Pared celular: definición, estructura y función (con diagrama)

La pared celular es una capa adicional de protección en la parte superior de la membrana celular. Puede encontrar paredes celulares tanto en procariotas como en eucariotas, y son más comunes en plantas, algas, hongos y bacterias. Sin embargo, los animales y los protozoos no tienen este tipo de estructura. Las paredes celulares tienden a ser estructuras rígidas que ayudan a mantener la forma de la célula.

La pared celular tiene varias funciones, incluido el mantenimiento de la estructura y la forma de la celda. La pared es rígida, por lo que protege la celda y su contenido. por ejemplo, la pared celular puede evitar que entren patógenos como los virus de las plantas. Además del soporte mecánico, la pared actúa como un marco que puede evitar que la celda se expanda o crezca demasiado rápido. Las proteínas, las fibras de celulosa, los polisacáridos y otros componentes estructurales ayudan a la pared a mantener la forma de la célula.

La pared celular también juega un papel importante en el transporte. Dado que la pared es una membrana semipermeable , permite que ciertas sustancias pasen a través, como las proteínas. Esto permite que la pared regule la difusión en la celda y controle lo que entra o sale. Además, la membrana semipermeable ayuda a la comunicación entre las células al permitir que las moléculas de señalización pasen a través de los poros.

La pared celular de una planta consiste principalmente de carbohidratos, como pectinas, celulosa y hemicelulosa. También tiene proteínas estructurales en cantidades más pequeñas y algunos minerales como el silicio. Todos estos componentes son partes vitales de la pared celular.

la celulosa es un carbohidrato complejo y se compone de miles de monómeros de glucosa que forman cadenas largas. estas cadenas se unen y forman microfibrillas de celulosa , que tienen varios nanómetros de diámetro. Las microfibrillas ayudan a controlar el crecimiento de la célula al limitar o permitir su expansión.

Una de las razones principales para tener una pared en una célula vegetal es que puede soportar la presión de la turgencia , y aquí es donde la celulosa juega un papel crucial. La presión de la turgencia es una fuerza creada por el interior de la célula que empuja hacia afuera. Las microfibrillas de celulosa forman una matriz con las proteínas, hemicelulosas y pectinas para proporcionar un marco resistente que puede resistir la presión de la turgencia.

Tanto las hemicelulosas como las pectinas son polisacáridos ramificados. Las hemicelulosas tienen enlaces de hidrógeno que las conectan con las microfibrillas de celulosa, mientras que las pectinas atrapan las moléculas de agua para crear un gel. Las hemicelulosas aumentan la resistencia de la matriz y las pectinas ayudan a prevenir la compresión.

Las proteínas en la pared celular cumplen diferentes funciones. Algunos de ellos proporcionan soporte estructural. otras son enzimas, que son un tipo de proteína que puede acelerar las reacciones químicas. Las enzimas ayudan a la formación y las modificaciones normales que ocurren para mantener la pared celular de la planta. También participan en la maduración de la fruta y en los cambios de color de las hojas.

Si alguna vez ha hecho su propia mermelada o jalea, entonces ha visto los mismos tipos de pectinas que se encuentran en las paredes celulares en acción. La pectina es el ingrediente que los cocineros agregan para espesar los jugos de frutas. a menudo usan las pectinas que se encuentran naturalmente en las manzanas o en las bayas para hacer sus mermeladas o jaleas.

Las paredes celulares de las plantas son estructuras de tres capas con una laminilla media , pared celular primaria y pared celular secundaria . la lámina media es la capa más externa y ayuda a las uniones de célula a célula mientras mantiene unidas las células adyacentes (en otras palabras, se asienta entre las paredes celulares de dos células y se mantiene unida entre sí), por eso se llama la laminilla media, aunque es la capa más externa). La laminilla media actúa como pegamento o cemento para las células vegetales porque contiene pectinas. Durante la división celular, la laminilla media es la primera en formarse.

La pared celular primaria se desarrolla cuando la célula crece, por lo que tiende a ser delgada y flexible. Se forma entre la lámina media y la membrana plasmática . Se compone de microfibrillas de celulosa con hemicelulosas y pectinas. esta capa permite que la célula crezca con el tiempo, pero no restringe demasiado el crecimiento de la célula.

La pared celular secundaria es más gruesa y más rígida, por lo que proporciona más protección para la planta. existe entre la pared celular primaria y la membrana plasmática. a menudo, la pared celular primaria en realidad ayuda a crear esta pared secundaria después de que la célula termina de crecer. Las paredes celulares secundarias consisten en celulosa, hemicelulosas y lignina . La lignina es un polímero de alcohol aromático que proporciona soporte adicional para la planta. Ayuda a proteger la planta de los ataques de insectos o patógenos. La lignina también ayuda con el transporte de agua en las células.

Cuando se compara la composición y el grosor de las paredes celulares primarias y secundarias en las plantas, es fácil ver las diferencias. Primero, las paredes primarias tienen cantidades iguales de celulosa, pectinas y hemicelulosas. sin embargo, las paredes celulares secundarias no tienen pectina y tienen más celulosa. En segundo lugar, las microfibrillas de celulosa en las paredes celulares primarias parecen aleatorias, pero están organizadas en paredes secundarias.

Aunque los científicos han descubierto muchos aspectos de cómo funcionan las paredes celulares en las plantas, algunas áreas todavía necesitan más investigación. por ejemplo, todavía están aprendiendo más sobre los genes reales involucrados en la biosíntesis de la pared celular. Los investigadores estiman que alrededor de 2.000 genes participan en el proceso. Otra área importante de estudio es cómo funciona la regulación de los genes en las células de las plantas y cómo afecta a la pared.

Al igual que las plantas, las paredes celulares de los hongos consisten en hidratos de carbono. sin embargo, mientras que los hongos tienen células con quitina y otros carbohidratos, no tienen celulosa como las plantas. Sus paredes celulares también tienen enzimas, glucanos, pigmentos, ceras y otras sustancias. Es importante tener en cuenta que no todos los hongos tienen paredes celulares, pero muchos de ellos lo tienen. En los hongos, la pared celular se encuentra fuera de la membrana plasmática. la quitina constituye la mayor parte de la pared celular, y es el mismo material que le da a los insectos sus exoesqueletos fuertes.

En general, los hongos con paredes celulares tienen tres capas : quitina, glucanos y proteínas. Como la capa más interna, la quitina es fibrosa y está compuesta de polisacáridos. Ayuda a que las paredes celulares de los hongos sean rígidas y fuertes. A continuación, hay una capa de glucanos, que son polímeros de glucosa, que se entrecruzan con quitina. Los glucanos también ayudan a los hongos a mantener la rigidez de su pared celular. Por último, hay una capa de proteínas llamadas manoproteínas o mananos , que tienen un alto nivel de azúcar manosa . La pared celular también tiene enzimas y proteínas estructurales.

diferentes componentes de la pared celular del hongo pueden servir para diferentes propósitos. por ejemplo, las enzimas pueden ayudar con la digestión de materiales orgánicos, mientras que otras proteínas pueden ayudar con la adhesión al medio ambiente.

Las paredes celulares de las algas están compuestas por polisacáridos, como la celulosa o glicoproteínas. algunas algas tienen polisacáridos y glicoproteínas en sus paredes celulares. Además, las paredes celulares de algas tienen mananos, xilanos, ácido algínico y polisacáridos sulfonados. Las paredes celulares entre los diferentes tipos de algas pueden variar mucho.

Los mananos son proteínas que producen microfibrillas en algunas algas verdes y rojas. Los xilanos son polisacáridos complejos y algunas veces reemplazan la celulosa en las algas. El ácido algínico es otro tipo de polisacárido que se encuentra a menudo en las algas pardas. sin embargo, la mayoría de las algas tienen polisacáridos sulfonados.

Las diatomeas son un tipo de algas que viven en el agua y el suelo. Son únicos porque sus paredes celulares están hechas de sílice. Los investigadores todavía están investigando cómo las diatomeas forman sus paredes celulares y qué proteínas forman el proceso. sin embargo, han determinado que las diatomeas forman sus paredes ricas en minerales internamente y las mueven fuera de la célula. este proceso, llamado exocitosis , es complejo e involucra múltiples proteínas.

Una pared celular bacteriana tiene peptidoglicanos. El peptidoglicano o mureína es una molécula única que consiste en azúcares y aminoácidos en una capa de malla, y ayuda a la célula a mantener su forma y estructura. La pared celular en las bacterias existe fuera de la membrana plasmática. La pared no solo ayuda a configurar la forma de la celda, sino que también ayuda a evitar que la celda explote y derrame todo su contenido.

en general, puede dividir las bacterias en categorías grampositivas o gramnegativas, y cada tipo tiene una pared celular ligeramente diferente. Las bacterias grampositivas pueden teñirse de azul o violeta durante una prueba de tinción de gram, que usa tintes para reaccionar con los peptidoglicanos en la pared celular. por otro lado, las bacterias gramnegativas no pueden teñirse de azul o violeta con este tipo de prueba. Hoy en día, los microbiólogos aún usan tinción de gram para identificar el tipo de bacteria. es importante tener en cuenta que tanto las bacterias grampositivas como las gramnegativas tienen peptidoglicanos, pero una membrana externa adicional evita la tinción de las bacterias gramnegativas.

Las bacterias grampositivas tienen paredes celulares gruesas hechas de capas de peptidoglicanos. Las bacterias grampositivas tienen una membrana plasmática rodeada por esta pared celular. sin embargo, las bacterias gramnegativas tienen paredes celulares delgadas de peptidoglicanos que no son suficientes para protegerlas. esta es la razón por la cual las bacterias gramnegativas tienen una capa adicional de lipopolisacáridos (lps) que sirven como endotoxinas . Las bacterias gramnegativas tienen una membrana plasmática interna y externa, y las paredes celulares delgadas se encuentran entre las membranas.

Las diferencias entre las células humanas y las bacterianas hacen posible usar antibióticos en su cuerpo sin matar a todas sus células. Dado que las personas no tienen paredes celulares, los medicamentos como los antibióticos pueden atacar las paredes celulares de las bacterias. La composición de la pared celular desempeña un papel en cómo funcionan algunos antibióticos. por ejemplo, la penicilina, un antibiótico beta-lactámico común, puede afectar la enzima que forma los enlaces entre las cadenas de peptidoglicano en las bacterias. Esto ayuda a destruir la pared celular protectora y detiene el crecimiento de las bacterias. desafortunadamente, los antibióticos pueden matar bacterias beneficiosas y dañinas en el cuerpo.

otro grupo de antibióticos llamados glicopéptidos se dirige a la síntesis de las paredes celulares al impedir que se formen los peptidoglicanos. Los ejemplos de antibióticos glicopeptídicos incluyen vancomicina y teicoplanina.

La resistencia a los antibióticos ocurre cuando las bacterias cambian, lo que hace que los medicamentos sean menos efectivos. Dado que las bacterias resistentes sobreviven, pueden reproducirse y multiplicarse. Las bacterias se vuelven resistentes a los antibióticos de diferentes maneras. por ejemplo, pueden cambiar sus paredes celulares. pueden sacar el antibiótico de sus células o pueden compartir información genética que incluya resistencia a los medicamentos.

Una forma en que algunas bacterias resisten los antibióticos beta-lactámicos como la penicilina es producir una enzima llamada beta-lactamasa. la enzima ataca el anillo de beta-lactama, que es un componente central del fármaco, y consiste en carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. sin embargo, los fabricantes de medicamentos intentan prevenir esta resistencia agregando inhibidores de la beta-lactamasa.

Las paredes celulares ofrecen protección, soporte y ayuda estructural para plantas, algas, hongos y bacterias. Aunque existen diferencias importantes entre las paredes celulares de procariotas y eucariotas, la mayoría de los organismos tienen sus paredes celulares fuera de las membranas plasmáticas. otra similitud es que la mayoría de las paredes celulares proporcionan rigidez y resistencia que ayudan a las células a mantener su forma. La protección contra patógenos o depredadores también es algo que muchas paredes celulares entre diferentes organismos tienen en común. Muchos organismos tienen paredes celulares formadas por proteínas y azúcares.

comprender las paredes celulares de procariotas y eucariotas puede ayudar a las personas de diversas maneras. Desde mejores medicamentos hasta cultivos más fuertes, aprender más sobre la pared celular ofrece muchos beneficios potenciales.