1 Práctica #10 ALGAS, HONGOS Y SIMBIONTES I. Objetivos * Estudiarla diversidad de formas de vida de los principales grupos taxonómicos. * Identificar las principales estructuras y características de los grupos taxonómicos expuestos. * Conocer la importancia biológica, económica y de salud de los principales grupos taxonómicos estudiados. II. Procedimiento El principal objetivo de éste laboratorio es a aprender a identificar y caracterizar representantes de procariotas y protistas, a partir de las características diagnósticas que presentan. Algunas especies están representadas por láminas preparadas que usted debe observar al microscopio, otros serán organismos vivos o preservados los cuales deberá manipular con cuidado para identificar sus características distintivas y relacionarlas con el grupo al que pertenece. Para lograr este objetivo el grupo de laboratorio será dividido en 4-5 subgrupos de trabajo conformados por 4-5 estudiantes estudiantes cada uno Cada grupo de trabajo estudiará, analizará el material disponible y realizará las actividades programadas Ejercicio 1 Algas Algas Las algas (la mayoría clasificadas anteriormente dentro del reino Cromophyta) son en realidad un grupo artificial de organismos, es decir, contienen muchos organismos no emparentados entre sí. Tienen en común el ser simples, generalmente acuáticos, fotosintéticos con pigmentos, con gametos que generalmente se liberan en el agua. En todo lo demás son muy variables. En este grupo artificial encontramos protistas como las diatomeas (Bacillariophyceae) algas amarillas (Xanthophyceae), algas doradas (Chrysophyceae), algas pardas (Phaeophyceae). Por el contrario, las algas rojas (Rhodophyceae) y algas verdes (Chlorophyceae) se encuentran ubicadas dentro del reino de las plantas. Las diatomeas son algas principalmente unicelulares acuáticas. Tienen clorofila a y c, y fucoxantina. Almacenan el alimento en forma de aceite. Sus paredes celulares contienen compuestos de sílice (y no celulosa) y forman dos “tapas” o valvas ornamentadas que calzan una sobre otra. Los ornamentos son poros que conectan el protoplasma (interior de la célula) con el exterior. Existen dos órdenes que corresponden con dos tipos morfológicos de diatomeas: redondeadas como una moneda, del orden Centrales (simetría radila)y las que son alargadas como una pluma, que son el orden Pennales (simetría bilateral) presentan reproducción sexual y reproducción asexual Las algas rojas (Rhodophytas) son protistas que forman estructuras multicelulares. Tienen clorofila a, clorofila d, carotenoides y ficobilinas (que les dan su color distintivo). Almacenan el alimento en forma de un tipo especial de almidón, llamado almidón de floridea. Carecen de formas flageladas en su ciclo de vida. La mayoría de las especies de algas marinas son algas rojas, y hay algunas algas rojas de agua dulce. Existen Prohibida la reproducción parcial o total de este manual UNIVERSIDAD DE COSTA RICA 2 dos grandes grupos de algas rojas: las talosas y las incrustantes. Las algas rojas incrustantes forman estructuras muy rígidas con carbonato de calcio que pueden ser parecidas a pequeños corales o a una costra entre rojiza y rosada sobre las rocas del arrecife. El otro grupo son algas filamentosas parecidas a otros grupos de algas pero que se pueden diferenciar por su consistencia similar a cartílago o plástico al tacto. Son muy importantes porque producen gran porcentaje de la arena en las playas. De ellas se obtienen carragenina y agar. El género Porphyra se utiliza para hacer el sushi. Las algas pardas (Phaeophytas) son multicelulares y contienen clorofila a y c y fucoxantina, igual que las diatomeas. Almacenan el alimento en forma del polisacárido “laminarina”, y a veces como aceite. Sus paredes celulares contienen celulosa. A menudo son grandes, y las gigantes llegan a tener hasta 60 metros de largo (lo que representa el crecimiento de sólo l año). Algas relacionadas con las plantas terrestres Se ha propuesto que las algas verdes, en realidad constituyen un grupo más de plantas, es decir que deben ser incluidas en el reino Plantae. Algunos géneros como Chara y Nitella, poseen estructuras similares a flores así como nudos y entrenudos característicos de la plantas. Las algas verdes son el grupo más diverso de algas. Hay especies unicelulares y multicelulares (incluso formas coloniales y filamentosas). La mayoría viven en agua dulce. Algunas algas verdes son flageladas, o poseen algún tipo de zoóspora, con 2 flagelos iguales. Muchas son de tamaño microscópico, pero algunas llegan a tener hasta 8 metros de largo. Contienen clorofila a y b como las plantas, además caroteno y xantófilos. Viven en aguas poco profundas. Almacencan almidón (como las plantas) y grasa. Importancia de las algas Las algas están presentes en practicamente todos los ecosistemas de la biósfera y juegan un papel importante y fundamental en la composición de la atmósfera que respiramos y el ciclo global del carbono. En simbiosis con otros organismos, permiten el funcionamiento de ecosistemas complejos como los arrecifes de coral. Así mismo, son un componente indispensable de los líquenes, organismos colonizadores por excelencia de la roca desnuda y de ambientes extremos. Por otra parte, contribuyen de manera decisiva al mantenimiento y productividad de la cadena trófica en ambientes marinos y dulceacuícolas. Son de vital importancia en el fitoplancton, donde contituyen menos del 1% de la biomasa fotosintetizadora de la Tierra, sin embargo, son responsables de mas del 45% del total de la producción primaria neta del planeta. En la zona litoral, las algas mantienen importantes ecosistemas en los que viven y se alimentan numerosos peces y mamíferos. Desde un punto de vista comercial, algunas microalgas se cultivan en fitorreactores para producir suplementos alimenticios y cosméticos, se emplean en los procesos de depuración de aguas residuales y de desechos industriales. Diversas macroalgas se consumen directamente (Porphyra, Laminaria, Undaria) y en otros casos, se obtienen agentes gelificantes de alto valor y amplio uso industrial (agar, agarosa). Clorofitas Faeofitas Rodofitas Crisofitas Nombre común Algas verdes Algas pardas Algas Rojas Diatomeas Pigmentos presentes Organization celular Movimiento Ejemplos(s) Clorofila a, b Fucoxantinas Ficobilinas Unicelular Colonia filamentosa Sésil & motil Chlamydomonas Cladophora Volvox Filamentosa Sésil Quelpos Fucus Chlorofila a,c Xantofilas Unicelular Sésil Motil Polysiphonia Diatomeas Porphyra Prohibida la reproducción parcial o total de este manual UNIVERSIDAD DE COSTA RICA Euglenofitas Euglenoides Clorofila a,b Unicelular Motil Euglena 3 1. Observe todos los especímenes que se encuentran en láminas fijas, vivientes o preservadas que se exponen en el laboratorio. 2. Compare cada organismo con la descripción que se encuentra en el folleto u otro libro que tenga como referencia 3. Complete el cuadro comparativo del reporte con las principales características de cada grupo. Ejercicio 2 Reino Fungi Los hongos son organismos eucariotas unicelulares o que forman filamentos microscópicos, delgados, en forma de hilos llamados hifas. Crecen sobre o dentro del sustrato, en forma entretejida; similar a un algodón y es denominada micelio. Las hifas pueden ser sin divisiones internas (cenocíticas) formadas de células alargadas formando un protoplasma multinucleado. Existen también hifas con paredes transversales llamadas septos, con poros que permiten que el citoplasma fluya entre las células, distribuyendo los nutrientes. Las paredes celulares de los hongos presentan quitina (sustancia que se encuentra en los artrópodos). La reproducción de los hongos puede ser sexual o asexual. Al igual que en algunos protistas, la fase diploide es menos conspicua y dependiendo del grupo al que pertenece el organismo, domina la fase haploide o dicariótica. La dispersión es a través de esporas que se originan a partir de la mitosis (esporas asexuales) o por meiosis (esporas sexuales) puede ser flagelada o no. Los hongos no presentan plastidios ni pigmentos fotorreceptores y por ello no fabrican su alimento. Para sobrevivir digieren materia orgánica, pero a diferencia de los animales que lo hacen dentro de su cuerpo, los hongos liberan enzimas en el sustrato del que se alimentan y éstas degradan la materia a formas más simples y luego absorben estas sustancias. Por su capacidad de descomponer materia viva o muerta pueden actuar como parásitos, saprófitos, simbiontes y algunos pocos son depredadores. Debido a esto juegan un papel muy importante en la ecología de los bosques; pero también pueden ocasionar problemas en cultivos, animales y en el hombre. Los principales grupos son Quitridiomicetes (únicos hongos con células reproductoras flageladas y móviles), Zigomicetes (hifas cenocíticas), Ascomicetes y Basidiomicetes (hifas septadas), y Deuteromicetes, un grupo artificial que reúne a los hongos sin fase sexual conocida. DIVISIÓN ZIGOMICETE Son organismos terrestres, la mayoría saprófagos, algunos parásitos de animales; otros forman asociaciones micorrízicas. Todos se reproducen sexual y asexualmente. Como producto de la reproducción sexual se produce la zigóspora (espora diploide de paredes gruesas). Ejemplo, Rhizopus (moho negro del pan). Moho del pan y las frutas (Rhizopus sp) 1. Observe al estereoscopio el moho que cubre el pan y de las frutas. Identifique el micelio, estolón, hifas y esporangio 2. Con unas pinzas, tome una pequeña parte del micelio y colóquela en el portaobjetos con una gota de agua y cúbrala con un cubreobjetos. 3. Observe el ciclo de vida del Rhizopus que se muestra en su reporta y localice las estructuras que se señalan en el diagrama y que son visible en su muestra DIVISIÓN ASCOMYCOTA: Prohibida la reproducción parcial o total de este manual UNIVERSIDAD DE COSTA RICA 4 Estos hongos reciben este nombre ya que sus esporas sexuales se desarrollan dentro de unas mini estructuras similares a un saco, llamado asco. Las esporas allí formadas se denominan ascósporas y el cuerpo reproductor en el que se producen se llama ascocarpo. Ejemplos de ascocarpos: tipo copa género Cookeina, tipo copa compuesta género Morchella (hongo comestible). Muchos ascomicetes forman líquenes y sus ascocarpos pueden verse en la superficie de los mismos. Algunos ascocarpos son cerrados y distintos como en los hongos “dedos de muerto”, o en algunos parásitos. A algunos ascomicetes no se les conoce una fase sexual y antes eran clasificados como deuteromycetes. Un ejemplo es Pennicillium hongo del cual se aisló la penicilina. Un tipo distinto de ascomicetes que forma sus ascos sin formar un ascocarpo y son unicelulares son las levaduras. 1. Tome una gota del cultivo de levadura y colóquelo sobre un porta objetos. Usando un palillo, extiende bien el líquido, de manera que forme una fina película. 2. Coloque encima el cubreobjetos y observe con el objetivo de mediano y mayor aumento. Usted podrá observar células redondeadas generalmente aisladas y algunas unidas en corto número, formando cadenas de células que están en división mediante un proceso llamado gemación. Las células tienen pared celular, un citoplasma granuloso y una vacuola central al que está unido el núcleo. 3. Añada una gota de lugol, observará granulaciones de color pardo-rojizo en el citoplasma, que están constituidas por glucógeno, sustancia semejante al almidón desde el punto de vista químico. 4. Si hay disponibilidad, observe un ejemplar de Peziza o Cookeina. Haga un esquema de sus observaciones e identifique las ascas, esporas, hifas y micelio DIVISIÓN BASIDIOMICETE Organismos que producen sus esporas o basidiósporas en una estructura microscópica denominada basidio. Su posición en el basidio es externa. El cuerpo reproductor en el que se produce se llama basidiocarpo. El hongo entero es una especie de “sombrilla” que se llama vulgarmente seta y presenta coloraciones muy diversas. En la parte inferior del “sombrero” existe una especie de láminas transversales que se disponen como las hojas de un libro. Estas estructuras laminares que aparecen en la parte inferior del hongo, contienen esporas. A veces no son láminas sino poros. Cuando el hongo ha alcanzado su desarrollo o su madurez, las esporas se desprenden y son esparcidas por el viento. Si caen sobre un suelo que ofrezca buenas condiciones, germinan y emiten una especie de filamento y se desarrollará en un nuevo hongo. Ejemplos de hongos con basidiocarpo carnoso tipo sombrilla, Agaricus bisporus (hongo comestible = champiñón) y basidicarpo duro tipo oreja de palo, género Ganoderma, muy comunes en el bosque lluvioso tropical. 1. Observe y describa con cuidado cada uno de los ejemplares de hongos disponibles. 2. Haga un diagrama de sus observaciones e identifique las partes que componen el hongo 3. Después, córtelo transversalmente de manera que observe la parte inferior del “sombrero”. Prohibida la reproducción parcial o total de este manual UNIVERSIDAD DE COSTA RICA 5 Ejercicio 3 Simbióntes Líquenes Liquen, es una asociación simbiótica entre algas verdes unicelulares o cianobacterias y un hongo (generalmente un ascomycete); por ello juntos forman un organismo compuesto. El alga simbionte, mediante la fotosíntesis, produce alimento para ella y el hongo. El micelio del hongo da apoyo y protección al alga contra la deshidratación.Las algas encontradas en líquenes pueden vivir libres, pero las especies de hongos que forman líquenes no pueden sobrevivir en la naturaleza sin el alga. Debido a esto, los líquenes se clasifican según la especie del hongo (Ascomycete o Basidiomycete). Los líquenes absorben las sustancias del agua de lluvia. Por eso, son muy susceptibles a los compuestos tóxicos que haya en el ambiente y pueden ser usados como indicadores de la contaminación del aire. Atendiendo a la morfología de sus talos y a la manera de adherirse al sustrato se pueden distinguir 6 tipos de líquenes: • Fruticulosos. Unidos al sustrato por una superficie de fijación reducida y con forma de pequeños arbustos. Pueden ser cilíndricos, Usnea y Alectoria, o laciniados, Evernia, Ramalina y Cetraria. • Foliáceos. Se extienden sobre el sustrato, fijándose a él mediante un conjunto de ricinas, Xanthoria o Physcia, o por un solo punto Umbillicaria y Dermatocarpon. • Escuamosos. Se caracterizan por estar formados por un conjunto de escamas cercanas entre sí y por presentar un borde no adherido al sustrato, Psora. • Gelatinosos. Adquieren una textura cuando menos flexible y pulposa al encontrarse húmedos. En este estado pueden llegar a ser traslúcidos. • Filamentosos. Están constituidos por una maraña de filamentos finos y de aspecto lanoso, Cystocoleus, Racodium. • Crustáceos. Son el grupo más numeroso, agrupando a las partes de los líquenes que se conocen. Fuertemente adheridos al sustrato, son mayoritariamente saxícolas (viven sobre la roca), pero también hay especies cortícolas que viven sobre superficies leñosas; folícolas que aparecen sobre hojas persistentes; lignícolas, sobre madera muerta; terrícolas, sobre la tierra desnuda y humícolas sobre el humus. • Compuestos. Formados por dos tipos de talos: uno principal, generalmente crustáceo o escuamoso y mas raramente foliáceo, y otro secundario de tipo fruticuloso. 1. Examine el material suministrado por el instructor y de acuerdo a su morfología y clasifíquelo de acuerdo a estas categorías el liquen estudiado. Prohibida la reproducción parcial o total de este manual UNIVERSIDAD DE COSTA RICA 6 Micorrizas Las micorrizas son una asociación simbiótica mutualista entre raíces de plantas superiores y ciertos grupos de hongos del suelo. Estos hongos dependen de la planta para el suministro de carbono, energía y de un nicho ecológico, a la vez que entregan nutrimentos minerales (especialmente los poco móviles); además, les imparten otros beneficios como: estimulación de sustancias reguladoras de crecimiento, incremento de la tasa fotosintética, ajustes osmóticos cuando hay sequía, aumento de la fijación de nitrógeno por bacterias simbióticas o asociativas, incremento de resistencia a plagas, tolerancia a estrés ambiental, mejoramiento de la agregación del suelo y mediación en muchas de las acciones e interacciones de la microflora y microfauna, que ocurren en el suelo, alrededor de las raíces. Las micorrizas se han clasificado con base en su estructura, morfología y modo de infección en dos tipos principales: ectomicorrizas y endomicorrizas. Se ha estimado que alrededor del 95% de las especies de plantas vasculares pertenecen a familias que son característicamente micorrícicas. 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