El protoplasma. Es una sustancia organizada que esta compuesta de proteínas, hidratos de carbono, grasas, sustancias minerales, agua y otros compuestos. Todos los procesos fisiológicos tienen lugar en el protoplasma






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títuloEl protoplasma. Es una sustancia organizada que esta compuesta de proteínas, hidratos de carbono, grasas, sustancias minerales, agua y otros compuestos. Todos los procesos fisiológicos tienen lugar en el protoplasma
fecha de publicación04.03.2016
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CELULA VEGETAL

La parte de la Botánica que se especializa en el estudio de la Célula es la Citología Vegetal. El estudio de la célula es de gran importancia, puesto que es la unidad de estructura, el asiento de los procesos fisiológicos vitales del organismo y, en el caso de las células reproductoras, de la transmisión de los materiales hereditarios de una generación a otra.

Cada una de las células vegetales es, al menos en parte, autosuficiente, y está aislada de sus vecinas por una membrana celular o plasmática y por una pared celular. Membrana y pared garantizan a las células la realización de sus funciones; al mismo tiempo, unas conexiones citoplásmicas llamadas plasmodesmos mantienen la comunicación con las células contiguas.

Leeuwenhoek fue quien hizo las primeras observaciones de la célula, pero no se le dio crédito, posteriormente Robert Hooke en 1665 al perfeccionar el microscopio observo en el corcho numerosas cavidades y los denominó células por el parecido que presentaban con las celdillas de un panal. Se distinguieron en esos trabajos Grew (1672) y Malpighi, quien comprobó la presencia de células en muchos vegetales.

En los comienzos del siglo XIX numerosos científicos interesados en el campo multiplicaron las investigaciones y comprobaciones al respecto, lo que dio origen a la Teoría celular vegetal de Matías Schleiden en 1938, en la cual se dice que todos los vegetales están formados por células.

Los diferentes tipos de células vegetales pueden distinguirse por la forma, espesor y constitución de la pared, como también por el contenido de la célula.

El ser humano ha tomado ventaja de la diversidad celular: consumimos los almidones y proteínas almacenados en sus tejidos de reserva, usamos los pelos de la semilla del algodón (Gossipium hirsutum) así como las fibras del tallo del lino (Linum ussitatisimun) para vestirnos; aún cuando las células están muertas, como en el leño, lo utilizamos para construcciones y para hacer papel.


PARTES DE UNA CELULA

El protoplasma.- Es una sustancia organizada que esta compuesta de proteínas, hidratos de carbono, grasas, sustancias minerales, agua y otros compuestos. Todos los procesos fisiológicos tienen lugar en el protoplasma.

Propiedades del protoplasma:


  • El metabolismo: Es la suma de los procesos fisiológicos que intervienen en la construcción y desintegración del protoplasma.

  • La regulación: Es la capacidad de regular la velocidad de sus propios procesos fisiológicos, es decir los procesos se realizan de una forma ordenada y a temperaturas ordenadas.

  • La irritabilidad: Es la capacidad del protoplasma para responder a los estímulos externos, como la luz, la temperatura, la gravedad, la acción de las sustancias químicas. La respuesta puede constituir de un simple movimiento o en cambios mas complejos.

  • El crecimiento: Implica no solo aumento de masa, sino también desarrollo.

  • La reproducción: Capacidad del protoplasma para reproducirse a si mismo.

El núcleo.- Normalmente cada célula posee un núcleo bien visible excepto por ejemplo en algunas formas vegetales inferiores como son las algas verdes-azuladas en la que carece de núcleo definido y en otras especies de algas y hongos en donde los protoplasmas son pluricelulados.

Estructura del núcleo:


  • Membrana nuclear: Membrana que separa al núcleo del citoplasma.

  • Jugo nuclear: Es una masa densa que se halla constituido por sustancias de composición química compleja.

  • La cromatina: El material cromático se halla disperso en el seno del jugo nuclear, es la base física de la herencia, la cromatina da lugar a los cromosomas durante la división nuclear.

  • Los nucléolos: Son estructuras que se encuentran dentro del núcleo, actúan en el metabolismo celular. Es el centro de la formación de algunas enzimas.

El citoplasma.- Es la parte del protoplasma que se encuentra entre el núcleo y la membrana, es una emulsión coloidal muy fina, de color hiadino, de aspecto granuloso o espumoso. A veces se observa en el citoplasma dos regiones: una externa denominada membrana plástica o hectoplasma y una parte interna llamada endoplasma.

En el interior del citoplasma se encuentran diferentes estructuras:


  • Los plastidios: Tienen una existencia independiente del citoplasma, existen varios tipos: Leucoplastos: incoloros, Cloroplastos: poseen clorofila y pigmentos, y Cromoplastos: poseen pigmentos carotenoides, carecen de clorofila, son los mas importantes, intervienen en el proceso de formación de hidratos de carbono.

  • Los mitocondrios y cromosomas: Son formaciones muy pequeñas, contienen enzimas que intervienen en la respiración, son muy importantes en el metabolismo celular. Parecen originarse en el núcleo, desde el cual son expulsados al citoplasma.

  • Las vacuolas: Son cavidades llenas de líquido que se encuentran dentro del citoplasma, las células jóvenes contienen muchas vacuolas pequeñas, al ir aumentando el tamaño de la célula, las vacuolas se juntan hasta formar una sola gran vacuola.

La membrana celular


Es una secreción del protoplasma. En los tejidos jóvenes esta formada de una sola capa y en los mas viejos esta formada de dos o mas. La membrana celular primaria esta constituida por sustancias pécticas, estas absorben y retienen el agua. Entre las sustancias que se encuentran en las membranas secundarias, la mas frecuente es la celulosa que condiciona la mayor o menor rigidez de esta.



Características que diferencian a las células vegetales:

Presentan cloroplastos: Son orgánulos rodeados por dos membranas, atrapan la energía electromagnética derivada de la luz solar y la convierten en energía química mediante la fotosíntesis, utilizando después dicha energía para sintetizar azúcares a partir del CO2 atmosférico.

Vacuola central: Una gran vacuola en la región central es exclusiva de los vegetales, constituye el depósito de agua y de varias sustancias químicas, tanto de desecho como de almacenamiento. La presión ejercida por el agua de la vacuola  se denomina presión de turgencia y contribuye a mantener la rigidez de la célula, por lo que el citoplasma y núcleo de una célula vegetal adulta se presentan adosados a las paredes celulares.

La pérdida del agua resulta en el fenómeno denominado plasmólisis, por el cual la membrana plasmática se separa de la pared y condensa en citoplasma en centro del lumen celular.

Pared celular: Es tal vez la característica más distintiva de las células vegetales. Le confiere la forma a la célula, cubriéndola a modo de exoesqueleto, le da la textura a cada tejido, siendo el componente que le otorga protección y sostén a la planta.



Célula vegetal típica. (Imagen modificada de Campbell)





Células vegetales observadas al MEB 270x

Pared Celular

Su principal componente estructural es la celulosa, entre un 20-40%.  La celulosa es el compuesto orgánico más abundante en la tierra, está formado por monómeros de glucosa unidos de manera lineal. Miles de moléculas de glucosa dispuesta de manera lineal se disponen paralelas entre sí y se unen por puentes hidrógeno formando  microfibrillas, de 10 a 25 nm de espesor. Este tipo de unión (1-4 ß) entre las unidades de glucosa es lo que hace que la celulosa sea muy difícil de hidrolizar. 





Solamente algunas bacterias, hongos y protozoos pueden degradarla, ya que tienen el sistema de enzimas necesario.
Los hervíboros, rumiantes (vaca), e insectos como termitas cucarachas y el pez de plata ¿? (Lepisma sachharina)la utilizan como fuente de energía solamente porque tienen en su tracto digestivo los microorganismos que sí pueden degradarla.
Para nosotros (los seres humanos) los vegetales que comemos solo "pasan" por nuestro tracto digestivo como "fibra", sin modificaciones.

Las microfibrillas se combinan mediante las hemicelulosas, compuesto producido por los dictiosomas, estas se unen químicamente a la celulosa formando una estructura llamada macrofibrillas de hasta medio millón de moléculas de celulosa en corte transversal. Esta estructura es tan sólida como la del concreto reforzado. La hemicelulosa y la pectina contribuyen a unir las microfibrillas de celulosa, al ser altamente hidrófilas contribuyen a mantener la hidratación de las paredes jóvenes. Entre las sustancias que se incrustan en la pared se encuentra la lignina, molécula compleja que le otorga rigidez. Otras sustancias incrustantes como la cutina y suberina tornan impermeables las paredes celulares, especialmente aquellas expuestas al aire.

En la pared celular se puede reconocer como pared primaria y pared secundaria, difieren en la ordenación de las fibrillas de celulosa y en la proporción de sus constituyentes. Durante la división celular las dos células hijas quedan unidas por la laminilla media, a partir de la cual se forma inicialmente la  pared primaria, cuyas microfibrillas se depositan de manera desordenada.



La pared primaria se encuentra en células jóvenes y áreas en activo crecimiento, por ser relativamente fina y flexible, en parte por presencia de sustancias pépticas y por la disposición desordenada de las microfibrillas de celulosa. Las células que poseen este tipo de pared tienen la capacidad de volver a dividirse por mitosis: desdiferenciación. Ciertas zonas de la pared son más delgadas formando campos primarios de puntuaciones donde plasmodesmos comunican dos células contiguas. 

La pared secundaria aparece sobre las paredes primarias, hacia el interior de la célula, se forma cuando la célula ha detenido su crecimiento y elongación. Se la encuentra en células asociadas al sostén y conducción, el protoplasma de estas células generalmente muere a la madurez. 

La laminilla media está formada por sustancias pépticas y es difícil de observar con microscopio óptico, es la capa que mantiene unidas las células. Algunos tejidos, como el parénquima de algunos frutos (manzana) son particularmente ricos en sustancias pécticas, por lo que son usadas como espesantes para preparar jaleas y mermeladas.

Comunicaciones Intercelulares: otra característica de las células vegetales es la presencia de puentes citoplasmáticos denominados plasmodesmos, usualmente de 40mm. de diámetro. Éstos permiten la circulación del agua y solutos entre las células. 

  • Campo primario de puntuación: al aumentar de tamaño una célula, la pared aumenta de espesor, salvo en algunas zonas donde permanece delgada, constituyendo estos zonas donde son abundantes los plasmodesmos.

  • Puntuaciones: son zonas donde no hay depósito de pared secundaria, quedando las paredes primarias más delgadas. Dependiendo del espesor de las paredes pueden formarse verdaderos canales que se corresponden entre células adyacentes. Las puntuaciones pueden ser simples o areoladas cuando tienen un reborde (ver tejidos).


Tejidos Vegetales

Los tejidos vegetales Son grupos de células semejantes organizadas en una unidad estructural y funcional que realizan una función común, se clasifican en meristemáticos y permanentes. Los tejidos simples están formados por un solo tipo de células, mientras que si está compuesto por más de un tipo de célula se denomina complejo.






Tejido simple: parénquima lagunoso

Leño: tejido complejo formado por células parenquimáticas, fibras, y miembros de vasos:

El crecimiento de un vegetal involucra tanto división como agrandamiento celular.  

Las células originadas por estos meristemas sufrirán un proceso de diferenciación hasta transformarse en diferentes tipos celulares, siendo este un proceso por el cual una célula experimenta una serie de cambios progresivos hasta convertirse en una célula especializada.

Después del crecimiento del embrión en la semilla, la formación de nuevas células queda casi enteramente restringida a los meristemas: tejidos permanentemente jóvenes, cuyas células se dividen por mitosis. El cuerpo de los vegetales está constituido por dos tipos de tejidos: meristemas o tejidos embrionales (derivados del embrión) y tejidos adultos.

Sistema de tejidos


Al considerar los niveles de organización de un vegetal podemos identificar:
Vegetal > Órganos > Sistemas de tejidos > tejidos > células . . .

Los sistemas de tejidos son grupos de tejidos que presentan continuidad en todo el vegetal, son tres:

  • Sistema fundamental: formado por parénquima, tejido de relleno,  colénquima y esclerénquima como tejidos de sostén.

  • Sistema epidérmico: constituido por la epidermis, cubierta protectora y más tarde, por la peridermis en el cuerpo secundario.

  • Sistema vascular: compuesto por xilema y floema.

Principales tejido vegetales





Tejido

Función

Características

Tipo celular

Meristema

Crecimiento por división celular

Pared 1º, núcleo grande

Células meristemáticas

Parénquima

Procesos del metabolismo: fotosíntesis, respiración,  almacén y conducción a corta distancia, etc.

Pared primaria o 1° y secundaria. Células vivas a la madurez

Células parenquimáticas

Colénquima

Sostén en órganos en crecimiento

Pared 1º, desigualmente engrosada

Colénquima angular, tangencial y angular

Esclerénquima

Sostén

Pared 1º y 2º, generalmente lignificada

Fibras y traqueidas

Epidermis

Protección de partes verdes

Pared 1º, la externa con cutina.

Células epidérmicas propiamente dichas, células especializadas: tricomas, estomas, etc.

Peridermis

Protección del cuerpo secundario

Diversos tipos celulares

Formado por súber, felógeno y felodermis

Xilema

Transporte de agua y sales

Tejido complejo

traqueidas, miembros de vasos, fibras y células parenquimáticas

Floema

Transporte de productos fotosintéticos

Tejido complejo

Células cribosas, miembros de tubo criboso, fibras,  y células parenquimáticas

Fuentes: Biología de las Plantas. Raven P. et al. 1992. Ed. Reverté.

Biología, conceptos y relaciones. Campbell N. et al. 2001. Prentice Hall. Ed.

Biología Celular y Molecular, De Robertis et al. 2002. Ed. El Ateneo.

Botany. Moore et al. 1995. WCB Pub.

Anatomía Vegetal. Fahn A. 1974. H. Blume Ed.

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Botánica morfológica. www.biologia.edu.ar/botanica

Mundo botánico, http://orbita.starmedia.com/~mundo_botanico/index.html

Xilema, http://www.inea.uva.es/servicios/histologia/xilema.htm

Floema, http://www.inea.uva.es/servicios/histologia/floema.htm

Epidermis,  http://www.inea.uva.es/servicios/histologia/epidermis.htm

Pared celular,  http://www.inea.uva.es/servicios/histologia/acerca_de_la_pared_celular.htm

Plastidios,  http://www.inea.uva.es/servicios/histologia/acerca_de_los_plastidios.htm

Vacuolas,  http://www.inea.uva.es/servicios/histologia/acerca_de_las_vacuolas.htm

La célula vegetal, http://mail.forest.ula.ve/~rubenhg/celula/

Plant Tissue Types Text and graphics, a nice supplement to coverage of the topic above.

http://koning.ecsu.ctstateu.edu/Plant_Biology/tissuetypes.html

http://www.kidlink.org/spanish/kidproj-spanish/celula/vegetal.html

Botany. Moore et al. 1995. WCB Pub.

Anatomía Vegetal. Fahn A. 1974. H. Blume Ed.

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http://www.monografias.com/trabajos14/celulavegetal/celulavegetal.shtml

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_vegetal

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