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TEMA 2.2. ORGANELOS CARACTERÍSTICOS DE LA CÉLULA VEGETAL ORGANELOS CARACTERÍSTICOS DE LA CÉLULA VEGETAL. Recordemos que la célula vegetal se caracteriza por tener • Vacuola: Ubicada en el citoplasma, llega a ocupar hasta 3⁄4 del citoplasma. • Pared celular de celulosa: Citoplasma. Llegan a ocupar hasta 3⁄4 del citoplasma. • Plastidios: Se ubican en el citoplasma. El más conocido es el cloroplasto. • Plasmodesmos. VACUOLA CARACTERÍSTICAS DE LA VACUOLA. Cavidades situadas en el seno del citoplasma → Llegan ocupar hasta ¾ partes de este, razón por la cual la mayor parte del aumento de tamaño de la célula se debe a la ampliación de la(s) vacuola(s). Las vacuolas, son organelos rodeados por una única membrana, conocida como tonoplasto o membrana vacuolar. Normalmente, están llenas de un líquido llamado savia celular o jugo célula, el cual está compuesto principalmente de agua y otros componentes dependiendo el tipo de planta, órgano y célula. El contenido vacuolar depende principalmente del estado fisiológico de la célula y del intercambio de los compuestos que almacena. Puede contener iones (K, Mg, Ca o Cl), proteínas, ácidos orgánicos, mucílago o cristales, de los cuales los más comunes son los cristales de oxalato de calcio. ¿Dónde se originan las vacuolas? Pueden originarse directamente del retículo endoplasmático, pero la mayoría de las proteínas del tonoplasto y de la vacuola se derivan directamente del aparato de Golgi FUNCIONES. Dentro de las funciones de las vacuolas tenemos: • Almacenamiento de agua y osmorregulación (mantiene la turgencia celular regulando el intercambio de agua y llevando a cabo la regulación de sales y minerales del citoplasma). • Almacenamiento de metabolitos primarios y secundarios. • Procesamiento de desechos y excreción. • La vacuola suele ser un lugar de deposición de pigmentos. Los colores azul, violeta, púrpura, rojo oscuro y escarlata de las células vegetales suelen estar causados por un grupo de pigmentos conocidos como antocianinas. Son las responsables de los colores rojo y azul de muchas verduras (rábanos, nabos, coles), frutas (uvas, ciruelas, cerezas) y una gran cantidad de flores (acianos, geranios, delfinios, rosas, peonías). A veces los pigmentos son tan brillantes que enmascaran la clorofila de las hojas, como en el arce rojo ornamental. También son responsables del color rojo brillante de algunas hojas en otoño PLASTIDIOS • También llamados plastos, son cuerpos protoplasmáticos claramente diferenciados, de estructura y función especializadas. • Al igual que las mitocondrias, los plastos siempre tienen una membrana interna y una membrana externa y un fluido interno llamado estroma. El número de tilacoides presentes varía entre los tipos de plástidos. • Los plastos también tienen ribosomas y ADN circular que no está asociado a las histonas. Los plastos crecen y se reproducen separándose. Se ubican en el citoplasma. CLASIFICACIÓN DE LOS DIFERENTES TIPOS DE PLASTIDIOS La clasificación de los plastidios se basa en la presencia, ausencia de pigmentos en ellos Los tipos principales son: • Con pigmentos: cloroplastos, cromoplastos • Sin pigmentos: leucoplastos Los cromoplastos pueden desarrollarse a partir de cloroplastos verdes previamente existentes mediante una transformación en la que la clorofila y la estructura de la membrana interna del cloroplasto desaparecen y se acumulan masas de carotenoides, como ocurre durante la maduración de muchas frutas. Protoplastidios Plastidios indiferenciados. Precursores de otros plastidios. Cloroplastos Contienen principalmente clorofila. Sitios de fotosíntesis. Cromoplastos Contienen pigmentos carotenoides. Atracción de agentes polinizadores y dispersores. Leucoplastos Carecen de pigmentos. Algunos almacenan almidón (amiloplastos), aceites (elaioplastos) o proteínas (proteinoplastos). Los proplastos son pequeños plastos indiferenciados, incoloros o de color verde pálido, que aparecen en las células meristemáticas (en división) de las raíces y los brotes. Son los precursores de otros plastos más diferenciados, como los cloroplastos, los cromoplastos o los leucocitos. Si el desarrollo de un proplástido hacia una forma más altamente diferenciada se detiene por la ausencia de luz, puede formar uno o más cuerpos prolamelares, que son cuerpos semicristalinos compuestos por membranas tubulares. Los plastos que contienen cuerpos prolamelares se denominan etioplastos - Etioplastos se forman en las células de las hojas de las plantas que crecen en la oscuridad. Cuando se exponen a la luz, los etioplastos se convierten en cloroplastos, y las membranas de los cuerpos prolamelares se convierten en tilacoides. En la naturaleza, los proplastos de los embriones de las semillas se convierten primero en etioplastos, y luego, al exponerse a la luz, los etioplastos se convierten en cloroplastos. Los distintos tipos de plastos destacan por la relativa facilidad con la que pueden cambiar de un tipo a otro. (a) El proceso central que se muestra aquí comienza con el desarrollo de un cloroplasto a partir de un proplástido. Inicialmente, el proplástido contiene pocas o ninguna membrana interna. (b)-(d) A medida que el proplástido se diferencia en un cloroplasto, se desarrollan vesículas aplanadas a partir de la membrana interna de la envoltura del plástido y finalmente se alinean en tilacoides de grana y estroma. (e) El sistema tilacoide del cloroplasto maduro aparece discontinuo con la envoltura. (f), (g) Los proplastos también pueden convertirse en cromoplastos y leucoplastos, como el amiloplasto sintetizador de almidón que se muestra aquí. Nótese que los cromoplastos pueden formarse a partir de proplastos, cloroplastos o leucoplastos (por ejemplo, un amiloplasto). Los distintos tipos de plastos pueden cambiar de un tipo a otro (flechas discontinuas) CLOROPLASTO Estructura: Con tilacoides agrupados en grana. Función: Fotosíntesis. Para saber más: http://www.biologia.edu.ar/botanica/tema8/8-4plastidios.htm Función: Fotosíntesis. http://www.biologia.edu.ar/botanica/tema8/8-4plastidios.htm PARED CELULAR ESTRUCTURA Es posible distinguir tres principales capas de la pared celular • Lámina media: Es el cemento que mantiene unidas las distintas células que forman los tejidos. Se disponen entre las paredes primarias de células vecinas. • Pared primaria: Siempre presente. Compuesta principalmente por celulosa y se sintetiza una vez que se ha generado el fragmoplasto durante la división celular, antes de que la célula alcance su máximo crecimiento. Se halla asociada al protoplasto vivo y limita el tamaño de éste. • Pared secundaria: No siempre presente, sintetizada en la cara interna de la pared primaria, adyacente a la membrana plasmática. Consta de hemicelulosa y lignina y es posible distinguir tres capas: - S1 es la capa externa con las microfibrillas arregladas perpendicularmente y rica en lignina - S2 es la capa media o central, en la cual las microfibrillas se acomodan de manera paralela. - S3 es la capa interna, donde las microfibrillas se organizan en forma perpendicular PARED PRIMARIA Estructura: El principal componente de la pared celular primaria es la celulosa, la cual está constituida por moléculas de glucosa enlazadas entre sí. Las moléculas de celulosa están unidas en microfibrillas que miden entre 10 y 25 nm de diámetro, forman finas hebras que se enrollan unas alrededor de otras, de forma semejante a los hilos conductores de un cable; gracias a este arreglo la celulosa adquiere resistencia. Una matriz entrelazada de polisacáridos como la hemicelulosa y sustancias pécticas, o pectinas químicamente relacionadas, penetra al esqueleto celulósico. Además de celulosa,hemicelulosa y pectinas, la pared primaria tiene glicoproteínas Ubicación: Por afuera de la membrana celular. Funciones: Soporte de la célula, determina forma y tamaño. Por lo general, las paredes primarias no tienen un grosor uniforme en toda su extensión, sino que tienen áreas delgadas llamadas campos de fosas primarias. Los filamentos citoplasmáticos, o plasmodesmos, son estructuras que conectan los protoplastos vivos de las células adyacentes, suelen en los campos de fosetas primarios, pero no se limitan a ellos. CICLO CELULAR Y FORMACIÓN DE LA PARED CELULAR Durante la anafase se forma el fragmoplasto, una estructura compuesta por microtúbulos y que interviene en la formación de la placa celular. ¿Cómo sucede? • La síntesis de la pared celular primaria se inicia en las últimas etapas de la mitosis, particularmente durante la anafase tardía y la telofase, después de que los dos conjuntos de cromosomas se han desplazado a sus respectivos polos. • Entre los dos núcleos hijos aparece una zona organizada de citoplasma conocida como fragmoplasto, cuya formación depende del citoesqueleto, el cual guía a numerosas vesículas hacia el fragmoplasto en desarrollo. • Las vesículas se producen en el aparato de Golgi agrupandose y fusionandose en la parte ecuatorial del fragmoplasto y forman una capa semisólida, conocida como placa celular, a la cual se van sumando más vesículas en los extremos- • En la zona marginal de la placa celular los microtúbulos son numerosos y dirigen el movimiento de las vesículas a la región de la placa en desarrollo, ya sea formando canales o por fuerzas contráctiles que sitúan a las vesículas en la posición que deben tener. • La placa celular actúa como la base sobre la cual se forman las nuevas paredes celulares. • Cuando la placa celular en desarrollo alcanza la pared de la célula en división, hay una fusión entre las membranas de las vesículas, que han formado la placa, y la membrana plasmática de la célula madre, quedando entre las dos células hijas una capa conocida como lámina media, cuyo predecesor fue la placa celular. • Enseguida se inicia el depósito de pequeñas cantidades de celulosa a ambos lados de la lámina media → De esta forma se inicia la diferenciación de la pared celular primaria, formada por una estructura fibrilar debido a los agregados cristalinos de celulosa; además se incorpora material no celulósico, que se integra en la malla de microfibrillas. • En esta etapa se dice que la pared primaria está formada por microfibrillas de celulosa y por una matriz de compuestos no celulósicos. LÁMINA MEDIA Formada de compuestos pécticos que actúan como elementos de unión entre las células así como de iones metálicos como Ca o Mg. Su papel es el de cementar las paredes celulares de dos células vegetales adyacentes. La pared primaria está presente en todas las células vegetales (a excepción de las gaméticas), se sintetiza una vez que se ha generado el fragmoplasto durante la división celular, antes de que la célula alcance su máximo crecimiento. Se halla asociada al protoplasto vivo y limita el tamaño de éste PARED SECUNDARIA La pared secundaria no siempre está presente, se sintetiza en la cara interna de la pared primaria, adyacente a la membrana plasmática. En términos generales, se sintetiza después de que la célula ha concluido su crecimiento. La pared secundaria consta de hemicelulosa y de la lignina que le confiere rigidez a la misma. Además, la pared celular secundaria puede contener cutina y suberina, así como sílice, taninos y CaCO3, entre otros. La pared secundaria está presente en las células que tienen una función mecánica o de soporte, y es común en las paredes celulares de las traqueidas y de los elementos del vaso. La característica más notable de la pared secundaria es la pérdida de plasticidad. Durante el engrosamiento de la pared se presenta un depósito progresivo de laminillas mientras el diámetro del lumen decrece y el protoplasto muere. En la pared secundaria es posible distinguir tres capas, cada una con características físicas y químicas particulares: S1 es la capa externa con las microfibrillas arregladas perpendicularmente y rica en lignina; S2 es la capa media o central, en la cual las microfibrillas se acomodan de manera paralela; y S3 es la capa interna, donde las microfibrillas se organizan en forma perpendicular. PLASMODESMOS La pared celular no es continua hay adelgazamientos e interrupciones que comunican los citoplasmas de las células (plasmodemos).
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