Expresiones moleculares Biología celular: Estructura de la célula vegetal – Vacuolas

Las vacuolas son sacos unidos a la membrana dentro del citoplasma de una célula que funcionan de varias maneras diferentes. En las células vegetales maduras, las vacuolas tienden a ser muy grandes y son extremadamente importantes para proporcionar apoyo estructural, así como para cumplir funciones como el almacenamiento, la eliminación de residuos, la protección y el crecimiento. Muchas células vegetales tienen una única y gran vacuola central que suele ocupar la mayor parte del espacio de la célula (el 80% o más). Las vacuolas de las células animales, sin embargo, tienden a ser mucho más pequeñas, y se utilizan más comúnmente para almacenar temporalmente materiales o para transportar sustancias.

La vacuola central de las células vegetales (véase la figura 1) está encerrada por una membrana denominada tonoplasto, un componente importante y muy integrado del sistema de membranas internas de la planta (endomembrana). Esta gran vacuola se desarrolla lentamente a medida que la célula madura mediante la fusión de vacuolas más pequeñas derivadas del retículo endoplásmico y del aparato de Golgi. Como la vacuola central es muy selectiva en el transporte de materiales a través de su membrana, la paleta química de la solución de la vacuola (denominada savia celular) difiere notablemente de la del citoplasma circundante. Por ejemplo, algunas vacuolas contienen pigmentos que dan a ciertas flores sus colores característicos. La vacuola central también contiene desechos vegetales que tienen un sabor amargo para los insectos y los animales, mientras que las células de las semillas en desarrollo utilizan la vacuola central como depósito para el almacenamiento de proteínas.

Entre sus funciones en la célula vegetal, la vacuola central almacena sales, minerales, nutrientes, proteínas, pigmentos, ayuda al crecimiento de la planta y desempeña un importante papel estructural para la misma. En condiciones óptimas, las vacuolas se llenan de agua hasta el punto de ejercer una presión significativa contra la pared celular. Esto ayuda a mantener la integridad estructural de la planta, junto con el apoyo de la pared celular, y permite a la célula vegetal crecer mucho más sin tener que sintetizar nuevo citoplasma. En la mayoría de los casos, el citoplasma de la planta está confinado en una fina capa situada entre la membrana plasmática y el tonoplasto, lo que da lugar a una gran relación entre la superficie de la membrana y el citoplasma.

La importancia estructural de la vacuola de la planta está relacionada con su capacidad para controlar la presión de turgencia. La presión de turgencia dicta la rigidez de la célula y está asociada a la diferencia entre la presión osmótica dentro y fuera de la célula. La presión osmótica es la presión necesaria para impedir la difusión de fluidos a través de una membrana semipermeable que separa dos soluciones que contienen diferentes concentraciones de moléculas de soluto. La respuesta de las células vegetales al agua es un excelente ejemplo de la importancia de la presión de turgencia. Cuando una planta recibe cantidades adecuadas de agua, las vacuolas centrales de sus células se hinchan a medida que el líquido se acumula en ellas, creando un alto nivel de presión de turgencia, que ayuda a mantener la integridad estructural de la planta, junto con el apoyo de la pared celular. Sin embargo, en ausencia de suficiente agua, las vacuolas centrales se encogen y la presión de turgencia se reduce, comprometiendo la rigidez de la planta de modo que se produce el marchitamiento.

Las vacuolas de las plantas también son importantes por su papel en la degradación y el almacenamiento molecular. En ocasiones, estas funciones son llevadas a cabo por diferentes vacuolas en la misma célula, una de las cuales sirve como compartimento para la degradación de materiales (similar a los lisosomas que se encuentran en las células animales), y otra que almacena nutrientes, productos de desecho u otras sustancias. Varios de los materiales que se almacenan habitualmente en las vacuolas de las plantas han resultado ser útiles para el ser humano, como el opio, el caucho y el saborizante del ajo, y se cosechan con frecuencia. Las vacuolas también almacenan a menudo los pigmentos que dan a ciertas flores sus colores, lo que les ayuda a atraer a las abejas y otros polinizadores, pero también pueden liberar moléculas que son venenosas, odoríferas o desagradables para varios insectos y animales, lo que les disuade de consumir la planta.