CÈL·LULA VEGETAL: CARACTERÍSTIQUES, PARTS (ORGANELOS) I FUNCIONS - BIOLOGIA - 2025

Les cèl·lules vegetals són les unitats fonamentals que conformen els organismes pertanyents a el regne de les plantes (regne Plantae).

Com tots els éssers vius, les plantes també estan formades per cèl·lules ja aquestes se'ls coneix com cèl·lules vegetals. Per a qualsevol organisme viu que es consideri, una cèl·lula representa la unitat més bàsica, és a dir, la part més petita d'un individu que conserva les característiques de tot el que és viu.

En el seu interior, així com a l'interior de les cèl·lules animals, ja que es tracta d'un tipus de cèl·lula eucariota, hi ha un tipus de "líquid" (el citosol), en el qual es troben submergits una sèrie de compartiments delimitats per membranes, als que coneixem com orgànuls o orgànuls.

Els orgànuls de qualsevol cèl·lula poden considerar anàlegs als òrgans corporals d'un animal (cor, fetge, ronyons, pulmons, estómac, etc.) però a una escala significativament menor, és a dir, més petits (les cèl·lules vegetals poden mesurar fins a 100 micres).

Cèl·lules vegetals de ceba amb els seus nuclis. Font: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Així, cada cèl·lula pot contemplar-se com una comunitat de components subcel·lulars, cadascun amb les seves pròpies funcions, les quals fan possible la vida, però incapaç de sobreviure per si mateix fora de la cèl·lula.

Alguns orgànuls de les cèl·lules vegetals no són presents en les cèl·lules animals, d'allí que sempre es faci una distinció especial entre els dos tipus. Entre aquests orgànuls només presents en cèl·lules vegetals destaquen la paret cel·lular, el vacúol i els cloroplasts, aquests últims encarregats de l'increïble procés de la fotosíntesi.

funcions

Les plantes, concebudes, a l'igual que tots els organismes multicel·lulars, com una gran comunitat cel·lular, tenen cèl·lules de diferents tipus d'exercir funcions diferents.

Hi ha cèl·lules especialitzades en:

- la protecció, - el suport mecànic, - la síntesi de reserves alimentàries, - el transport, l'absorció i la secreció, - l'activitat meristemàtica i la reproducció i

- la connexió entre teixits especialitzats

Característiques generals

Les cèl·lules vegetals comparteixen moltes característiques entre si, però a la vegada comparteixen algunes característiques amb les cèl·lules animals, característiques que són inherents a totes les cèl·lules eucariotes.

Fotografia de la vista a l'microscopi de el teixit d'una herba aquàtica (Imatge d'Andrea Vierschilling www.pixabay.com)

A continuació, presentarem una llista d'algunes de les característiques compartides i pròpies de les cèl·lules vegetals:

- Són cèl·lules eucariotes: tenen el seu material genètic tancat a l'interior d'un nucli membranós i posseeixen altres compartiments envoltats per membranes dobles o simples.

- Totes tenen una paret cel·lular: la membrana plasmàtica (la que tanca a l'citosol amb els seus orgànuls) està envoltada i protegida per una paret rígida, composta per xarxes complexes de polisacàrids com la cel·lulosa (un polímer de molècules de glucosa).

- Tenen plastidis: entre els orgànuls especials que només tenen les cèl·lules vegetals hi ha els plastidis especialitzats en diferents funcions. Els cloroplasts (on hi ha la clorofil·la, un pigment fotosintètic) són dels més importants, ja que són el principal lloc on ocorre la fotosíntesi, procés pel qual les plantes aprofiten la llum solar, l'aigua, i el diòxid de carboni per sintetitzar matèria orgànica i produir oxigen.

- Són cèl·lules autòtrofes: la presència de cloroplasts en el seu interior proporciona a les cèl·lules vegetals la capacitat de "sintetitzar el seu propi aliment", de manera que són una mica més autònomes que les cèl·lules animals per a l'obtenció d'energia i carboni.

- Tenen una vacúol: al citosol de les cèl·lules vegetals hi ha un organelo especial, el vacúol, on s'emmagatzemen aigua, sucres i fins i tot alguns enzims.

- Són totipotents: en determinades circumstàncies, moltes cèl·lules vegetals diferenciades tenen la capacitat de produir un nou individu de forma asexual.

Parts (orgànuls) de la cèl·lula vegetal i les seves funcions

Organelos de la cèl·lula vegetal

Citosol i membrana plasmàtica

El citosol és tot el que està al voltant de l'nucli. És una espècie de líquid que inclou compartiments membranosos i altres estructures. Ocasionalment s'empra el terme "citoplasma" per esmentar aquest líquid i la membrana plasmàtica a el mateix temps.

Membrana cel·lular. Font: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Tal "líquid" està envoltat i contingut per una membrana, la membrana plasmàtica, que no és més que una bicapa lipídica amb centenars de proteïnes associades, integrals o perifèriques, que intervenen l'intercanvi de substàncies entre la cèl·lula i el medi que l'envolta.

Com les cèl·lules vegetals estan envoltades per una paret cel·lular, molts autors han encunyat el terme protoplasto per referir-se a tot el que hi ha a l'interior d'aquesta paret, és a dir a la cèl·lula vegetal: a la membrana plasmàtica i a l'citosol amb els seus orgànuls.

citoesquelet

Citoesquelet, xarxa de proteïnes filamentoses en el citoplasma cel·lular. Font: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Les cèl·lules vegetals, a l'igual que les cèl·lules animals, tenen un citoesquelet. El citoesquelet consisteix en una sèrie de "bastides" moleculars que travessen la cèl·lula i que organitzen tots els components interns d'citosol.

Funcionen en el moviment de vesícules, en el transport de substàncies i molècules a través de la cèl·lula i, a més, en l'estructuració i sosteniment de la cèl·lula.

Aquest citoesquelet està format per filaments d'una proteïna anomenada actina-F i per microtúbuls, que són polímers d'una altra proteïna coneguda com tubulina.

Nucli cromatina i embolicada nuclear

Nucli cel·lular eucariota. Font: Mariana Ruiz Vila-real (LadyofHats), translation by Kelvinsong. / CC0

El nucli és el organelo que conté el material genètic, l'ADN (àcid desoxiribonucleic), que està empaquetat en forma de cromatina (del que es componen els cromosomes). És un organelo cobert per un sistema membranós conegut com embolicada nuclear.

nuclèol

En el seu interior també hi ha una regió coneguda com el nuclèol, en la qual es troben algunes proteïnes i els gens que codifiquen per l'ARN (àcid ribonucleic) ribosomal.

Aquesta embolicada consisteix, en realitat, en una sèrie de cisternes especialitzades que envolten a l'nucli i controlen l'intercanvi de materials entre el nucli i el citosol, el qual passa a través dels complexos de el porus nuclear.

Està formada per dues membranes que delimiten el lumen o nucleoplasma, una interna i una externa, aquesta última continua amb les membranes de l'reticle endoplasmàtic rugós (el que té ribosomes incrustats).

La membrana interna s'associa amb alguns components interns de l'nucli i probablement els organitza espacialment. Alguns autors assenyalen l'existència d'un nucli-esquelet, els filaments proteics (així com els de l'citoesquelet en el citosol) permeten l'organització de la cromatina.

reticle endoplasmàtic

1-Membrana nuclear. 2-Porus nuclear. 3-Reticle endoplasmàtic rugós (RER). 4-Reticle endoplasmàtic llis (SER). 5-Ribosoma unit a l'reticle endoplasmàtic rugós. 6-Macromolècules. 7-Vesícules de transport. 8-Aparell de Golgi. 9-Cara Cis de l'aparell de Golgi. 10-Cara trans de l'aparell de Golgi. 11-Cisternes de l'aparell de Golgi. Font: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus ManskeDerivative work: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Es tracta d'un sistema de membranes molt dinàmic, la abundància és variable, així com la seva estructura, la seva organització i la seva disposició en el citosol.

Usualment es divideix en una porció "llisa" i en una altra porció "rugosa", continua amb l'embolicada nuclear externa ja en la qual s'incrusten múltiples ribosomes, que són part de la maquinària molecular encarregada de la síntesi de proteïnes.

En el reticle endoplasmàtic es processen i distribueixen les proteïnes cel·lulars, especialment aquelles destinades a les membranes lipídiques (via secretora). En cas que passi, és un dels llocs on es donen algunes modificacions postraduccionals de proteïnes, tal com la glicosilació.

En moltes de les cèl·lules que formen glàndules, aquest organelo és molt abundant i funciona en la secreció de greixos, olis i olis amb fragàncies.

També és abundant en les cèl·lules epidèrmiques que fabriquen lípids que són dipositats com ceres a la superfície de les fulles i altres òrgans vegetals.

Aparell de Golgi

Aquest organelo, també membranós, consisteix en una sèrie de cisternes circulars aplanades, delimitades per una sola membrana. El contingut d'aquestes cisternes, la seva composició química i les seves funcions canvien d'una "cara" a l'altra.

En algunes plantes "inferiors", una cisterna "externa" està associada amb el reticle endoplasmàtic i es coneix com el compartiment o la "cara" cis de l'complex de Golgi, mentre que les cisternes més "allunyades" es formen part de la cara trans.

A la meitat entre les cisternes cis i les cisternes trans estan unes cisternes "mitges" i de la cara trans es formen unes vesícules secretores.

El complex de Golgi s'encarrega de l'processament i empaquetatge de diferents macromolècules, així com del seu transport (exportació) cap a la superfície cel·lular o cap a l'interior de vacúols. Entre aquestes macromolècules s'inclouen lípids i proteïnes.

A diferència de les cèl·lules animals, el Golgi de les cèl·lules vegetals té importants activitats de síntesi, ja que participen en la síntesi de novo de glicoproteïnes, de pectines, hemicel·luloses i alguns productes secretorios i components de les parets cel·lulars.

ribosomes

Esquema d'un ribosoma

Els ribosomes són orgànuls molt petits, amb forma esfèrica. Solen estar sobre el reticle endoplasmàtic rugós, però alguns es troben lliures en el citoplasma. Estan formats per ARN i proteïnes.

Aquests intervenen en la síntesi de macromolècules, principalment de proteïnes.

Vacuola i tonoplasto

El vacúol és un organelo multifuncional que participa en l'emmagatzematge, la digestió, la osmoregulació i el manteniment de la forma i la mida de les cèl·lules vegetals.

Moltes substàncies poden emmagatzemar-se en l'interior d'aquests orgànuls: pigments acolorits com les antocianines que pinten fulles i pètals, alguns àcids orgànics que funcionen en la regulació de l'pH, alguns químics de "defensa" contra herbívors i metabòlits secundaris.

Sota el microscopi es poden veure com "llocs buits" al citosol, amb un aspecte esfèric i de vegades molt grans, ja que poden ocupar fins al 90% de l'volum cel·lular.

Com es tracta d'un organelo, hem d'assumir que està envoltat per una membrana, el tonoplasto. Aquesta membrana s'encarrega de regular el pas de substàncies entre el lumen vacuolar i el citosol, per al que té algunes proteïnes especialitzades.

Els vacúols també funcionen com "orgànuls digestius" de les cèl·lules, de manera que moltes vegades compleixen funcions que són anàlogues a les dels lisosomes en les cèl·lules animals.

mitocondris

A l'igual que a la resta de les cèl·lules eucariotes, les cèl·lules vegetals posseeixen mitocòndries, que són orgànuls envoltats per dues membranes, una interna i una altra externa, que tanquen una matriu, estan especialitzats en la síntesi d'energia en forma d'ATP i la respiració cel·lular.

Són orgànuls cilíndrics o el·líptics, una mica allargats i, en alguns casos, ramificats. Tenen el seu propi genoma, pel que són capaços de codificar i sintetitzar moltes de les seves proteïnes, encara que no totes, ja que l'ADN nuclear de la cèl·lula codifica per a altres.

Plastidis

Els plastidis són un grup de diferents components cel·lulars, els quals sorgeixen de precursors coneguts com proplastidios. Normalment són orgnaleos de major grandària que les mitocòndries, amb doble membrana i una matriu densa anomenada estroma. També posseeixen genoma propi.

A aquesta família de organelos pertanyen els cloroplasts, els etioplastos, els amiloplastos i els cromoplastos. Així, aquests són els principals orgànuls que distingeixen les cèl·lules vegetals de les animals.

- Els cloroplasts són els plastidis encarregats de la fotosíntesi i són els que alberguen la clorofil·la, el pigment fotosintètic per excel·lència.

Esquema d'un cloroplast. Font: Kelvinsong / CC0, wikimedia commons

- Els amiloplastos són plastidis que funcionen en l'emmagatzematge de midó en diferents teixits.

- Els cromoplastos són plastidis que posseeixen coloració o pigmentació groguenca o ataronjada, ja que poden contenir diferents pigments al seu interior.

- Els etioplastos, d'altra banda, es troben en teixits "etiolados" i són, en realitat, cloroplasts que han perdut la clorofil·la. En els teixits no diferenciats poden dir- leucoplastos.

Peroxisomes o microcuerpos

Estructura bàsica d'un peroxisoma

Els peroxisomes o microcuerpos són orgànuls envoltats per una membrana senzilla, que es distingeixen de les vesícules per la seva grandària i el seu contingut. Usualment es coneixen com peroxisomes, ja que al seu interior es produeix una substància química tòxica anomenada peròxid d'hidrogen (H ₂ O ₂), que és nociva per a les cèl·lules.

Són orgànuls amb una gran quantitat d'enzims oxidatius en el seu interior i s'encarreguen de la síntesi d'algunes molècules, encara que la seva funció principal és l'oxidació i descomposició de certs tipus de lípids, aminoàcids, bases nitrogenades, etc.

Són especialment importants en les cèl·lules d'una llavor, ja que funcionen en la conversió dels greixos i els lípids emmagatzemats en aquestes en carbohidrats, que són la font principal d'energia de les cèl·lules embrionàries.

Alguns peroxisomes modificats es coneixen com glioxisomes, ja que en el seu interior passa el cicle de l'glioxilat, pel qual es reciclen àtoms de carboni que deriven dels processos fotosintètics.

Paret cel·lular

Paret cel·lular vegetal. Font: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Aquest és un altre dels orgànuls característics de les cèl·lules vegetals (els fongs també tenen cèl·lules amb paret, però la seva composició és diferent).

La paret cel·lular consisteix en una intricada xarxa d'un polímer anomenat cel·lulosa, que està compost per unitats repetides d'un sucre anomenat glucosa. Aquesta estructura té moltes funcions, però la més important és mantenir l'estructura de les cèl·lules i dels teixits vegetals i protegir-les del seu exterior.

Encara vista a l'microscopi sembla una estructura relativament prima, aquesta els proporciona a les cèl·lules vegetals certa rigidesa mecànica i resistència a la deformació, especialment en diferents climes.

plasmodesmes

En un teixit vegetal poden observar uns canals citoplasmàtics estrets, envoltats per la membrana plasmàtica i que connecten cèl·lules veïnes a través dels seus protoplasts (tot el que està per dins de la paret cel·lular).

Tipus de cèl·lules vegetals

Els organismes vegetals tenen molts tipus diferents de cèl·lules, els quals són producte de processos de diferenciació cel·lular, que estan controlats tant genètica com mediambientalment.

Molts científics reconeixen un conjunt de cèl·lules vegetals i, a continuació, esmentarem algunes d'elles:

- Cèl·lules inicials o meristemàtiques: es troben en els meristemes, que són els principals centres de creixement i divisió de totes les plantes, ja que estan en constant divisió mitòtica. A partir d'aquestes es diferencien les altres cèl·lules de el cos d'un vegetal.

- Cèl·lules diferenciades: totes les plantes posseeixen tres tipus principals de cèl·lules diferenciades que deriven de les cèl·lules meristemàtiques, les cèl·lules de l' parènquima, les cèl·lules de l' col·lènquima i les cèl·lules de l' esclerènquima.

Cèl·lules parenquimàtiques o de l'parènquima

Aquestes són les cèl·lules més comunes. Alguns autors les descriuen com les "bèsties de càrrega" d'una planta, ja que són les més abundants, però són les menys especialitzades, és a dir, menys diferenciades.

Tenen una paret cel·lular primària prima i no desenvolupen una paret secundària. S'encarreguen de "omplir" l'espai disponible en els teixits vegetals i proporcionar estructura, pel que poden tenir diferents formes i mides.

Aquelles cèl·lules parenquimàtiques que s'especialitzen en la fotosíntesi es coneixen també com a cèl·lules de l' clorènquima. Aquestes cèl·lules també participen en l'emmagatzematge d'aigua a les arrels, a la tija, les fulles, els fruits i les llavors.

Cèl·lules colenquimáticas o de l'col·lènquima

Són cèl·lules que proporcionen "suport flexible" als teixits vegetals. Són allargades i tenen diverses formes, les quals poden canviar durant el creixement de la planta. Tenen una paret primària que pot engrossir-per la deposició de cel·lulosa addicional.

Són cèl·lules de "cola", ja que són les que aporten un major suport que les cèl·lules de parènquima, encara que mantenint la flexibilitat. Sempre estan inflades, ja que els seus vacúols són plenes d'aigua.

Cèl·lules de l'esclerènquima

Aquestes cèl·lules, a diferència de les dues anteriors, sí posseeixen paret cel·lular secundària, la qual està enfortida amb lignina, un polímer compost per diferents àcids i molècules fenòliques bastant heterogènies. El terme deriva de el grec "skleros" que vol dir "dur".

Són cèl·lules menys comuns que les parenquimàtiques i colenquimáticas i moren quan arriben a la maduresa. Proporcionen resistència estructural als teixits que deixen de créixer en longitud.

Es coneixen dos tipus de cèl·lules de l'esclerènquima: les fibres i les esclereides. Les primeres són llargues, amb parets cel·lulars gruixudes i lignificades, pel que són forts i flexibles.

Les esclereides, d'altra banda, són més variades, morfològicament parlant, però generalment són cúbiques o esfèriques. Aquestes cèl·lules són les que componen les closques i els carozos de moltes fruites. No són flexibles, sinó més aviat dures.

Cèl·lules en els teixits vasculars

Els teixits vasculars de les plantes estan compostos per cèl·lules. Aquestes són les que s'encarreguen de la conducció d'aigua i dels nutrients i minerals pel cos dels vegetals.

El teixit xilemático (xilema) és el que transporta l'aigua i els nutrients minerals des de l'arrel cap a la resta de la planta. El teixit floemático (el floema), en canvi, condueix sucres i nutrients orgànics des de les fulles cap a la resta de la planta. La suma dels dos fluids es coneix com saba.

El xilema està compost per traqueidas, que són cèl·lules llargues, estretes en els seus extrems. Són considerades com un tipus de cèl·lula de l'esclerènquima. Aquestes cèl·lules moren quan arriben a la maduresa així que el que "queda" és el "closca" format per la paret cel·lular engrossida.

En aquest teixit també estan altres cèl·lules anomenades elements dels vasos, que transporten aigua i minerals més ràpid que les traqueidas. També moren en la seva maduresa, de manera que es tracta de "tubs" buits, més curts i estrets que les traqueidas.

El floema està compost per un tipus de cèl·lula conegut com elements dels tubs cribosos. Aquestes són cèl·lules vives i actives metabòlicament. S'uneixen en els seus extrems per formar el tub criboso, que és pel que es transporten els productes fotosintètics des de les fulles cap a la resta de el cos.

referències

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Essential cell biology. Garland Science.
2. Gunning, BE, & Steer, MW (1996). Plant cell biology: structure and function. Jones & Bartlett Learning.
3. Lodish et, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molecular cell biology 4th edition. National Center for Biotechnology Information, Bookshelf.
4. Nabors, MW (2004). Introduction to botany (No. 580 N117i). Pearson,.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.