Pared celular, citoesqueleto y ribosomas: estructura y función celular

Pared celular vegetal

10 Pared celular vegetal. Posee pared celular rígida, externa a la membrana plasmática.

Funciones

Confiere rigidez y contribuye al mantenimiento de la forma celular. Une células adyacentes, por lo que sirve de conexión entre las células de los tejidos vegetales, a los que dota de soporte y estructura, permitiendo a la planta crecer erguida y alcanzar cierta altura. Posibilita el intercambio de fluidos y la comunicación intercelular. Permite a las células vegetales vivir en el medio hipotónico de la planta, impidiendo que se hinchen y estallen. Impermeabiliza la superficie vegetal en algunos tejidos. Sirve como barrera protectora contra el paso de agentes patógenos o agresiones físicas.

Estructura y composición

La pared celular está compuesta por una serie de fibras de celulosa embebidas en una trama de polisacáridos (pectinas y hemicelulosa) y glucoproteínas, con consistencia de gel. En algunos tejidos como el leñoso, las ligninas confieren mayor rigidez a la pared. En las células diferenciadas, la pared celular aparece como una estructura gruesa compuesta por varias capas que se van depositando a medida que se produce el crecimiento celular.

Lámina media

Capa más externa y primera que se forma después de la división celular, y puede ser compartida por las células adyacentes de un tejido. Está integrada por pectinas y proteínas que se unen después a iones calcio.

Pared primaria

Gruesa capa de estructura fibrilar situada por debajo de la lámina media. Constituida por largas fibras de celulosa cohesionadas por hemicelulosa, pectinas y glucoproteínas.

Pared secundaria

Capa más interna, situada por debajo de la pared primaria en algunos tipos de células vegetales. Consta de una o varias capas fibrilares semejantes en composición a la pared primaria, pero con mayor proporción de celulosa y diferente orientación en las distintas capas. Aparece cuando la célula termina de crecer y perdura tras la muerte de la célula. En ocasiones forman parte de la pared polímeros como la lignina (xilema, esclerénquima), ceras y cutina o suberina (corcho).

La pared celular de las células vegetales no es continua, sino que tiene plasmodesmos o canales que permiten la comunicación y el intercambio entre células adyacentes. Estos canales se forman en el proceso de la división celular, durante la síntesis de la pared, y aparecen en todas las células jóvenes. Los plasmodesmos pueden encontrarse en depresiones de la pared primaria (más delgada), en las que se inhibe el depósito de pared secundaria (punteaduras).

Glucocálix celular animal

Glucocálix celular animal: En tejidos animales, las células están unidas entre sí por medio de una matriz extracelular o glucocálix formada por polisacáridos, glucolípidos y glucoproteínas. Entre las glucoproteínas destacan los proteoglucanos, formados por un polisacárido (glucosaminoglucano) unido a proteínas. La matriz extracelular forma un gel hidratado al que se asocian proteínas estructurales fibrilares (colágeno o elastina) que les dan elasticidad. La función del glucocálix es de soporte (contribuye al mantenimiento de la forma celular y de la estructura tisular).

Funciones

• Intercambio de sustancias entre células adyacentes.
• Reconocimiento y adhesión celulares.
• Desplazamiento de algunas enzimas.
• Movimiento y división de la célula.

En los eritrocitos o glóbulos rojos, el glucocálix está poco desarrollado, mientras que en otros casos, como en tejidos de células epiteliales y de sostén (tejido conjuntivo), el grosor de la matriz es mayor.

Citoesqueleto celular

Citoesqueleto celular: Constituye un conjunto de filamentos proteicos que forman elementos y redes complejas e interconectadas, responsables del mantenimiento de la forma celular, el posicionamiento y desplazamiento intracelular de organelos, y del movimiento y división celulares.

Hialoplasma o citosol

Hialoplasma o citosol: La membrana plasmática encierra un espacio ocupado por una solución coloidal formada por distintos componentes, que son el agua, las sales o iones y moléculas de pequeño tamaño (aminoácidos para la síntesis de proteínas, monosacáridos), macromoléculas (proteínas) e inclusiones. El citosol, el citoesqueleto y los organelos están en el interior del citoplasma.

Microtúbulos

Fibras con diámetro comprendido entre 25 nm; son los elementos citoesqueléticos de mayor diámetro, compuestas por tubulina (proteína globular), de 3 tipos:

• Alfa y beta tubulina: forman dímeros que polimerizan formando protofilamentos. 13 protofilamentos se unen entre sí alrededor de un núcleo central hueco, en un proceso dependiente de GTP. Esta estructura se estabiliza por una serie de proteínas asociadas que reciben el nombre de MAPs (proteínas asociadas a microtúbulos). [Tubulina alfa y tubulina beta se unen y forman 13 protofilamentos; esos 13 forman el microtúbulo, que tiene polarización positiva y negativa.]
• Gamma tubulina: forma anillos en los centros organizadores de microtúbulos, que son la base para la polimerización de nuevos microtúbulos. Estos elementos citoesqueléticos se organizan a partir de esas regiones especializadas, los centros organizadores de microtúbulos o centrosomas. Los MTOC contienen en el centro un par de centriolos constituidos por 9 tripletes de microtúbulos, excepto en las células de las plantas superiores, en las que aparecen como zonas densas de material amorfo.

Los microtúbulos son abundantes en la mayoría de las células eucariotas y desempeñan estas funciones:

• Contribuyen al mantenimiento de la forma, ya que se disponen en haces longitudinales o transversales que forman anillos o espirales. Son responsables de la morfología característica de los eritrocitos.
• Participan en el transporte de organelos y partículas en el interior de la célula, intervienen en el flujo axónico neuronal, en la migración de las inclusiones de melanina de los melanóforos o en el movimiento de vesículas de secreción.
• Constituyen elementos estructurales fundamentales del huso mitótico durante la división nuclear y los centriolos en las células animales.
• Conforman el eje citoesquelético o axonema en cilios y flagelos eucariotas, así como el de sus corpúsculos basales. [Dos centriolos forman un centrosoma; cada centriolo está formado por 9 tripletes de microtúbulos.]

Cilios y flagelos

Cilios y flagelos: Son apéndices externos de las células eucariotas implicados en la motilidad. Tienen estructura común y constan de estos elementos:

• Axonema: eje citoesquelético interno formado por 9 pares de microtúbulos periféricos y 1 par de microtúbulos centrales (estructura 9+2). El microtúbulo externo de cada par (microtúbulo B) está incompleto porque presenta menos de 13 protofilamentos. Asociadas a los microtúbulos hay una serie de proteínas (dineína y nexina). El axonema está rodeado por la membrana ciliar/flagelar, que es continua con la membrana plasmática.
• Corpúsculo basal: base del axonema, compuesto por 9 tripletes de microtúbulos periféricos (estructura 9+0). Esta estructura es idéntica a la de los centriolos. Están asociadas a la base del corpúsculo basal unas fibras llamadas raíces ciliares.
• Zona de transición: entre el axonema y el corpúsculo basal. Se ve una placa basal formada por material denso a los electrones.

Diferencias entre cilios y flagelos

La diferencia entre cilios y flagelos está en el mecanismo de movimiento: los flagelos suelen ser más largos que los cilios, pero más numerosos. También, el movimiento de los cilios es a modo de látigo (propulsión-retracción), mientras que el de los flagelos es un movimiento ondulante. En los organismos eucariotas unicelulares y en gametos flagelados de organismos superiores, los cilios y flagelos están implicados en el desplazamiento de la célula. En las células epiteliales ciliadas o en los cilios de la abertura oral de algunos protistas, el movimiento de estas estructuras provoca corrientes que arrastran las partículas circundantes.

Microfilamentos de actina

Microfilamentos de actina: La actina es una proteína asociada al catión calcio, que forma filamentos formados por dos hebras enrolladas helicoidalmente. Los microfilamentos de actina son dinámicos y presentan polaridad. Varios microfilamentos de actina se pueden asociar formando haces más gruesos.

Funciones

• Contracción muscular: la actina se asocia a la miosina en las miofibrillas, responsables de la contracción muscular.
• Movimiento de ciclosis y formación de pseudópodos y protrusiones: los filamentos de actina asociados a otras proteínas como la miosina se relacionan con la formación de corrientes de ciclosis en las células vegetales, que permiten el desplazamiento de distintos organelos. Los pseudópodos son típicos de algunos protistas y de macrófagos; las protrusiones permiten el desplazamiento de células animales como neuronas y células embrionarias.
• Función estructural: la actina puede formar redes de soporte implicadas en el mantenimiento de la morfología celular o en estructuras especializadas. Las microvellosidades contienen un haz de microfilamentos de actina que mantiene su estructura digitiforme. En la zona basal, los haces se conectan formando una red terminal en la que la actina se asocia a la miosina; esta interacción permite los movimientos de las microvellosidades.

Ribosomas

Ribosomas: Organelos intracitoplasmáticos compuestos por ARN y proteínas que participan en la síntesis proteica. Estos organelos no están rodeados de membrana y están constituidos por 2 subunidades: una subunidad grande (2 moléculas distintas de ARN y distintas proteínas) y una subunidad pequeña con un solo tipo de ARN asociado a proteínas. Ambas subunidades se asocian formando un surco al que se une la proteína que se está sintetizando, y un segundo surco en el que se aloja el ARNm. Los ribosomas pueden encontrarse en las células libres en el citoplasma en forma de polirribosomas, o asociados al retículo endoplasmático rugoso o a la membrana nuclear. Los ribosomas de las células procariotas y eucariotas se diferencian por su coeficiente de sedimentación.

Tipos de ribosomas

• Ribosomas procariotas 70S: subunidad grande 50S y subunidad pequeña 30S.
• Ribosomas eucariotas 80S: subunidad grande 60S y subunidad pequeña 40S.

En mitocondrias y cloroplastos hay ribosomas 70S.