Célula vegetal

Las células vegetales son las células presentes en las plantas verdes , eucariotas fotosintéticas del reino Plantae . Entre sus características distintivas se encuentran las paredes celulares primarias que contienen celulosa, hemicelulosas y pectina, la presencia de plástidos con capacidad para realizar la fotosíntesis y almacenar almidón, una gran vacuola que regula la presión de turgencia, la ausencia de flagelos o centriolos , excepto en los gametos, y un método único de división celular que implica la formación de una placa celular o fragmoplasto que separa las nuevas células hijas.

• Las células vegetales tienen paredes celulares compuestas de celulosa , hemicelulosas y pectina y construidas fuera de la membrana celular . Su composición contrasta con las paredes celulares de los hongos , que están hechas de quitina , de las bacterias , que están hechas de peptidoglicano y de las arqueas , que están hechas de pseudopeptidoglicano . En muchos casos, la lignina o la suberina son secretadas por el protoplasto como capas de pared secundaria dentro de la pared celular primaria. La cutina se secreta fuera de la pared celular primaria y en las capas externas de la pared celular secundaria de las células epidérmicas de las hojas, tallos y otros órganos sobre el suelo para formar la cutícula de la planta . Las paredes celulares realizan muchas funciones esenciales. Proporcionan forma para formar el tejido y los órganos de la planta, y juegan un papel importante en la comunicación intercelular y las interacciones planta-microbio. ^[1] La pared celular es flexible durante el crecimiento y tiene pequeños poros llamados plasmodesmos que permiten el intercambio de nutrientes y hormonas entre células. ^[2]
• Muchos tipos de células vegetales contienen una gran vacuola central , un volumen lleno de agua encerrado por una membrana conocida como tonoplasto ^{[3] que mantiene la} turgencia de la célula , controla el movimiento de moléculas entre el citosol y la savia , almacena material útil como fósforo y nitrógeno ^[4] y digiere proteínas y orgánulos de desecho .
• Las vías especializadas de comunicación de célula a célula, conocidas como plasmodesmos , ^[5] se presentan en forma de poros en la pared celular primaria a través de los cuales se continúan el plasmalema y el retículo endoplásmico ^{[6] de las células adyacentes.}
• Las células vegetales contienen plástidos , siendo los más notables los cloroplastos , que contienen el pigmento de color verde clorofila que convierte la energía de la luz solar en energía química que la planta utiliza para fabricar su propio alimento a partir del agua y el dióxido de carbono en el proceso conocido como fotosíntesis . ^[7] Otros tipos de plástidos son los amiloplastos , especializados en el almacenamiento de almidón , los elaioplastos especializados en el almacenamiento de grasa y los cromoplastos especializados en la síntesis y almacenamiento de pigmentos . Al igual que en las mitocondrias , que tienen un genoma que codifica 37 genes, ^[8] los plástidos tienen sus propios genomas de alrededor de 100 a 120 genes únicos ^[9] y se interpreta que surgieron como endosimbiontes procariotas que vivían en las células de un ancestro eucariota temprano de las plantas terrestres y las algas . ^[10]
• La división celular en las plantas terrestres y algunos grupos de algas, en particular las carófitas ^[11] y el orden de las clorofitas Trentepohliales ^[12] , se lleva a cabo mediante la construcción de un fragmoplasto como plantilla para construir una placa celular en una etapa tardía de la citocinesis .
• Los espermatozoides móviles y que nadan libremente de las briofitas y pteridofitas , las cícadas y el ginkgo son las únicas células de las plantas terrestres que tienen flagelos ^[13] similares a los de las células animales . ^{[14] [15]} Las coníferas y las plantas con flores no tienen espermatozoides móviles y carecen tanto de flagelos como de centriolos . ^[16]

Las células vegetales se diferencian a partir de células meristemáticas indiferenciadas (análogas a las células madre de los animales) para formar las principales clases de células y tejidos de raíces , tallos , hojas , flores y estructuras reproductivas, cada una de las cuales puede estar compuesta de varios tipos de células.

Las células del parénquima son células vivas que tienen funciones que van desde el almacenamiento y el soporte hasta la fotosíntesis ( células del mesófilo ) y la carga del floema ( células de transferencia ). Aparte del xilema y el floema en sus haces vasculares, las hojas están compuestas principalmente de células del parénquima. Algunas células del parénquima, como en la epidermis, están especializadas para la penetración de la luz y el enfoque o la regulación del intercambio de gases , pero otras se encuentran entre las células menos especializadas en el tejido vegetal, y pueden permanecer totipotentes , capaces de dividirse para producir nuevas poblaciones de células indiferenciadas, a lo largo de sus vidas. ^[17] Las células del parénquima tienen paredes primarias delgadas y permeables que permiten el transporte de pequeñas moléculas entre ellas, y su citoplasma es responsable de una amplia gama de funciones bioquímicas como la secreción de néctar o la fabricación de productos secundarios que desalientan la herbivoría . Las células del parénquima que contienen muchos cloroplastos y se ocupan principalmente de la fotosíntesis se denominan células de clorénquima . Las células del clorénquima son células del parénquima implicadas en la fotosíntesis. ^[18] Otras, como la mayoría de las células del parénquima de los tubérculos de patata y los cotiledones de las semillas de las legumbres , tienen una función de almacenamiento.

Las células del colénquima están vivas en la madurez y tienen paredes celulares de celulosa engrosadas. ^[19] Estas células maduran a partir de derivados del meristemo que inicialmente se parecen al parénquima, pero las diferencias se hacen evidentes rápidamente. Los plástidos no se desarrollan y el aparato secretor (RE y Golgi) prolifera para secretar una pared primaria adicional. La pared es más comúnmente más gruesa en las esquinas, donde tres o más células entran en contacto, y más delgada donde solo dos células entran en contacto, aunque son posibles otras disposiciones del engrosamiento de la pared. ^[19] La pectina y la hemicelulosa son los componentes dominantes de las paredes celulares del colénquima de las angiospermas dicotiledóneas , que pueden contener tan solo el 20% de celulosa en Petasites . ^[20] Las células del colénquima suelen ser bastante alargadas y pueden dividirse transversalmente para dar una apariencia septada. El papel de este tipo de célula es sostener la planta en ejes que aún crecen en longitud y conferir flexibilidad y resistencia a la tracción a los tejidos. La pared primaria carece de lignina, que la haría resistente y rígida, por lo que este tipo de células proporciona lo que podría llamarse soporte plástico: un soporte que puede sostener un tallo joven o un pecíolo en el aire, pero en células que se pueden estirar a medida que las células que las rodean se alargan. El soporte estirable (sin recuperación elástica) es una buena forma de describir lo que hace el colénquima. Partes de las cuerdas del apio son colénquima.

Sección transversal de una hoja que muestra varios tipos de células vegetales.

El esclerénquima es un tejido compuesto por dos tipos de células, esclereidas y fibras que tienen paredes secundarias engrosadas y lignificadas ^{[19] : 78} depositadas dentro de la pared celular primaria . Las paredes secundarias endurecen las células y las hacen impermeables al agua. En consecuencia, las esclereidas y las fibras suelen estar muertas en la madurez funcional y falta el citoplasma, dejando una cavidad central vacía. Las esclereidas o células de piedra (del griego skleros, duro ) son células duras y resistentes que dan a las hojas o frutos una textura arenosa. Pueden desalentar la herbivoría al dañar los conductos digestivos en las etapas larvarias de pequeños insectos. Las esclereidas forman la pared dura del hueso de los duraznos y muchas otras frutas, proporcionando protección física al grano en desarrollo. Las fibras son células alargadas con paredes secundarias lignificadas que proporcionan soporte de carga y resistencia a la tracción a las hojas y tallos de las plantas herbáceas. Las fibras del esclerénquima no participan en la conducción, ni de agua y nutrientes (como en el xilema ) ni de compuestos de carbono (como en el floema ), pero es probable que hayan evolucionado como modificaciones de las iniciales del xilema y el floema en las primeras plantas terrestres.

El xilema es un tejido vascular complejo compuesto por traqueidas o elementos vasculares conductores de agua , junto con fibras y células del parénquima. Las traqueidas ^[21] son ​​células alargadas con engrosamiento secundario lignificado de las paredes celulares, especializadas para la conducción de agua, y aparecieron por primera vez en las plantas durante su transición a la tierra en el período Silúrico hace más de 425 millones de años (ver Cooksonia ). La posesión de traqueidas de xilema define a las plantas vasculares o traqueofitas. Las traqueidas son células de xilema puntiagudas y alargadas, las más simples de las cuales tienen paredes celulares primarias continuas y engrosamientos de pared secundaria lignificados en forma de anillos, aros o redes reticuladas. Las traqueidas más complejas con perforaciones similares a válvulas llamadas fosas bordeadas caracterizan a las gimnospermas. Los helechos y otras pteridofitas y las gimnospermas solo tienen traqueidas de xilema , mientras que las plantas con flores también tienen vasos de xilema . Los elementos vasculares son células xilemáticas huecas sin paredes terminales que se alinean de extremo a extremo de manera que forman tubos largos y continuos. Las briofitas carecen de tejido xilemático verdadero, pero sus esporofitos tienen un tejido conductor de agua conocido como hidroma que está compuesto por células alargadas de construcción más simple.

El floema es un tejido especializado para el transporte de alimentos en plantas superiores, principalmente transportando sacarosa a lo largo de gradientes de presión generados por ósmosis, un proceso llamado translocación . El floema es un tejido complejo, que consta de dos tipos principales de células, los tubos cribosos y las células acompañantes íntimamente asociadas , junto con células del parénquima, fibras de floema y esclereidas. ^{[19] : 171} Los tubos cribosos están unidos de extremo a extremo con placas terminales perforadas entre ellas conocidas como placas cribosas , que permiten el transporte de fotosintato entre los elementos cribosos. Los elementos del tubo criboso carecen de núcleos y ribosomas , y su metabolismo y funciones están regulados por las células acompañantes nucleadas adyacentes. Las células acompañantes, conectadas a los tubos cribosos a través de plasmodesmos , son responsables de cargar el floema con azúcares . Las briofitas carecen de floema, pero los esporofitos del musgo tienen un tejido más simple con función análoga conocido como leptoma.

La epidermis de la planta es un tejido especializado, compuesto de células parenquimatosas, que cubre las superficies externas de las hojas, tallos y raíces. En la epidermis pueden estar presentes varios tipos de células. Entre ellas destacan las células oclusivas estomáticas que controlan la tasa de intercambio de gases entre la planta y la atmósfera, los pelos glandulares y de revestimiento o tricomas , y los pelos radiculares de las raíces primarias. En la epidermis de los brotes de la mayoría de las plantas, solo las células oclusivas tienen cloroplastos. Los cloroplastos contienen el pigmento verde clorofila, necesario para la fotosíntesis. Las células epidérmicas de los órganos aéreos surgen de la capa superficial de células conocida como túnica (capas L1 y L2) que cubre el ápice del brote de la planta , ^[19] mientras que la corteza y los tejidos vasculares surgen de la capa más interna del ápice del brote conocida como cuerpo (capa L3). La epidermis de las raíces se origina en la capa de células inmediatamente debajo del casquete radicular. La epidermis de todos los órganos aéreos, pero no las raíces, está cubierta por una cutícula hecha de cutina de poliéster o cután polimérico (o ambos), con una capa superficial de ceras epicuticulares . Se cree que las células epidérmicas del brote primario son las únicas células vegetales con la capacidad bioquímica de sintetizar cutina. ^[22]