Introducción a la célula vegetal

La Célula Vegetal
Iván Poblador Cabañero
Biólogo
NIVELES DE ORGANIZACIÓN
• En la naturaleza existen
diferentes niveles de
organización, desde la unidad
básica: la célula hasta tejidos
complejos que forman los
diferentes órganos.
• En las plantas vasculares
encontramos raíces, tallos,
hojas, flores y frutos.
El descubrimiento de la célula
Robert Hooke (siglo XVII) observando al microscopio
comprobó que en los seres vivos aparecen unas
estructuras elementales a las que llamó células. Fue el
primero en utilizar este término.
Dibujo de R. Hooke de una lámina
de corcho al microscopio
El descubrimiento de la célula
Antony van
Leeuwenhoek (siglo
XVII) fabricó un sencillo
microscopio con el que
pudo observar algunas
células como protozoos
y glóbulos rojos.
Dibujos de bacterias y protozoos
observados por Leeuwenhoek
Teoría Celular
• Todo organismo vivo está formado por células.
• La célula es la unidad fisiológica y anatómica de todos los seres
vivos.
• Sólo se forman células nuevas a partir de células preexistentes.
• La información genética que se necesita durante la vida y la que
se requiere para la producción de nuevas células se transmite de
una generación a la siguiente.
Clasificación de los organismos en 3 DOMINIOS
ARCHAEA: (“antiguo” u “original”): unicelulares, carecen de
orgánulos (Procariotas) y está formado por especies que habitan
ambientes extremos o inhóspitos, “extremófilas
BACTERIA: no poseen núcleo u organelas, la organización es muy
sencilla (únicamente organismos unicelulares), son muy
pequeños (de 0.2 a 5 micras) (Procariotas).
EUKARYA: eucariotas, unicelulares o multicelulares, contienen
núcleo y orgánulos, sistema de endomembranas, etc.(Reinos
Protista, Animalia, Fungi y Plantae)
Semejanzas y diferencias entre células procariontes y eucariontes
¿VIRUS?
REINOS del DOMINIO EUKARYA
Reino PROTISTA
Euglena pailasensis
Reino FUNGI
Reino PLANTAE
Reino ANIMALIA
Los 6 Reinos (modifica la clasificación de R.H.
Whittaker de 5 reinos)
• MONERA: la mayoría de los procariotas, cianobacterias .
• ARCHAEBACTERIA: procariotas, “bacterias” que habitan
en ambientes extremos (altas temperaturas y pH muy
ácidos, altas concentraciones de sal).
• PROTISTAS: algas y protozoarios
• FUNGI (Hongos)
• PLANTAE (Plantas)
• ANIMALIA (Animales)
Tipos de células eucariotas
Célula eucariota animal
Célula eucariota vegetal
Recuerda: que la célula vegetal se caracteriza por:
• Tener una pared celular además de membrana
•Presenta cloroplastos, responsables de la fotosíntesis
•Carece de centriolos.
Células Eucariotas
• Membrana plasmática.
• Pared celular (presente en
plantas y hongos)
• Núcleo
• Citoplasma y orgánulos.
• Partículas no membranosas
(ribosomas)
• Citoesqueleto
Célula Vegetal
• PARED CELULAR: primaria y/o secundaria
• PROTOPLASTO = contenido de la célula
ESTRUCTURA DE LA CÉLULA VEGETAL
• Pared celular (pared primaria, pared secundaria, lámina
media, plasmodesmos, puntuaciones simples, rebordeadas)
• Protoplasma: contenido de la célula a excepción de la pared
celular.
• Membrana plasmática (plasmalema).
• Retículo endoplasmático (RE), membrana nuclear,
membrana vacuolar o tonoplasto .
• Complejo de Golgi (Dictiosoma).
ESTRUCTURA DE LA CÉLULA VEGETAL
• Citoesqueleto: microtúbulos, microfilamentos, y otros
materiales proteínicos
• Ribosomas
• Mitocondrias
• Vacuola
• Plastidios:, cromoplastos, cloroplastos, amiloplastos,
proteinoplastos, eticoplastos, etc.
PARED CELULAR
• Además de la vacuola y la presencia de plastidios, la PARED es
una de las características principales que separa a las células
vegetales de las animales.
• Limita el tamaño del protoplasto .
• Previene la ruptura de la membrana
plasmática.
• Afecta el tamaño y forma de la célula.
• Tiene una función crítica en el transporte de sustancias
(transporte apoplástico).
MITOCONDRIAS
• Tienen forma oval (reniforme) y una estructura
interna compleja.
• Poseen su propio ADN y sintetizan parte de sus
proteínas, pero a la vez dependen de proteínas
originadas bajo control nuclear. Aportadas vía óvulo.
MITOCONDRIAS
• Se asemejan mucho a procariotas.
• Lynn Margulis ha sugerido que las mitocondrias
originalmente eran procariotas que invadieron
células eucariotas, aunque actualmente dependan
de proteínas sintetizadas en el citosol (TEORÍA
ENDOSIMBIÓTICA).
Encargada del proceso de respiración y catálisis de los
ácidos grasos.
La principal función de las mitocondrias es generar
energía para mantener la actividad celular mediante
procesos de respiración aerobia.
MEMBRANA PLASMÁTICA
MEMBRANA PLASMÁTICA
• Regula el flujo de sustancias
disueltas dentro y fuera de la
célula.
• Es una bicapa lipídica con una
parte hidrofílica y otra lipofilica.
• Existen proteínas
(aproximadamente un 50% de la
membrana) que flotan en el
espacio lipídico de la
membrana. Además de otras
intrínsecas que pueden
atravesar las bicapa lipídica.
Funciones de la membrana
• Provee una barrera con permeabilidad selectiva.
• Transporte de solutos: La maquinaria de transporte
de la membrana permite a la célula acumular
sustancias, como azúcares y aminoácidos.
• También es capaz de transportar iones específicos.
Funciones de la membrana
• Respuesta a señales
externas: la membrana
plásmática posee un papel
crítico en la respuesta de
una célula a los estímulos
externos.
• Interacción celular: permite
que las células se
reconozcan y envíen señales
entre sí, que intercambien
materiales e información.
Vacuola
• La membrana es más delgada que la plasmalema (7.5 nm) y se
le llama tonoplasto, que es una unidad de membrana.
• Transporta solutos dentro y fuera de la vacuola, y por tanto,
controla el potencial hídrico de la célula (turgor celular), lo
cual es muy importante en las células guarda de los estomas.
VACUOLA
Vacuola
• Las vacuolas facilitan la
absorción de agua y
minerales.
• Las vacuolas mantienen la
turgencia de la célula y
facilitan la absorción de
nutrientes gracias a su gran
volumen de agua.
• También, participan en el
almacenamiento de
sustancias y la lisis.
DICTIOSOMA o APARATO DE GOLGI
• Formado por varios sáculos membranosos, discoides,
llamados cisternas, también denominadas cuerpos de Golgi.
• Su función es la de recibir productos elaborados,
almacenarlos, modificarlos y transportarlos al exterior de la
célula o hacia otros lugares de las membranas. Por lo tanto, el
dictiosoma es un centro de distribución aún mayor que el RE.
• El tipo de productos que los
Dictiosomas reciben o transportan
depende del tipo de célula. Ej. En
algunas células los productos
pueden ser compuestos de la
pared celular, en otras podrían ser
proteínas, etc.
RIBOSOMAS
• Son orgánulos donde ocurre la síntesis de proteínas.
• Están dispersos en el citoplasma o asociados con el
Retículo Endoplásmico
• Pueden existir individualmente, o asociados entre sí
formando cadenas espirales llamadas polirribosomas o
polisomas, las cuales están unidas por una cadena de
ARN mensajero.
Paso de la información genética a
proteína, a través de los ribosomas.
Retículo Endoplasmático
• Sistema de membranas
paralelas que semeja un saco
colapsado con capas llamadas
cisternas.
• El RE asociado con muchos
ribosomas es llamado RE
rugoso. Síntesis proteica.
• El RE liso tiene pocos ribosomas.
Este tipo de RE participa el en
metabolismo de los lípidos,
oxidación de ácidos grasos,
síntesis de fosfolípidos,
glicolípidos y esteroides.
Esquema tridimensional del retículo endoplasmático rugoso,
mostrando la síntesis de proteínas
Retículo Endoplasmático
• La morfología del RE le permite funcionar como un sistema
de transporte intercelular de azúcar, aminoácidos y ATP a
los sitios de uso o almacenamiento.
• Su extensa área superficial le permite distribuir enzimas.
• Su asociación con ribosomas indica que está involucrado
en la síntesis de proteínas.
• Otra función del RE es la construcción de la membrana
plasmática y la pared celular.
PLASTIDIOS
Son estructuras más o menos redondeadas, localizadas en todas
las células vegetales, y que están formados por dos membranas.
Hay varios tipos dependiendo de la función y la localización.
- Plastos fotosintéticamente inactivos: no tienen clorofila, luego no
intervienen en la fotosíntesis:
* Amiloplastos: son blanquecinos, pueden estar en tejidos
de reserva y almacenar almidón.
* Leucoplastos: son blanquecinos y sirven para guardar
proteínas.
* Cromoplastos: Son plastos coloreados por pigmentos no
clorofílicos y están en tejidos de flores y frutos.
- Plastos fotosintéticamente activos: tienen clorofila, ya que
intervienen en la fotosíntesis:
* Cloroplastos: intervienen en el proceso de la fotosíntesis.
Necesitan clorofila y enzimas necesarios para la fase luminosa de
la fotosíntesis. Estos elementos están en la membrana interna del
cloroplasto, en los:
+ Tilacoides de los grana: apilados
+ Tilacoides del estroma: unen los anteriores, están alarga-dos
MICROSOMAS
• Organelas pequeñas (0.2 a 1.5 µm de diámetro).
• Rodeada de membrana simple.
• Contienen la enzimas necesarias para el metabolismo
celular, contienen enzimas llamadas Oxidasas que
catalizan la oxidación de ciertas sustancias como el
Ácido Úrico y algunos Aminoácidos utilizando el
Oxígeno.
PLASMODESMOS
• Los plasmodesmos son estructuras de transporte de
macromoléculas, que conectan células vecinas. Actúan como
canales en el transporte vía simplasto y permiten el paso de
moléculas de diferentes tamaños (Azúcares, aa, nucleótidos libres
y hasta partículas virales).
• Una célula puede tener entre 1.000 a 10.000 plasmodesmos.
• Los plasmodesmos representan canales recubiertos por
extensiones de la membrana plasmática y atravesados por
segmentos de retículo endoplásmico que se proyectan al interior
de otras células.
Plasmodesmos
CITOESQUELETO
• Formado por microtúbulos, microfilamentos de actina y
filamentos intermedios.
• Interviene en el movimiento celular- movilización de vesículas
de transporte, organelas y ciclosis ( que se evidencia cuando
los plástidos son arrastrados por ella).
• El citoesqueleto produce la ciclosis y está vinculado con otros
procesos como división celular, crecimiento y diferenciación.
• Contribuye a dar forma a la célula, e intervine en el proceso
de división celular.
• Los microtúbulos están involucrados en procesos de motilidad
y morfogénesis. Son estructuras tubulares largas y rígidas.
CITOESQUELETO
Citoesqueleto observado con microscopio de fluorescencia
(Raven et al. 1992)
CITOESQUELETO
• Los filamentos intermedios, compuestos por
proteínas fibrosas; son elementos relativamente
estáticos que soportan tensiones, a diferencia de los
microfilamentos y microtúbulos, pueden organizarse y
desarmarse rápidamente.
EL NÚCLEO
EL NÚCLEO
• Forma: generalmente esférica, puede ser lenticular y en
algunos casos lobulado
• Tamaño: generalmente entre 5-25 µm, visible con
microscopio óptico. En las ovocélulas de coníferas alcanza
más de 500 µm: 0.5 mm.
• Posición: es característica para cada tipo celular, en
células embrionales ocupa el centro, en células
adultas generalmente está desplazado hacia un
costado, debido a que el centro está ocupado por una
o más vacuolas.
EL NÚCLEO
• Número: la mayoría de las células de plantas
superiores son uninucleadas, aunque ciertas células
especializadas pueden ser multinucleadas (fibras
liberianas, tubos laticíferos).
• Constancia: normalmente todas
las células vivas tienen núcleo,
aunque hay excepciones. Los
elementos traqueales (xilema) y
los tubos cribosos del floema
carecen de núcleo a la madurez,
sin embargo, estos últimos
reciben la influencia del núcleo
de las células compañeras.
Reproducción celular
En las células eucariotas se produce la división por un proceso
llamado “mitosis” o cariocinesis:
1º en la profase : el ADN se encuentra en forma de
cromosomas, la membrana del núcleo se deshace y los
centriolos se han duplicado.
2º en la metafase: se forma el huso mitótico, filamentos a los
que se unen los cromosomas.
3º en la anafase: las dos mitades de cada cromosoma
(cromátidas) se separan hacia polos opuestos de la célula.
4º en la telofase: desaparece el huso y se forman las dos nuevas
membranas nucleares. La célula se divide en dos células hijas.
PARED VEGETAL
PARED PRIMARIA
• Es la primera en ser secretada por la plasmalema.
• Está compuesta de celulosas, hemicelulosas, sustancias
pécticas, agua y proteínas.
• También contiene en menor proporción lignina, suberina
y cutina.
• Tiene un grosor que varía entre 1-3 µm, y entre un 9 y
un 25% de celulosa organizada en microfibrillas.
• El arreglo de las microfibrillas le da a la pared una
apariencia cristalina, y es responsable de su resistencia
debido a la fuerza de los de enlaces de hidrógeno
PARED PRIMARIA
• Se encuentra en células en crecimiento, o bien, células
metabólicamente muy activas.
• Se comienza a formar durante la división celular (Telofase),
durante el desarrollo del fragmoplasto (lámina que se forma a
través del ecuador celular). Esta estructura forma una placa
celular).
. Además de
hemicelulosas, que
añaden gran rigidez a la
pared. Esta consta de
aproximadamente 65% de
agua y entre 10-35% de
pectina.
PARED PRIMARIA
• Las pectinas son hidrofílicas, y favorecen la extensión y flexibilidad de
la pared.
• También existen proteínas conocidas como extensinas, las cuales
tienen un importante papel en el crecimiento celular.
• Otro polisacárido sintetizado en las proximidades de la pared celular,
con función sanitaria es la calosa, que la podemos encontrar cuando
el tejido sufre alguna lesión, y la célula lo segrega para curarlas.
Formación de la pared primaria
PARED SECUNDARIA
• Se deposita internamente a la pared primaria,
cuando la célula ha detenido su expansión.
• Al final de la deposición de pared secundaria, el
protoplasma muere.
• Son mucho mas gruesas que las primarias y consisten
de 41-45% celulosa, 30% de hemicelulosas, 22-28%
lignina, la cual es un material altamente resistente a
la deformación y descomposición.
PARED SECUNDARIA
• Tenemos 3 capas: S1,
S2, y S3
• Estas capas difieren en
la orientación de las
microfibrillas de
celulosa, las que están
organizadas siguiendo
un patrón mucho más
denso y complejo que
en la pared primaria.
APOPTOSIS
• Consiste en la muerte celular
programada
• En muchas células, tiene lugar cuando
se deposita la pared secundaria.
• La pared secundaria es rica en lignina,
la cual es un polisacárido hidrofóbico
que limita la absorción de agua.
• Se añaden además otros lípidos,
como:
• Cutina y Suberina:
Hidrofóbicas. Aparecen en
paredes externas de los tejidos
protectores.
• Taninos: Compuestos fenólicos
con la capacidad de aglutinar
proteínas.
FUNCIONES DE LA PARED CELULAR
1ª) Mantiene unidas todas las células, de los tejidos. La lámina
media mantiene unidas las células vecinas unas con otras.
2ª) Regulación de la turgencia celular. La pared celular es la
barrera mecánica que va a impedir que la célula absorba más
agua.
3ª) Diferenciación celular. En algunos tejidos, la diferenciación
celular pasa casi exclusivamente por la diferenciación máxima en
la pared celular.
4ª) Crecimiento celular. Crecimiento celular causado por la
entrada de agua, rotura de enlaces y reconstrucción de la
membrana.
5ª) Defensa contra las infecciones. El patógeno llega a la pared
celular degradándola mediante las glutanasas, y se producen las
respuestas metabólicas:
* Se sintetizan componentes de la pared para reestructurar los que
han sido degradados.
* Síntesis de moléculas antibióticos.
* Aglutinación de las proteínas producidas por el patógeno.
(También se puede producir la muerte de la célula).
6ª) Intercambios celulares. A través de la pared celular va a pasar
todo aquello que quepa y que pueda transportarse entre las
moléculas que la componen. Los intercambios serán mayores en
células jóvenes sin pared primaria y casi imposibles en células adultas
con pared celular secundaria.
Apoplasto: Zonas donde el intercambio se realiza sólo y
exclusivamente en relación a su tamaño.
Simplasto: Aquellas zonas en las que el intercambio viene regulado
por la membrana celular.
RESUMEN
• Existen tres características principales que separan a las
células vegetales de las animales:
– a) Pared celular y por lo general la célula vegetal es
más o menos rígida y tiene forma poliédrica.
– b) Vacuola, las cuales mantienen la turgencia celular
y proveen un gran volumen y área superficial con
un mínimo de protoplasto. Las células
meristemáticas poseen varias vacuolas pequeñas.
– c) Los plastidios especialmente los cloroplastos.
Las funciones celulares
•Nutrición celular
•Relación celular.
•Reproducción celular
Nutrición celular
La nutrición celular engloba los procesos destinados a
proporcionar a la célula energía para realizar todas sus
actividades y materia orgánica para crecer y renovarse.
En la nutrición heterótrofa
(células animales):
•La membrana permite el paso
de algunas sustancias.
•La célula incorpora partículas
mayores mediante fagocitosis.
•Una vez incorporadas estas
sustancias son utilizadas en el
metabolismo celular.
Nutrición celular
En la nutrición autótrofa
(células vegetales):
•La célula atrapa la energía
de la luz solar.
•La célula incorpora agua,
CO2 y sales minerales y
mediante la energía
atrapada fabrica sus propios
alimentos (fotosíntesis).
•Una vez fabricadas, estas
sustancias son utilizadas en
el metabolismo celular.
Nutrición celular
El metabolismo celular:
Es un conjunto de reacciones químicas que ocurren en la
célula con la finalidad de obtener energía y moléculas para
crecer y renovarse.
La Respiración Celular es una de las vías principales del
metabolismo, gracias a la cual la célula obtiene energía en
forma de ATP. Tiene lugar en las mitocondrias.
Organismos unicelulares y pluricelulares
Los seres unicelulares son los seres
de organización más sencilla. Están
formados por una sola célula. Son
microscópicos y pueden ser
procariotas (bacterias) o eucariotas
(algas, protozoos y algunos hongos)
Los seres unicelulares pueden
agruparse para formar una colonia,
que se origina a partir de una sola
célula que se divide. Las células hijas
quedan unidas entre sí formando la
colonia. Existen en protozoos y algas.
Organismos unicelulares y pluricelulares
Los seres pluricelulares están formados por gran número de células y
tienen además las siguientes características:
•Existe diferenciación celular. Cada forma celular realiza una función
específica.
•Las células no pueden separarse del organismo y vivir
independientemente. Necesitan de las otras para vivir.
•Se forman a partir de una célula madre o cigoto.
Las células se agrupan
en tejidos, los tejidos
forman órganos y los
órganos forman
aparatos o sistemas,
que forman en
conjunto al organismo.
La Célula Vegetal
Iván Poblador Cabañero
Biólogo