Estructura y Función de la Célula Vegetal: Pared Celular, Mitocondrias, Cloroplastos y Más

Estructura y Función de la Pared Celular Vegetal

La pared celular es una característica distintiva de la célula vegetal. A diferencia de las membranas, no tiene permeabilidad selectiva. Está formada por la misma célula, es rígida, fuerte, bastante porosa y tiene un espesor considerable. Se distinguen dos láminas principales:

• Primaria: Es más laxa (suelta), lo que permite el crecimiento celular.
• Secundaria: Es más interna, posee mayor rigidez y se forma definitivamente cuando la célula alcanza su madurez.

Entre las células vegetales se producen puentes de conexión citoplasmática llamados plasmodesmos.

Químicamente, la pared celular está compuesta por:

• Pared primaria: Formada por celulosa dispuesta en distintas direcciones, creando una red laxa.
• Pared secundaria: Constituida por fibras de celulosa dispuestas en paralelo, lo que le confiere menor flexibilidad y elasticidad. Además, contiene otras sustancias como lignina (polisacáridos) y pectinas (presentes en los tejidos leñosos).

El Citoplasma Celular

El citoplasma, también conocido como hialoplasma o citosol, es la porción fundamental de la célula. Es el componente más abundante en volumen y puede encontrarse en dos estados:

• Gel (semilíquido)
• Sol (semisólido)

Mitocondrias: Centrales Energéticas de la Célula

Las mitocondrias son orgánulos de doble membrana y son autoduplicables (poseen ADN procariótico, es decir, tienen genes). La cantidad de mitocondrias en una célula depende de su actividad metabólica. El ADN mitocondrial procariótico ha experimentado muy pocas mutaciones a lo largo del tiempo. No existen mitocondrias paternas porque, durante la fecundación, las mitocondrias del espermatozoide no participan.

Características de las mitocondrias:

• Membrana interna y externa separadas por un espacio.
• Presencia de crestas mitocondriales.

Respiración Celular en las Mitocondrias

Las mitocondrias son las responsables de la respiración celular, proceso que se divide en cuatro etapas:

1. Glucólisis: Ruptura de los enlaces de la glucosa.
2. Ciclo del ácido cítrico (Ciclo de Krebs): Serie de reacciones químicas.
3. Transporte de electrones: Cadena de transporte en la membrana interna.
4. Fosforilación oxidativa: Producción de ATP.

El rendimiento general de 1 mol de glucosa es de 38 ATP, 380 calorías y un 55% de eficiencia (el 45% restante se pierde en forma de calor). De los 38 ATP, 2 se obtienen en la glucólisis y 36 en el ciclo de Krebs. La glucólisis ocurre en el citoplasma celular, mientras que el ciclo de Krebs se lleva a cabo en la matriz mitocondrial.

La respiración celular en organismos aeróbicos produce CO₂, vapor de agua y ATP. Por ejemplo, 1 mol de ácido esteárico, al entrar en el ciclo de Krebs, genera 147 ATP, con un rendimiento ideal de 2669 ncal (aproximadamente 55% de eficiencia).

La energía para el organismo no proviene exclusivamente de los carbohidratos.

Fermentación: Respiración Anaeróbica

Si el proceso respiratorio es anaeróbico (sin oxígeno), ocurre la fermentación, que consta de dos pasos:

1. Glucólisis.
2. Reducción del ácido pirúvico (compuesto de 3 carbonos).

La fermentación se produce en organismos con baja disponibilidad de oxígeno, como en glóbulos rojos maduros (sin mitocondrias) o en células musculares con deficiencia de oxígeno.

Tipos de fermentación (según los productos finales):

1. Fermentación alcohólica: Produce alcohol etílico y CO₂.
2. Fermentación láctica: Genera ácido láctico.
3. Otras fermentaciones: Producen ácido acético (vinagre), ácido cítrico (queso rancio), ácido fórmico, entre otros.

El ciclo de Krebs, propuesto por Hans A. Krebs en 1937, es una serie de reacciones químicas que forman parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas (que utilizan oxígeno).

Preguntas y respuestas clave:

• ¿Qué proceso ocurre en las crestas mitocondriales? La cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa.
• Rendimiento de un mol de glucosa en un laboratorio = 686 (unidades no especificadas, presumiblemente kcal).
• ¿Dónde ocurre la glucólisis? En el citoplasma de la célula.
• ¿En qué proceso de la respiración celular se encuentra la acetil-CoA? Al inicio del ciclo de Krebs.
• ¿Qué sustancias se pueden encontrar en el ciclo de Krebs? Ácido fumárico, ácido málico, entre otros intermediarios.
• ¿Qué organismos realizan la fermentación? Principalmente hongos y levaduras, y algunas bacterias.

Cloroplastos y Fotosíntesis

Los cloroplastos son orgánulos de doble membrana presentes en las células vegetales, responsables de la fotosíntesis. La fotosíntesis se divide en dos fases:

• Fase luminosa (o clara)
• Fase oscura (ciclo de Calvin)

Plastidios: Diversidad Funcional en la Célula Vegetal

Los plastidios son orgánulos presentes en las células vegetales, clasificados en:

• Incoloros o leucoplastos:
  • Amiloplastos: Almacenan almidón.
  • Oleoplastos: Almacenan lípidos.
  • Proteoplastos: Almacenan proteínas.
• Cromoplastos (activos):
  • Cloroplastos: Contienen clorofila (verdes) y realizan la fotosíntesis.
  • Feoplastos: Pigmentos pardos.
  • Rodoplastos: Pigmentos rojos.
• Cromoplastos (sin actividad fotosintética):
  • Licopenos: Responsables del color de frutos y flores, importantes para la polinización y dispersión de frutos.

Preguntas Adicionales sobre la Pared Celular

1. Constituyente principal de la pared celular: Celulosa.
2. Otros compuestos secundarios de la pared celular: Ligninas, pectinas.
3. ¿Qué otros reinos tienen pared celular? Bacterias y hongos.
4. ¿Cuál de las dos paredes se forma cuando la célula alcanza su madurez? La pared secundaria.
5. ¿Qué tipo de permeabilidad tiene la pared celular? No selectiva; permite el paso libre de sustancias.