Cuando las hojas de la sensitiva entran en contacto con gotas de lluvia, se cierran rápidamente. Sus hojas se reabren después de un tiempo. ¿Cómo responden al entorno externo como los animales, incluso si no tienen sistema nervioso? Resulta que la vacuola central de la planta está orquestando todas las cosas. Junto con los cloroplastos y la pared celular, se considera una de las tres características típicas en las plantas.
Sin embargo, no todas las células vegetales terrestres poseen estas características, especialmente en algunos tejidos meristemáticos o plantas jóvenes. Muchas pequeñas vacuolas que son difíciles de observar bajo un microscopio óptico están dispersas dentro del citoplasma. Se originan en el RE donde las vesículas que transportan proteínas de membrana o hidrolasas brotan del RE liso y se mueven al aparato de Golgi. Las proteínas se procesan y pliegan, luego se encapsulan en vesículas que se separan de la cara trans. Estas vesículas se fusionan entre sí para agrandarse, y eventualmente se convierten en vacuolas centrales maduras. Una bicapa de fosfolípidos selectivamente permeable separa la savia celular del citoplasma. Similar a la membrana plasmática, su superficie también está salpicada de proteínas transportadoras y canales iónicos que regulan la entrada y salida de moléculas. Sin embargo, la membrana de la vacuola contiene más fosfolípidos y menos esteroides, ya que su volumen se altera con más frecuencia para adaptarse a las necesidades fisiológicas y los cambios ambientales. El fluido interno se llama savia celular. Este es un orgánulo altamente heterogéneo. Su tamaño, forma, número e incluso color varían mucho en cada célula vegetal.
Gran vacuolas central: El Reservorio y la Reserva de Nutrientes de las Plantas Terrestres
Por lo general, ocupa el 30% del volumen celular, pero llena el 90% cuando está saturada de agua. Actúa como un reservorio lleno de agua y nutrientes. El citoplasma y otros orgánulos se comprimen en una capa delgada cerca de la pared celular que asegura que no absorba agua en exceso y estalle. La presión de turgencia hace que los tallos y hojas se vean erguidos. El agua se libera para sostener las actividades vitales en la sequía. Especialmente en los cactus del desierto, sus tallos suculentos también tienen una tarea crucial en almacenar dióxido de carbono durante el metabolismo CAM. El dióxido de carbono absorbido por la noche se convierte en ácido málico y se almacena en la vacuola central. Aunque los estomas están cerrados durante el día, el ácido málico se transporta a los cloroplastos para liberar dióxido de carbono para la fotosíntesis.
También son reservas a corto plazo de energía y nutrientes. La mayoría de los aminoácidos se encuentran aquí, por lo que las células vegetales pueden seguir propagándose durante varias generaciones incluso en medios deficientes en nitrógeno. La energía a largo plazo se almacena en amiloplastos, proteinoplastos y oleoplastos. Las células maduras son ricas en sacarosa y fructosa, y les dan un fuerte sabor dulce, como se ve en los tallos de caña de azúcar y raíces de remolacha. Los frutos inmaduros contienen muchos ácidos orgánicos que tienen un sabor agrio. Además, los pigmentos dan colores vibrantes a las flores y frutos para atraer animales para la polinización o dispersión de semillas. Algunos pigmentos cambian de color según el pH, por lo que a menudo se utilizan como indicadores naturales de ácido-base.
Muchas plantas tienen raíces, tallos, hojas y frutos que saben desagradablemente amargos debido a los alcaloides que interfieren con los sistemas nerviosos de los animales para resultar en parálisis muscular o incluso la muerte. Esta es una de las estrategias que las plantas usan para defenderse de los herbívoros. Algunos alcaloides menos tóxicos se utilizan como mercancías o medicinas. Tabaco, café, cacao y amapolas son todas mercancías comunes que son placenteras y adictivas. Una de las extracciones de la corteza del árbol de la quina es la quinina, un remedio valioso para la malaria en la antigua Europa.
Gran vacuolas central: Reguladores de la Presión Osmótica
La difusión simple y el transporte facilitado a través de canales de agua parecen ser la forma en que las moléculas de agua entran en las raíces de las plantas. Esto es de hecho el caso en ecosistemas húmedos, pero el agua fluye espontáneamente hacia afuera en suelos áridos y salinos. El transporte activo es el método correcto en ambientes hipertónicos. Las células no agarran las moléculas de agua y las tiran hacia adentro directamente. En cambio, consumen ATP para mover minerales de potasio y sodio del suelo a sus vacuolas centrales para crear una alta concentración. El ambiente interno hipertónico hace que las moléculas de agua sean absorbidas "pasivamente"; en realidad, este proceso es cotransporte o transporte activo secundario. Además de minerales, las plantas también inyectan oligosacáridos, aminoácidos y ácidos orgánicos para aumentar aún más la concentración. A veces las sales aquí se vuelven tan concentradas que puedes ver cristalización cuyo componente más común es oxalato de calcio.
La transpiración y el intercambio de gases son regulados por las concentraciones de iones y la humedad. Cuando una planta necesita abrir sus estomas, las células guardianas absorben iones de potasio y cloruro para condensar su savia celular. Absorben agua y se hinchan para abrir los estomas. El cierre de los estomas es el proceso inverso. Se encogen o incluso se dividen en muchas pequeñas vacuolas.
Gran vacuolas central como Órganos Digestivos en las Células Vegetales
En las plantas, casi reemplazan todas las funciones de los lisosomas. Las vacuolas contienen varias hidrolasas ácidas para descomponer proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y polisacáridos. Las quitinasas están ausentes en la mayoría de los lisosomas animales. Cuando los hongos invaden, las plantas sintetizan y acumulan quitinasas para combatir a estos intrusos. Las quitinasas descomponen la quitina en las paredes celulares de los hongos y destruyen los hongos directamente. La membrana de la vacuola también puede invaginarse para engullir material citoplasmático. Para sustancias más grandes, una membrana biológica que se origina en el RE envuelve orgánulos envejecidos o dañados para formar una vesícula de doble membrana que se fusiona con la vacuola central. La autofagia es muy activa en las plantas que se preparan para el invierno. Los cristales de hielo perforarán fácilmente las células, por lo que las plantas engullen algo de citoplasma y lo descomponen en monosacáridos y aminoácidos para una savia celular condensada y el punto de congelación reducido. Cuando una célula entera envejece o está demasiado dañada para repararse, se desencadena la autolisis. La membrana se desintegra para liberar hidrolasas internas y disolver toda la célula.