Cloroplastos y plastos

Comparación entre célula vegetal y animal

La diferencia clave entre la célula vegetal y la animal radica en la presencia de plastos (cloroplastos, cromoplastos, leucoplastos) y una robusta pared celular celulósica, situada por fuera de la membrana. Estas estructuras están ausentes en las células animales.

También difiere el tipo de nutrición: las plantas son autótrofas (fotótrofas o quimiótrofas), mientras que los animales son heterótrofos (saprófitos o parásitos).

• Metabolismo energético: La síntesis de ATP en las plantas ocurre en las mitocondrias y los cloroplastos, mientras que en los animales ocurre únicamente en las mitocondrias. La hidrólisis de ATP en ambos casos se produce en todas las partes de la célula donde se requiere gasto de energía.
• Inclusiones: Las plantas almacenan granos de almidón, proteínas y gotas de aceite, además de poseer vacuolas con jugo celular y cristales de sales. Los animales acumulan grasas y el carbohidrato glucógeno, cristales de sales, pigmentos y productos finales del metabolismo.
• Centro celular: En los animales está presente en todas las células, mientras que en las plantas solo se encuentra en las formas inferiores.

Diversidad e interconversión de los plastos

Los plastos son orgánulos únicos de la célula vegetal que son capaces de transformarse unos en otros dependiendo de las condiciones externas (luz, oscuridad), así como de los procesos de maduración y envejecimiento.

Todas las formas se desarrollan a partir de proplastos, estructuras iniciales no diferenciadas. Posteriormente, pueden diferenciarse en los siguientes tipos:

• Cloroplastos: plastos verdes responsables de la fotosíntesis.
• Leucoplastos: orgánulos incoloros.
• Cromoplastos: contienen pigmentos carotenoides que proporcionan coloración.
• Etioplastos: se forman exclusivamente en la oscuridad y contienen un cuerpo prolamelar especial.
• Gerontoplastos: se forman durante el envejecimiento de los tejidos.

Además, existen plastos altamente especializados para el almacenamiento de sustancias: los amiloplastos almacenan almidón, los elaioplastos lípidos y los proteinoplastos proteínas.

La fotosíntesis como base del metabolismo plástico

En los eucariotas, la fotosíntesis se localiza en los cloroplastos. Es un proceso anabólico marcadamente pronunciado (metabolismo plástico) que ocurre únicamente a la luz y exclusivamente en células que contienen clorofila.

Durante la fotosíntesis se sintetizan carbohidratos complejos a partir de compuestos inorgánicos simples. En este proceso se consumen agua y dióxido de carbono, y se libera oxígeno al medio ambiente. La energía del ATP se acumula y se conserva de forma segura en los enlaces químicos de los carbohidratos formados. El resultado principal de este proceso es el aumento constante de la masa orgánica de la planta.

Respuesta a la luz: etiolación y desetiolación

El desarrollo de la planta depende críticamente de la iluminación. En ausencia de luz se desarrolla el síndrome de etiolación: la planta se vuelve blanca o amarillenta, sus entrenudos se alargan considerablemente, las láminas foliares permanecen poco desarrolladas y en las células se encuentran etioplastos.

Al recibir la señal lumínica comienza la desetiolación, la transición hacia un desarrollo normal, que está regulada por el sistema de fitocromos. Los entrenudos se acortan, las hojas se despliegan y aparece la coloración verde.

El fotomorfogénesis (la transformación de etioplastos en cloroplastos) incluye tres etapas:

1. Síntesis de clorofila a partir de protoclorofilida y degradación del cuerpo prolamelar.
2. Acumulación de proteínas, lípidos, pigmentos y ensamblaje de las membranas tilacoidales.
3. Formación intensiva de clorofila b, ensamblaje del complejo captador de luz II (LHCII) y organización definitiva de los tilacoides en los cloroplastos.

Regulación de la biogénesis y evitación de la sombra

La biogénesis de los cloroplastos se encuentra bajo estricto control:

• Fotorregulación: la luz activa la síntesis de pigmentos y proteínas a través de los sistemas de fitocromos y criptocromos.
• Regulación hormonal: las citoquininas estimulan la síntesis de proteínas y pigmentos, mientras que el etileno desactiva estos procesos.
• Regulación genética: el núcleo controla la biogénesis en todas las etapas de la diferenciación.

Un mecanismo interesante es la evitación de la sombra. En el bosque, debido a la estratificación (árboles grandes → árboles pequeños → arbustos → hierbas y matas → musgos → hojarasca), se crea un gradiente de iluminación. Si la planta recibe luz roja lejana pero carece del espectro rojo, pasa a un estado intermedio entre etiolado y desetiolado. En este proceso, regulado por los fitocromos A y B, la planta reduce su contenido de clorofila, desarrolla poco las hojas pero alarga los entrenudos.

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Mecanismos de funcionamiento del sistema fitocromístico (luz roja y roja lejana)
• Estructura del complejo captador de luz II (LHCII) y de los tilacoides
• El papel de los fitocromos A y B en el mecanismo de evitación de la sombra
• Control genético de la biogénesis de los cloroplastos por parte del núcleo

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