenta son

reversibles. Usualmente es delgada, (Fig. 7.7) pero puede alcanzar considerable grosor. Cuando

las paredes son gruesas pueden mostrar una clara laminación debida a las variaciones en la

composición de los sucesivos incrementos

Fig. 7.7. Célula vegetal con pared

primaria y granos de almidón Fig. 7.8, a. Fibras en transcorte

7.8, b. Fibras en transcorte de Turnera ( Foto MEB)

Pared secundaria

Sigue a la pared primaria en orden de aparición. Es fuertemente refringente al microscopio debido

a la alta proporción de celulosa. La pared secundaria de traqueidas y fibras (Fig. 7.8)

generalmente consta de tres capas con características físicas y químicas diferentes, que se

denominan de afuera hacia adentro S1 (capa externa), S2 (capa medial o central) y S3 (capa

interna). Algunos consideran que la última capa puede ser considerada como una pared terciaria,

que presenta internamente una capa verrucosa, los restos de protoplasto (Fig. 7.6).

En algunas células el depósito de pared no es uniforme, sino que los engrosamientos ocurren en

zonas determinadas. En la pared primaria, por ejemplo en células del colénquima y en los

pedúnculos de cistolitos.

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