La célula es la unidad básica de la vida. Todo ente que se considera vivo presenta al menos una célula en su estructura corporal, desde el procariota más basal hasta el ser humano, que parece estar conformado por 30 millones de millones de células (el 84% de ellas glóbulos rojos).
Toda célula debe ser capaz de nutrirse, crecer, multiplicarse, diferenciarse, señalizar, reconocer el entorno (quimiotaxis) y evolucionar, es decir, que su genoma varíe a lo largo de las generaciones.
Además de estas funciones, cabe destacar que la célula presenta en su estructura ADN en forma de cromosomas, que puede estar libre en el citoplasma (procariotas) o encerrado por una membrana nuclear (eucariotas). Este ADN contiene toda la información necesaria para la síntesis de proteínas, que componen el 80% del protoplasma celular deshidratado. Mediante procesos de transcripción y traducción, la información presente en los genes se transforma en una cadena de aminoácidos, unidades basales de todo material proteico.
Para que todos estos procesos puedan tener lugar, la célula debe presentar un equilibrio homeostático interno, es decir, permanecer relativamente constante a pesar de los cambios ambientales. La membrana plasmática delimita a esta unidad del resto del medio y modula la entrada y salida de sustancias, pero existen otras estructuras accesorias que fomentan la protección e integridad de la célula. Aquí te lo contamos todo sobre la pared celular.
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¿Qué es la pared celular?
La pared celular se puede definir como una matriz extracelular que rodea a todas las células de las plantas (Reino Plantae). De todas formas, también está presente en la mayoría de procariotas, en los hongos y en otros seres vivos, que se suelen considerar “evolutivamente simples”.
Por otro lado, las células animales no presentan una pared celular y su única delimitación con respecto al medio es la membrana plasmática.
A pesar de que en todas las células es la membrana plasmática la que delimita el interior de la célula del exterior, diversos taxones de seres vivos han optado por cubrir estas unidades estructucturales con una matriz insoluble de macromoléculas secretadas. Esta matriz o pared extracelular no solo le otorga soporte estructural a las células y los distintos tejidos, sino que también permite el mantenimiento de la célula en el entorno, la formación de adhesiones e interacciones especiales y dictamina la funcionalidad de diversas estirpes dentro de un mismo ser vivo.
La composición de la pared celular varía entre los distintos taxones de seres vivos que la presentan. Por ello, te contamos las particularidades de esta formación en bacterias, hongos y plantas por separado.
1. Pared celular en bacterias
En las bacterias, la célula corresponde a la totalidad de su cuerpo. Por ello, estos microorganismos suelen presentar estructuras especiales (como cilios, flagelos y fimbrias) que el resto de seres pluricelulares no tienen en la mayoría de sus tejidos. Mientras que nosotros tenemos estructuras agregadas que nos permiten la locomoción, las bacterias deben de ingeniárselas con un solo cuerpo celular para realizar todas sus funciones vitales.
Algo similar ocurre con la protección frente a estresores externos. Aunque nosotros tenemos un tejido entero dedicado al revestimiento y protección (piel), las bacterias necesitan otras estructuras menos demandantes (como las paredes celulares), que cubran a la membrana y le permitan a la unidad celular mantener su integridad. Además de la protección de lo externo, la pared bacteriana evita que la célula explote o se deforme por turgencia (hinchamiento debido a los cambios de concentración entre el medio y el citoplasma).
La pared celular bacteriana está compuesta por peptidoglicano (mureína), que a su vez está formado por cadenas de polisacáridos, interconectadas por péptidos inusuales que contienen D-aminoácidos. La composición química es el diferenciador esencial entre las paredes en los distintos reinos, pues la de los hongos está formada por quitina y la de las plantas por celulosa. De todas formas, la premisa y funcionalidad son similares en todos estos taxones.
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2. Pared celular en hongos
En biología, el término “hongo” o Fungi se utiliza para designar a un taxón de organismos eucariotas que engloban a los mohos, las levaduras y los seres vivos productores de setas. Podrían parecer plantas, pero se diferencian de estas en que son heterótrofos, es decir, que obtienen materia orgánica directamente del medio y no pueden realizar la fotosíntesis.
Por otro lado, se diferencian de los animales por la presencia de la pared celular en sus células, ya que recordamos que la delimitación en estos últimos termina con la membrana plasmática. Entre dos aguas, los hongos se consideran más filogenéticamente cercanos a los animales que a los vegetales o procariotas.
Una vez esclarecido este punto, cabe destacar que, como ya hemos dicho, la pared celular de los hongos está compuesta por quitina. Este compuesto es un tipo de carbohidrato, que está formado a su vez por subunidades de β-(1,4)-N-acetilglucosamina (en basidiomicetes y ascomicetes), aunque en zigomicetes se presente en forma de quitosano poli-β-(1,4)-N-Acetilglucosamina).
Además de quitina o quitosano, la pared celular de los hongos también contiene glucanos, polímeros de glucosa que sirven para conectar las distintas cadenas de quitina. Por último, esta estructura también cuenta con enzimas necesarias para sintetizar y destruir pared y presenta proteínas estructurales.
3. Pared celular en plantas
La pared celular de las plantas es la más conocida a nivel general, pues se suele utilizar como principal distinción entre la célula del reino Animalia y el Plantae. La función más importante de esta matriz extracelular dura y resistente es soportar la presión osmótica del entorno celular, producto de la diferencia de concentraciones entre el medio interno y el externo.
Cuando el medio extracelular es hipotónico (tiene una concentración de solutos más baja que la célula), el agua entra dentro de la célula, provocando su hinchazón o turgencia. Desde un punto de vista químico, se busca el equilibrio entre la solución externa hipotónica y el citoplasma hipertónico, es decir, que ambas se vuelvan isotónicas con el intercambio de fluidos. Sin las paredes celulares (que aguantan presiones varias veces más altas que la atmosférica), las células de las plantas se hincharían por entrada de agua y acabarían explotando.
Para aguantar estas presiones, la pared celular debe ser fuerte y rígida. Además, cuenta con tres capas diferentes:
- Pared celular primaria: se trata de una capa fina y flexible, que se desarrolla mientras la célula de la planta crece.
- Pared celular secundaria: cuando la célula deja de crecer y la pared celular primaria se ha formado por completo, se empieza a sintetizar la pared secundaria. Esta capa no se encuentra en todos los tipos celulares dentro de un mismo organismo.
- Laminilla media: es una capa de pectinas de calcio y de magnesio que une a dos paredes celulares de células adyacentes entre ellas.
En la pared celular primaria en crecimiento, los materiales de síntesis más importantes son la celulosa (un polímero compuesto por más de 10.000 monómeros de glucosa), hemicelulosa (sobre todo de tipo xiloglucano) y pectina. Cabe destacar que, curiosamente, la celulosa es el biopolímero más abundante de la Tierra, pues las plantas encierran en sus tejidos (en forma de moléculas de carbono) el 80% de la biomasa de todo el planeta, unas 450 gigatoneladas.
En el entorno celular vegetal, las fibrillas de celulosa están embebidas en una matriz, que consiste en proteínas y los otros dos polisacáridos ya nombrados, la hemicelulosa y la pectina. Mientras que la distribución de estos tres polisacáridos es homogénea en la pared primaria, en la secundaria el 80% de ellos corresponde a celulosa, de ahí su rigidez y fortaleza.
Resumen
Como habrás podido comprobar, la labor de la pared celular va mucho más allá del reino de las plantas. Las bacterias (menos los micoplasmas) y los hongos también la poseen y, aunque su composición sea diferente, el fundamento es el mismo: evitar que la célula sufra estreses mecánicos o que explote por desequilibrios osmóticos.
Además de esta labor vital, la pared celular en plantas (en especial la secundaria) también actúa como “los tabiques” de construcción de los tejidos, pues su dureza, poca maleabilidad y potencial de unión con estructuras adyacentes le otorgan a esta matriz extracelular todas las propiedades necesarias para mantener a los tejidos organizados. Sin la pared celular, la vida de vegetales, procariotas y hongos sería imposible.
