Citología vegetal (IV)

Mitocondria

Las mitocondrias son pequeños gránulos esféricos o en forma de bastones cortos libres en el citoplasma, comparables por su tamaño con las bacterias. Al conjunto de mitocondrias de una célula se le llama condrioma. El condrioma puede observarse in vivo en las células de maguey joven (Agave), escamas del bulbo de la cebolla (Allium cepa), en piezas florales de azucenas (Lillium) y tulipanes (Hibiscus). Están constituidas por una doble membrana, la membrana externa es lisa, en tanto que la interna presenta una serie de pliegues o túbulo que constituyen las crestas; dentro de la membrana interna existe una matriz en la que se pueden encontrar partículas de ADN, ARN, proteínas y lípidos.

Las mitocondrias tienen como función llevar a cabo la respiración intracelular, en la que a partir de reacciones de oxido-reducción de los azúcares se obtiene la energía necesaria para las funciones de la célula. En su matriz se encuentran las enzimas que intervienen en el ciclo de Krebs, en tanto que en la membrana interna de la mitocondria, se encuentran partículas que actúan en el transporte de electrones.

Sobre el origen de las mitocondrias la teoría más actual es la endosimbiótica. Según esta teoría, las mitocondrias y los cloroplastos pueden haber evolucionado a través de la incorporación de pequeñas células procariontes a su interior, estableciendo una relación endosimbiótica; se supone que una bacteria púrpura dio lugar a las mitocondrias y que más tarde una cianobacteria dio lugar a los cloroplastos.

Lisosomas y esferosomas

Los lisosomas son partículas de tamaño semejante al de las mitocondrias, pero con una estructura y composición química diferente. Los lisosomas son cuerpos limitados por una sola membrana y en su interior contienen enzimas (no de tipo respiratorio), tales como ribonucleasa, desoxirribonucleasas, fosfatasas, glucosidasas, catepsinas, etc.

En condiciones normales, la membrana del lisosoma está intacta y las enzimas son inactivas. La función atribuida a los lisosomas es cuando cierto material va a ser aprovechado, de alguna forma se asocia con estos para ser digerido; también se sabe que los lisosomas tienen un papel importante en la muerte de la célula, ayudando a la desintegración del contenido celular.

Los esferosomas son pequeños cuerpos de apariencia granular rodeados por una membrana simple, al igual que los lisosomas se supone que se originan a partir de vesículas que se desprenden del retículo endoplasmático. Contienen en su interior enzimas, a las que se les atribuye la síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos.

Cloroplastos y otros plastos

Plastos (plástidos o plastidios). Los plastos son estructuras claramente diferenciados de forma esférica o elipsoidal, limitados por una doble membrana, almacenan pigmentos, sustancias de reserva o llevan a cabo la fotosíntesis. Los plastos son típicos de las células vegetales. Existen varios tipos de plastos, los cuales tienen la capacidad de transformarse en un tipo a otro. También son capaces de dividirse y por su consiguiente de multiplicarse en el interior de la célula, esta división es independiente de la división del núcleo.

Protoplastos. Son plastos inmaduros, típicos de las células meristemáticas, en general son pequeños y carecen de pigmentos o reservas, y son precursores de los plastos.

Los plastos maduros son de tres tipos, mismos que difieren por su color y por la función. Se llaman cloroplastos a los de color verde; cromoplastos a los que tiene colores rojo, amarillo, naranja o púrpura; y leucoplastos a los que no tienen color.

Cloroplastos. Son los plastos de mayor importancia dentro de los vegetales, ya que por presentar el pigmento verde llamado clorofila, realizan la fotosíntesis que es la función básica en la formación de compuestos orgánicos a partir de agua, dióxido de carbono y bajo la influencia de la luz. Por esta razón las plantas son autótrofas, en tanto que los animales son heterótrofos, ya que tienen que tomar los alimentos orgánicos de las plantas.

En los protistas (protozoarios y algas), llegan a existir uno o más plastos en cada célula, en el caso de que sean uno o pocos plastos, éstos son de gran tamaño y se les denomina cromatóforos, se presentan bajo diferentes formas: estrellada, reticular, en cinta, etc. En los cromatóforos pueden encontrarse corpúsculos proteicos formadores de almidón, a los que se les llama pirenoides.

En las plantas superiores, los cloroplastos se hallan en las hojas, tallos herbáceos y algunas partes florales. En general, existen varios cloroplastos por célula, su número depende de la célula de que se trate, así como de su estado de desarrollo; regularmente son de forma discoidal.

Se originan a partir de protoplastos, o bien, en algunas plantas son capaces de autorreproducirse por división. También existe la teoría de que proceden de las mitocondrias. Presentan una organización compleja; están limitados por una doble membrana de naturaleza lipoproteica y una matriz (fondo) proteica llamada estroma, en la que se encuentran los grana que son estructuras constituidas por una serie de vesículas aplanadas llamadas tilacoides, que están superpuestas entre sí a manera de una pila de monedas; los grana están conectados por medio de membranas conocidas como lamelas o lámina inter-granales; tanto los tilacoides como las lamelas, son estructuras lipoproteicas que contienen la clorofila y otros pigmentos accesorios. En el estroma pueden encontrarse granos de almidón, partículas de ARN, pequeñas partículas fibrilares de ADN y enzimas fijadoras del CO2 utilizado en la fotosíntesis. El ADN se localiza en el núcleo, en mitocondrias y cloroplastos y constituye el material genético (genes). La importancia de éste en mitocondrias y cloroplastos, reside en la contribución que hacen estos organelos a su propia biosíntesis a través del ADN en ellos contenido. La biosíntesis de mitocondrias y cloroplastos supone la contribución de dos sistemas genéticos diferentes. La mayoría de las proteínas están codificadas por el ADN nuclear y, después de ser sintetizadas en los ribosomas citosólicos, son importadas hacia el organelo. Otras proteínas están codificadas por el ADN del propio organelo y son sintetizadas en los ribosomas de éste. El tráfico de proteínas entre el citoplasma y los organelos parece ser unidireccional, ya que no se conoce ninguna proteína que sea exportada desde la mitocondria o desde los cloroplastos hacia el citosol (citoplasma comprendido entre los organelos rodeados de membrana). La contribución de ambos sistemas genéticos en la formación de mitocondrias y de cloroplastos, están estrechamente coordinados. Sin embargo, este acoplamiento no es absoluto, ya que los organelos aislados continúan produciendo ADN, ARN y proteínas durante un tiempo breve, lo cual ha permitido determinar qué proteínas están siendo codificadas en el ADN del organelo y cuales en el ADN nuclear.

En todas las plantas verdes existe la clorofila, a excepción de organismos del reino Monera que presentan otro tipo de pigmento verde llamado bacterioclorofila. Se hallan varios tipos de clorofilas, siendo la clorofila a la de mayor difusión en la naturaleza y la que con mayor efectividad interviene en la fotosíntesis. Además de la clorofila a, se pueden encontrar otras como son b, cp, c2, d y e. La fórmula de las clorofilas a y b, se da a continuación: 

Clorofila a   C₅₅H₇₂O₅N₄Mg
Clorofila b   C₅₅H₇₀O₆N₄Mg 

Cromoplastos. Estas estructuras tienen su origen a partir de cualquier tipo de plastos. No tienen una forma típica, los hay esferoidales, alargados, lobulados, aciculares, etc. Carecen de una organización interna como los cloroplastos. Su naturaleza química es proteica con exceso de lípidos. Proceden de la transformación del condrioma, se forman en abundancia a partir de los leucoplastos y a veces de los cloroplastos. Cuando un cromoplasto se genera a partir de un cloroplasto, se destruye la estructura interna laminar.

Los cromoplastos almacenan pigmentos carotenoides que pueden estar cristalizados o en forma de gránulos. Los pigmentos carotenoides varían del amarillo al púrpura los hay de dos tipos: carotenoides, pigmentos carotenoides hidrogenados y xantofilas, pigmentos carotenoides oxigenados.

Carotenos   C₄₀H₅₆
Xantofilas    C₄₀H₅₅O₂

Los cromoplastos se encuentran en aquellos órganos de la planta que tienen color rojo, amarillo, anaranjado o púrpura, como en numerosos frutos, semillas, flores y raíces. Los pétalos blancos de las flores, carecen de pigmento y el color percibido es el resultado de la reflexión de la luz en los mismos, debido que estos son opacos por la presencia de amplios y abundantes espacios intercelulares llenos de aire. La coloración de las hojas en el otoño es debida a varios procesos y a la combinación de distintos pigmentos. Con la muerte gradual de la hoja, la clorofila se descompone en sustancias incoloras y los carotenoides se hacen visibles, con lo cual la hoja se torna amarilla.

Los carotenos y xantofilas también se presentan en tejidos animales como es el caso de la yema de huevo y mantequilla, ambos deben su color a estos pigmentos. La vitamina A en el cuerpo de los animales es convertida en carotenos. 

Leucoplastos. Algunos autores los consideran como los plastos antecesores de los cloroplastos. En general se les encuentra en células no expuestas directamente a la luz, como raíces y tallos subterráneos, así como en tejidos profundos de órganos aéreos; sin embargo, las células epidérmicas, presentan leucoplastos. Al igual que otros órganos de la planta como semillas, embriones, meristemos y células sexuales. Son estructuras carentes de pigmentos, con la capacidad de utilizar la glucosa para la formación de almidón que es la forma de reserva de carbohidratos en los vegetales; cuando los leucoplastos se especializan en la formación y almacen de almidón, cesando, ya que está saturado de almidón se le denomina amiloplasto. Existen leucoplastos que además de fabricar almidón, sintetizan grasas, a éstos se les nombra eleoplastos y son típicos de las hepáticas y monocotiledóneas.

Los leucoplastos se originan del condrioma (mitocondria), de la división de los ya existentes y de los cloroplastos y cromoplastos cuando pierden el pigmento. 

Fuente: González Embarcadero, Antonia; Cedillo Portugal, Ernestina; Díaz Garduño, Lucina. 2011. Morfologiía y anatomía de las plantas con flores. Universidad Autónoma Chapingo. México.