1.1 Particularitats cèl·lula vegetal (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Farmacia - 3º curso
Asignatura Fisiologia Vegetal
Año del apunte 2017
Páginas 7
Fecha de subida 29/09/2017
Descargas 1
Subido por

Vista previa del texto

Fisiologia vegetal Silvia Expósito BLOC II. PARTICULARITATS ESTRUCTURALS I FUNCIONALS DE LA CÈL·LULA VEGETAL TEMA 1. PARTICULARITATS DE LA CÈL·LULA VEGETAL. MEMBRANES • Diferències entre animals i vegetals: Les plantes són individus immòbils, cosa que fa que siguin molt susceptibles a canvis al seu entorn als que hauran de respondre, han de tenir sistemes de defensa. Són organismes autòtrofs = capaces de completar el seu cicle amb aigua, sals i diòxid de carboni sense haver de sintetitzar res.
La cèl·lula vegetal es diferencia de l’animal perquè el seu entorn és hipotònic, la pressió osmòtica de l’entorn és inferior a la de l’interior de la cèl·lula. La pressió osmòtica determina el flux d’aigua, que anirà on hi hagi més pressió osmòtica o més concentració de soluts. Com a l’interior hi ha més ions, l’aigua tendirà a entrar a la cèl·lula vegetal. La cèl·lula animal, en canvi, està en un medi isotònic.
Les plantes no tenen un esquelet com els mamífers però són capaces de créixer en alçada perquè tenen components a la paret, com les lignines, que fan la funció d’esquelet.
No tenen òrgans imprescindibles o vitals i són totipotents = a partir de qualsevol cèl·lula diferenciada poden tornar a una cèl·lula desdiferenciada anomenada call amb dues hormones que són cinines i auxines, manipulant la proporció de les dues.
Les plantes tenen capacitat de sentir els canvis a l’entorn, tot i no tenir neurones, tampoc tenen mecanismes d’excreció i absorció comparables als dels animals. Per desprendre’s de substàncies de rebuig ho fan de forma diferent, hi participen molt els vacúols en aquest procés.
• Orgànuls i estructures característiques de les cèl·lules vegetals: La paret cel·lular envolta la cèl·lula i li dóna rigidesa. Presència de plastidis que amb activitat fotosintètica s’anomenen cloroplasts, hi ha un gran vacúol central que ocupa la major part de l’espai intracel·lular.
Hi ha el sistema de Golgi en el que pot sintetitzar components propis de la paret cel·lular de la cèl·lula vegetal, és l’origen de la síntesi de peptines o hemicel·luloses que són polisacàrids de la paret i únics en les cèl·lules vegetals. A les membranes, igual que en els animals, hi ha sistemes de transport d’ions però són diferents. El transport actiu secundari és impulsat per protons, i no per sodi com en la cèl·lula animal.
Les cèl·lules vegetals tenen els plasmodesmes, uns porus que connecten les cèl·lules i que permeten el transport d’ions i altres molècules. També tenen menys mitocondris que les cèl·lules animals, degut a que els cloroplasts ja són fonts d’ATP i ja poden obtenir suficient energia.
MP: membrana plasmàtica Fisiologia vegetal Silvia Expósito Els orgànuls de la cèl·lula estan separats per membranes que permeten la compartimentació de la cèl·lula en diferents espais, permet l’especificitat funcional = a dins d’un orgànul podem tenir una concentració de soluts, ions o enzims diferent de la resta d’orgànuls i és important perquè s’evita un cicle fútil = que en el mateix compartiment succeís la síntesi de midó i la glicòlisi que són oposades i només es gastaria energia.
Les membranes dels orgànuls poden tenir composicions diferents de fosfolípids o proteïnes de membrana per exemple, són aquestes proteïnes les que proporcionen l’especificitat funcional.
• Difusió a través de la bicapa lipídica: Totes les membranes tenen com a estructura bàsica la bicapa lipídica amb un interior hidròfob, per tant, les molècules polars no poden travessar les membranes (aigua, ions, molècules grans...).
Es permet l’intercanvi d’oxigen i diòxid de carboni per la membrana, els sucres i tots els ions no la podran travessar de forma passiva però sí per un transportador. Els transportadors són proteïnes residents a la membrana amb permeabilitat selectiva, permeten el pas de determinades molècules.
• Transport a través de les membranes: El transport de soluts pot ser: - - Passiu: el solut a transportar es mou a favor del gradient de concentració (de més a menys concentració). Pot ser per canals que són unes proteïnes que connecten un costat amb l’altre de la membrana; també existeixen transportadors uniport on no hi ha connexió directa sinó un reconeixement i unió del solut que provoca un canvi conformacional de la proteïna que permet el transport.
Actiu: el solut va en contra del gradient de concentració, requereix energia.
El transport de solut no només ve regulat pel gradient de concentració sinó també per la presència de càrregues. Si una membrana fos neutre, els cations passarien a favor del gradient de concentració; però les membranes sempre tenen una diferència de potencial que condiciona el pas dels ions: - - Membrana positiva a l’exterior (MP): l’entrada dels cations ve afavorida pel gradient de concentració i per l’elèctric, aquesta combinació s’anomena gradient electroquímic.
Membrana negativa a l’exterior: el catió entra a favor del gradient de concentració i en contra del gradient elèctric, procés més dificultós.
MP: membrana plasmàtica Fisiologia vegetal Silvia Expósito A les cèl·lules vegetals, la membrana plasmàtica a l’exterior té càrregues positives però el vacúol està carregat negativament a l’exterior i positivament a l’interior cosa que condiciona el moviment d’ions entre el citosol i el vacúol. Els ions que el seu moviment ve determinat més pel gradient elèctric són K+, Cl-.
• Proteïnes de transport: Els transportadors que participen en el transport actiu primari que mou soluts en contra del gradient i consumeix directament energia s’anomenen bombes: - Bomba de H+: són les més importants i les responsables de generar el potencial de membrana, mouen protons del citosol a l’exterior o del citosol a l’interior del vacúol (lumen vacuolar), per això la diferència de càrregues a les membranes.
L’exterior de la membrana plasmàtica s’anomena apoplast i conté la paret cel·lular i els espais intercel·lulars. Generen un potencial de membrana (són electrogèniques) i un gradient de pH. Fan servir ATP o pirofosfat com a font d’energia.
També es poden anomenar ATPasa protònica.
Hi ha una depenent d’ATP a la membrana plasmàtica i també es troben a la membrana del vacúol o tonoplast, una depenent d’ATP i una depenent de pirofosfat.
L’excés de protons que s’acumula al lumen vacuolar ve compensat per l’entrada de Cl- i de malat (àcid orgànic molt important en la fotosíntesi).
Els protons del lumen vacuolar tendiran a sortir a favor de gradient electroquímic cosa que la cèl·lula aprofita per cotransportar altres ions a dins del vacúol, aquest és un transport actiu secundari que no ve mitjançat per bombes sinó per altres transportadors; si el moviment és en direcció oposada tenim un transport antiport (més freqüent al tonoplast); a l’apoplast també es dóna aquest transport en aquest cas amb els protons entraran altres soluts, com és en la mateixa direcció s’anomena transport simport (més freqüent a la MP).
MP: membrana plasmàtica Fisiologia vegetal Silvia Expósito L’ATPasa vacuolar no té la mateixa estructura, és complexa i està formada per diferents subunitats, el lloc d’unió a ATP (cap) està mirant al citosol on es dóna la hidròlisi de l’ATP, comença a rotar i impulsa els protons de l’interior a l’exterior en contra del seu gradient electroquímic. Altres proteïnes de transport també tenen aquesta estructures com la ATPsintasa mitocondrial i tilacoidal, es diferencien perquè en lloc de gastar ATP el sintetitzen, és possible perquè les bombes poden funcionar en els dos sentits = els protons es mouen en direcció oposada i fan rotar la turbina a l’inrevés.
L’ATPasa de la membrana plasmàtica no té la mateixa estructura que la vacuolar, és un sol pèptid transmembrana i és una bomba de tipus P = a la hidròlisi d’ATP el grup fosfat s’uneix covalentment a la proteïna i hi ha un canvi conformacional que permet el transport, el grup P s’allibera i la proteïna torna al seu estat inicial. La pirofosfatasa del tonoplast també és un sol pèptid.
- Bomba de Ca++: es troben a la membrana plasmàtica, al RE i al tonoplast, mouen el Ca++ cap a l’apoplast des del citosol, a l’interior del vacúol o a l’interior del RE.
El moviment és en contra el gradient electroquímic i requereix el consum d’ATP, són ATPases. Són bombes de tipus P i la seva activitat pot ser modulada, el seu funcionament manté una concentració de Ca++ citosòlic molt baix, les fluctuacions d’aquest venen determinades per les bombes i els canals de calci de la MP i del tonoplast, a l’obrir-se provoquen un flux de calci cap al citosol augmentant la seva concentració (mecanisme de senyalització). Quan el calci al citosol augmenta molt les bombes s’activen i l’extreuen, els pics de calci duren milisegons, hi ha un mecanisme de regulació molt estricte i actiu.
- Bomba tipus ABC: ATP binding cassette, tenen 2 dominis d’unió a ATP que miren a la cara citosòlica i 2 dominis hidròfobs transmembrana, es troben principalment al tonoplast. Transporten molècules petites del citosol al lumen vacuolar, també són presents a la cèl·lula animal (MP) i són de tipus MDR = responsables de proporcionar la tolerància a determinats fàrmacs.
MP: membrana plasmàtica Fisiologia vegetal Silvia Expósito En les cèl·lules vegetals només poden transportar molècules que prèviament hagin estat conjugades al glutatió que és un tripètid (àcid glutàmic, cisteïna i glicina). És molt polar i augmenta la polaritat de la molècula conjugada, la solubilitat i facilita l’emmagatzematge o acumulació a dins del vacúol; la polaritat impedeix que la molècula surti del vacúol de forma passiva. El sistema de conjugació es fa servir per detoxificar-se de productes químics no naturals i d’alguns propis com de degradació o secundaris (flavonoides, antocianines...).
• Transportadors específics: El transport actiu secundari és el que fa servir el gradient de protons generat per les bombes per transportar en contra del gradient de concentració un altre solut, no requereix un consum directe d’energia. Hi ha dos tipus: - Simport: els protons i l’altra molècula a transportar es mouen en la mateixa direcció. Ex: entrada de sacarosa a la MP, d’ions i sals... sempre a la MP.
Antiport: els protons i l’altra molècula es mouen en direccions oposades. Ex: calci, malat... sempre a la membrana del vacúol o tonoplast.
En els dos casos els protons sempre es mouen a favor del seu gradient de concentració, i l’altra molècula en contra. Sense l’acció de les bombes no hi ha transport actiu secundari perquè no hi ha un gradient de protons.
• Proteïnes de transport: Els canals són transportadors que connecten un costat i altre de la membrana (porus), no s’uneixen al solut però tenen especificitat, només permeten el pas d’alguns, i ve proporcionada per l’interior del canal. La majoria transporten ions, destaquem: - Canals iònics: la seva obertura té com a efecte principal despolaritzar les membranes, majoritàriament serà a favor del gradient de concentració i elèctric (passiu) excepte pel K+ i Cl- que es mouen a favor del gradient elèctric només (predomina la càrrega per sobre de la concentració). El K+ té tendència a entrar dins la cèl·lula vegetal i el Cl- té tendència a sortir. No sempre estan oberts, hi ha una regulació que ve determinada per quatre efectes: o Canvis en el potencial de membrana: provoca una obertura o tancament, són canvis ràpids i es transmeten per tota la membrana. Causat per una distribució de càrregues asimètrica com una diferència de pH.
o Senyal extern: una hormona (àcid abscísic) que provoca l’obertura o tancament o Senyal intern: com els nivells de calci citosòlic, calmodulina, IP3...
o Control mecànic MP: membrana plasmàtica Fisiologia vegetal - Silvia Expósito Canals d’aigua o aquaporines: l’aigua no pot travessar la MP perquè és una molècula polar, aquests canals es troben a les cèl·lules animals i vegetals. Tenen un mecanisme de filtració elèctrica que impedeix el pas d’ions que poden estar solvatant les molècules d’aigua. L’obertura i tancament està regulat i es classifiquen en 4 tipus en funció de la localització: o Membrana plasmàtica o PIP o Tonoplast o TIP o Nodulina o NIP: només a les fabàcies o Bàsica petites SIP: poc abundants La síntesi de les aquaporines es dóna al RE i els seus nivells a la membrana es regulen per endocitosi i degradació o controlant la seva síntesi; també a través del pH, el calci i la generació de radicals lliures d’oxigen. L’obertura i tancament es regula a nivell cel·lular (manca o excés d’aigua) i a nivell tissular de manera que es permet la captura d’aigua a les arrels.
• Vesícules o membranes específiques: Aquest tipus de transport forma part del sistema endomembranós i principalment transporta lípids de membrana, proteïnes i molècules de secreció. El transport de proteïnes per mecanismes de secreció comença al RE i sempre hi ha d’haver un pèptid senyal que indiqui on va a parar la proteïna. Del RE poden anar a la MP, al tonoplast o l’exterior de la cèl·lula formant part de la paret o com a proteïnes de secreció a l’apoplast, també poden acabar a l’interior d’alguns compartiments.
Algunes proteïnes es sintetitzen al citosol i són transportades a determinats orgànuls, com les del cloroplast, degut a la presència d’un pèptid senyal de localització cloroplàstica, és una incorporació postraduccional.
• Receptors de membrana: És un transport de senyals. Tenim un receptor de membrana que s’uneix a una molècula específica i activa un procés de transducció a l’interior de la cèl·lula.
• Vacúol: És l’orgànul més voluminós de la cèl·lula vegetal adulta, té una membrana (tonoplast) que s’origina per fusió de vesícules de Golgi i el suc vacuolar o l’interior s’origina a partir del contingut de les vesícules. La fusió de les vesícules provoca la formació d’un compartiment prevacuolar, la fusió de molts dóna lloc al vacúol. A la cèl·lula jove és on es troba el compartiment prevacuolar.
Les proteïnes residents al vacúol o a la seva membrana procedeixen totes del RE i poden seguir dues vies, o directament s’incorporen del RE o bé passen pel Golgi. Els vacúols també poden provenir de la fusió del compartiment prevacuolar amb alguns endosomes.
MP: membrana plasmàtica Fisiologia vegetal Silvia Expósito Funcions dels vacúols: - Regular l’estat d’hidratació: acumulen gran quantitat d’ions i aigua cosa que permet mantenir la turgència. Si hi ha molts ions a l’interior, té una elevada pressió osmòtica cosa que provoca l’entrada d’aigua, la paret cel·lular tindrà molta pressió de turgència gràcies a la qual creix en alçada.
Si tenim un entorn amb elevada pressió osmòtica, l’aigua té tendència a sortir i es produiria la plasmòlisi i compressió del citoplasma, perd la turgència.
La pressió de turgència permet l’expansió cel·lular.
- Regulació del pH: al tonoplast hi ha bombes de pH que entren protons cap al lumen del vacúol, són càrregues positives que es neutralitzen amb l’entrada de clorur i malat (àcid orgànic) que també és un agent osmoprotector = té capacitat osmòtica, augmenta la pressió osmòtica provocant l’entrada d’aigua.
- Emmagatzematge: de substàncies, ions, soluts... ja siguin alienes o pròpies, gràcies al transport actiu secundari de tipus antiport.
- Efecte lisosòmic: quan tenim vacúols lítics, contenen uns enzims (hidrolases àcides) amb funció hidrolítica i proteolítica. Aquest tipus de vacúols només es troben a les cèl·lules vegetals joves.
MP: membrana plasmàtica ...

Tags:
Comprar Previsualizar