Protistas Lic en Biologia Molecular

Reino Protista
Lic. en Biología Molecular-2015
Objetivos
Describir la teoría endosimbiótica: importancia en la
evolución y diversificación de los eucariotas
Conocer y describir la diversidad de protistas
Identificar organismos representativos del Reino Protista
Analizar caracteristicas generales de hongos y
levaduras
Describir los eucariotas fotótrofos: algas rojas y verdes
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Célula eucariota y núcleo
Orgánulos respiratorios y fermentativos:
Mitocondria e Hidrogenosoma
Ambos orgánulos están rodeados por
membranas, con funciones muy distintas;
se especializan en el metabolismo
energético quimiotrófo.
En células eucariotas aerobias, la
respiración y la fosforilación oxidativa
(producción de ATP) se localizan en la
mitocondria.
Posee dos membranas: la externa
(lípidos y proteínas) permeable con poros
que permiten el pasaje de iones y
pequeñas moléculas orgánicas. La
interna (menos permeable y muy rica en
proteínas).
Poseen membranas internas plegadas
(crestas): se localizan las enzimas para
la respiración y producción de ATP.
También proteínas específicas de
transporte que regula el paso de
metabolitos y enzimas para oxidación de
compuestos orgánicos (enzimas del
ácido cítrico).
2
Hidrogenosoma
Microorganismos eucariotas
anaerobios carecen de mitocondria
y tienen en su lugar
hidrogenosomas.
Tamaño similar al de las
mitocondrias carecen de enzimas
del ciclo del ácido cítrico y carecen
de crestas.
Las principales reacciones
bioquímicas que se realizan son las
de oxidación de piruvato a H2, CO2
y acetato. El piruvato es oxidado al
compuesto rico en energía acetil
CoA a partir del cual se produce
ATP (Fermentativo).
Enzimas: piruvato ferredoxin
reductasa e hidrogenasa. No
poseen cadena transportadora de
electrones no puede oxidar el
acetato y es excretado del
hidrogenosoma al citoplasma de la
célula
Endosimbiosis: relaciones de mitocondrias y cloroplastos en las
bacterias. Origen y diversificación temprana de eucariotas
Endomembranas:
contribuyeron a las células más grandes y complejas
Evolucionaron a partir de plegamientos de membranas procariotas.
Permitieron la compartimentación de las funciones celulares. Esto contribuyó a la
evolución de la creciente complejidad y el desarrollo de nuevas funciones.
3
Propuesta por Lynn Margulis en
1967
“Endosimbiosis en serie”
SET (Serial Endosymbiosis Theory)
La teoría endosimbiotica explica el
origen de las células eucariotas a
partir de la evolución de las células
procariotas.
Basándose en su autonomía,
tamaño y parecido morfológico
con las bacterias se ha
sugerido que algunos
orgánulos de la célula
eucariota (cloroplastos y
mitocondrias) tuvieron su
origen en células procariotas.
Bacterias fotosintéticas
cloroplastos
Bacterias aeróbicas
mitocondrias
4
Célula procariota
FAGOCITA
Célula procariota (la bacteria
aeróbica o fotosintética con vida
propia)
SE ASOCIAN SIMBIOTICAMENTE
(ambas se benefician)
Al ser fagocitada la bacteria
aeróbica o fotosintética, deja de
tener vida propia y se convierte
en un ORGANULO (mitocondria
o cloroplasto) DE LA CELULA
QUE FAGOCITÓ, dando origen a
la
CELULA
EUCARIOTA
Pruebas moleculares que apoyan la endosimbiosis primaria:
o Poseen ADN circular: la mayoría de las funciones están codificadas en el
núcleo, sin embargo algunos componentes (proteínas de cadena respiratoria y
del aparato fotosintético) están codificados por un pequeño genoma dentro de
estos orgánulos. Tienen RNAr y RNAt.
o El núcleo eucariota contiene genes procedentes de Bacteria: secuenciación
genómica y otros estudios genéticos evidencian que varios genes nucleares
codifican propiedades características y únicas de mitocondria y cloroplastos.
Estas secuencias se parecen más a las de las bacterias que a las de arqueas o
eucariotas, por lo que se concluye que han sido transferidos al núcleo a partir de
los endosimbiontes que fueron originalmente bacterias consumidoras de O2.
o Contienen sus propios ribosomas: son como los 70S de procariotas
o Especificidad antibiótica: antibióticos que inhiben el crecimiento de bacterias
actuando sobre funcionamiento de los ribosomas 70S también inhibe la síntesis
de proteínas en mitocondrias y cloroplastos.
o Filogenia molecular: estudios filogenéticos (secuencias de RNAr) apoyan el
origen de cloroplastos y mitocondrias a partir del dominio bacterias
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Protistas fotosintéticos han evolucionado en
varios subtipos que tienen miembros
heterótrofos
Diferentes episodios de endosimbiosis
secundaria explican la diversidad de los
protistas con plastidios.
Secondary
endosymbiosis
Cyanobacterium
Plastid
Dinoflagellates
Apicomplexans
Red alga
Primary
endosymbiosis
Stramenopiles
Heterotrophic
eukaryote
Over the course
of evolution,
this membrane
was lost.
Secondary
endosymbiosis
Plastid
Euglenids
Secondary
endosymbiosis
Green alga
Chlorachniophytes
Una ola de diversidad siguió al origen de los eucariotas
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Todos los tres dominios parecen tener genomas que son mezclas quiméricas
de ADN que se transfiere a través de los límites de los dominios.
Importancia de la endosimbiosis en la evolución y diversificación de los
eucariotas
Esto ha llevado a algunos investigadores a sugerir reemplazar el árbol clásico
por una filogenia similar a una red
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Reino Protista
Eucariotas
No todos poseen mitocondrias
Organismos unicelulares o multicelulares
Viven en ambientes acuáticos o terrestres importantes
componentes del:
Plancton
(viven en suspensión en el agua)
Bentos
(fondo de ecosistemas acuáticos)
Edafon
(comunidad que habita los suelos)
Reproducción asexual (mitosis) y sexual (meiosis o intercambio
nuclear)
Forman quistes (cond. extremas)
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Modo de nutrición
Heterotrófico
Incapaces de producir su propio alimento
Absorben moléculas por absorción
Ej. Mohos lamosos
Ingestión de partículas grandes (fagocitosis)
Ej. Protozoos
Autotróficos
Producen su propio alimento
Organismos fotosintéticos
Ej. Algas
Mixotróficos
Heterotróficos y autotróficos
Ej. Euglenoides
Diversidad de Protistas: Diplomónadas y
Parabasálidos
Protistas unicelulares y flagelados que carecen de
cloroplastos. Viven en ambientes carentes de O2
(intestino de animales). Utilizan la fermentación para
generar energía.
Diplomónadas: poseen dos núcleos del mismo tamaño,
contienen mitosomas (mitocondrias) que carecen de
proteínas de transporte de electrones y enzimas del ciclo
del ácido cítrico Ej.Giardia lamblia: humanos ingieren
quistes por ingesta de aguas contaminadas por heces.
Parabasálidos: contienen un cuerpo parabasal que
proporciona soporte estructural al aparato de Golgi.
Carecen de mitocondrias pero poseen hidrogenosoma
para su metabolismo anaerobio. En su genoma carecen
de intrones. Viven en el tracto intestinal y vaginal. Ej.
Trichomonas vaginalis, parásitos de vagina.
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Euglenozoa
Forman un grupo variado de
eucariotas unicelulares y
flagelados que se distinguen
por la presencia de una varilla
cristalina en sus flagelos de la
que no se conoce su función.
Caracterizados por uno o dos
flagelos y un polímero de
glucosa: paramylon. Ej.
Euglena.
Muchos miembros de este
grupo son fotosintéticos
(autotrofos).
El grupo incluye: Cinetoplastos
y a los Euglenoides
Cinetoplastos: son un grupo de euglenozoos que reciben el nombre de la
presencia de un cinetoplasto que es una masa de AND localizada en su
única mitocondria de gran tamaño.
Viven en ambientes acuáticos, se alimentan de bacterias, mientras que
otras son parásitas de animales y causan graves enfermedades en
humanos.
Ej Trypanozoma cruzzi: tiene un único flagelo que se origina en el cuerpo
basal y se dobla lateralmente a lo largo de la célula donde queda envuelto
por un reborde de membrana citoplasmática y participan de la propulsión
del organismo en medios viscosos como la sangre.
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Euglenoides
A diferencia de los tripanosomas estos organismos son
fotótrofos no patógenos.
Viven exclusivamente en ambientes acuáticos.
Contienen cloroplastos y crecen fototróficamente.
En la oscuridad, las células de Euglena (euglenoide típico)
pueden perder sus cloroplastos y funcionar como organismos
heterótrofos.
Muchos euglenoides pueden alimentarse de bacterias
mediante fagocitosis
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Alveolados
Se caracterizan por la presencia
de alveolos, sacos localizados
bajo su membrana
citoplasmática.
Su función se desconoce pero
podría ayudar a la célula a
mantener el equilibrio osmótico.
Existen 3 sub-grupos: los
ciliados (se mueven por cilias),
los dinoflagelados (se mueven
por flagelos) y los apicomplejos
(parásitos animales).
Ciliados: poseen cilios para desplazarse y
conseguir alimento a través de un surco oral
en forma de embudo y la llevan hasta la boca
de la célula que contienen enzimas
digestivas. Recubren toda la célula o se
agrupan en mechones.
Los ciliados más conocidos son los del
género Paramecium
Muchas especies de Paramecium son
hospedadoras de procariotas endosimbioticos
que residen en el citoplasma o en
macronúcleo. Cumplen función nutritiva
sintetizan vitaminas y factores de crecimiento
que usa la celula hospedadora.
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Los ciliados son únicos entre los protistas porque tienen dos tipos de
núcleos: micronúcleos y macronúcleos
Los genes en el macronúcleo regulan funciones celulares básicas
como crecimiento y alimentación
Los genes del micronúcleo están implicados en la reproducción sexual
que se realiza por conjugación (fusión parcial de dos células de
Paramecium con el intercambio de micronúcleos)
fusión
Balantidium coli
Son parásitos de animales, de manera ocasional infecta el tracto
intestinal humano causando síntomas parecidos a la disentería
producida por Entamoeba histolytica
12
Dinoflagelados
Son organismos fotótrofos muy
variados y habituales en agua
marina y agua dulce.
Los flagelos que circundan la célula
le generan un movimiento de giro.
Tienen dos flagelos de diferente
longitud y distintos puntos de
inserción en la célula. El transversal
está unido lateralmente y el
longitudinal se origina en el surco
lateral de la célula y se extiende a
lo largo de ésta.
Algunos son de vida libre y otros
viven en simbiosis con animales
que forman los arrecifes de coral,
de los que obtienen protección a
cambio de proporcionarles carbono
fijado fototróficamente como
alimento para el arrecife
Dinoflagelados tóxicos
Varias especies de Gonyaulax son
bioluminiscentes (producen luz visible por
medio de reacciones bioquímicas) cuando
son estimuladas por fuerzas externas como
las olas rompiendo sobre la costa o un
nadador.
En aguas costeras templadas y ricas en
nutrientes los dinoflagelados alcanzan un
número elevado y forman densas
suspensiones de éstas células: mareas rojas
debido a los pigmentos xantofilas de color
rojo brillante. Estos blooms están asociados
con muerte de peces y envenenamiento de
personas que consumen mejillones
contaminados que acumulan Gonyaulax al
alimentarse (saxitoxina)
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Apicomplejos
Parásitos obligados de animales.
Causan graves enfermedades como
la malaria (Plasmodium falciparum),
la toxoplasmosis (Toxoplasma
gondii) y la coccidiosis (Eimeria)
Las formas adultas carecen de
movilidad que toman el alimento a
través de la membrana
citoplasmática.
También se llaman esporozoos, no
forman auténticas esporas de
resistencia sino que producen
estructuras análogas denominadas
esporozoitos que sirven para la
transmisión del parásito a un nuevo
hospedador.
El nombre de apicomplejo proviene
de la presencia de un complejo de
orgánulos localizado en uno de los
extremos del esporozoito y penetra
en las células del hospedador
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Los estramenópilos incluyen
tanto organismos
quimiorganotrofos como
organismos fotótrofos.
Tienen flagelos con muchas
extensiones cortas parecidas
a pelos.
Stramen y pilos significan
paja y pelo
Los oomicetos, las
diatomeas y las algas pardo
doradas componen los
estramenópilos unicelulares
y filamentosos.
Las algas marrones o
feofitas tambien pertenecen
al grupo
Oomicetos
Hongos huevo, llamados también hongos acuáticos. Se los clasificó
primero como hongos debido a su crecimiento filamentoso y a la
presencia de hifas cenocíticas (multinucleadas).
Su ciclo de vida, incluye una fase diploide de reproducción asexual
y una fase diploide de reproducción sexual.
La pared celular está compuesta de celulosa no quitina y poseen
flagelos.
Crecen como una masa de hifas, descomponiendo animales y
plantas muertos de ambientes acuáticos.
El oomiceto Phytophthora infestans (mildiu-patata) causó
hambrunas en Irlanda en el siglo XVII, la muerte de un millón de
irlandeses y la migración de al menos un millón más hacia EEUU,
Canadá, Australia
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Diatomeas
Incluyen más de 100.000 especies de organismos
unicelulares y fotótrofos, marinos y de agua dulce.
Producen una pared especializada resistente al
aplastamiento compuesta de sílice proteínas y
polisacáridos. Los protege de la predación y muestra
formas extremadamente diversas en las distintas especies
Valor económico: filtros de piscinas, abrasivos en pasta
dental
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Ejemplo de la diversidad de las diatomeas
Frústulas de diatomeas
La estructura externa formada por la pared se llama frústula y se
mantiene después que la célula ha muerto y el material genético
desapareció.
Normalmente muestran morfología simétrica: plumulada (Nitzschia)
o radial (Thalassiosira).
Son los mejores fósiles de eucariotas unicelulares (registro fósil)
aparecieron hace 200 millones de años
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Algas pardo-doradas
Llamadas también crisófitas, son
fotótrofos marinos y de agua dulce,
unicelulares.
Algunas especies son
quimioorganotrofos que se alimentan por
fagocitosis o transportando compuestos
orgánicos solubles a través de la
membrana citoplasmática.
Algunas algas pardo-doradas
(Dinobryon) que viven en aguas dulce
son coloniales, sin embargo la mayoría
son unicelulares y se mueven por dos
flagelos de distinta longitud.
Poseen pigmento cloroplástico
fucoxantina, carotenoide de color marrón
y clorofila I en lugar de la clorofila a. No
poseen ficobilinas
Cercozoos y radiolarios
Se diferencian de otros protistas por sus
pseudópodos filiformes con los que se desplazan
y alimentan.
Los cercozoos se denominaban previamente
amebas (pseudópodos) pero son totalmente
diferentes
Los cercozoos incluyen los clorarachniofitos y a
los foraminíferos
Los clorarachniofitos son fototrofos ameboides
con flagelo y cloroplastos (adquirido por simbiosis
secundaria)
Los foraminíferos son exclusivamente marinos,
forman estructuras similares a conchas
denominadas testas.
Las testas están compuestas por material orgánico reforzado con
minerales como carbonato de calcio.
La célula ameboide no está unida firmemente a la testa y se expande fuera
de su caparazón durante la alimentación, sin embargo por el peso de la
testa se hunden y se alimentan de las partículas depositadas en los
sedimentos (bacterias y organismos muertos)
Las testas de los foraminíferos son resistentes a la descomposición por lo
tanto son tambén un registro fósil (acantilados blancos de Dover,
Inglaterra).
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Radiolarios
Son organismos heterótrofos, en su mayoría marinos y tienen
pseudópodos filiformes como los cercozoos.
El nombre deriva de la simetría radial de sus testas que son una
pieza única y están compuestas por sílice
Cuando la célula muere, las testas de los radiolarios marinos
sedimentan en el fondo oceánico y se acumulan hasta formar
gruesas capas de material celular en descomposición
Amoebozoos
Son un grupo diverso de protistas acuáticos y terrestres que utilizan
pseudópodos lobulados para desplazarse y alimentarse (diferentes
de los cercozoos y radiolarios)
Los grupos principales son gymnamebas, entamebas y hongos
mucosos celulares y plasmodiales
El movimiento ameboide se genera mediante formación de corrientes de
citoplasma conforme fluye hacia el extremo menos contraído y viscoso.
Microfilamentos fina capa debajo de la membrana citoplasmática
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Entamoebas
Son parásitos de vertebrados e invertebrados.
Hábitat frecuente cavidad oral o tracto intestinal de animales
Entamoeba histolytica es patógena en humanos y causa disentería
amebiana, ulceración del tracto intestinal y produce diarrea
sanguinolenta.
Se transmite persona a persona en fase quística por contaminación
fecal de aguas, alimentos o utensilios de cocina
Hongos mucosos
Estaban agrupados con los
hongos porque tienen ciclos de
vida parecidos y porque producen
cuerpos fructificantes con esporas
para su dispersión.
Son móviles y se desplazan
bastante rápido sobre superficies
sólidas.
Se dividen en dos grupos:
hongos mucosos plasmodiales
(hongos mucosos acelulares)
cuyas formas vegetativas son
masas protoplásmicas de
tamaño y forma indefinidos
Hongos mucosos celulares
cuyas formas vegetativas son
amebas individuales
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Hongos mucosos
Viven sobre materia vegetal en descomposición (hojas, troncos,
suelos). Su alimento lo constituyen otros microorganismos como las
bacterias (fagocitosis).
Pueden mantenerse en estado vegetativo por largos períodos de
tiempo pero forman estructuras diferenciadas tipo esporas que
permanecen latentes para dar lugar a nuevas formas ameboides
activas
Los hongos mucosos plasmodiales (Physarum) presentan una fase
vegetativa en forma de una masa individual de protoplasma en
expansión denominada plasmodio (muchos núcleos diploides).
El plasmodio se desplaza por movimientos ameboide, englobando
partículas de alimentos. Las corrientes del citoplasma dentro de la
masa plasmodial durante el movimiento ameboide permite distribuir
los nutrientes.
El plasmodio es diploide y a partir del palsmodio se forma un
esporangio con esporas haploides.
En condiciones favorables, las esporas germinan para producir
células nadadoras haploides flageladas.
La fusión de dos células nadadoras da lugar a un plasmodio
diploide
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Hongos mucosos celulares
Se diferencian de los hongos mucosos plasmodiales ya que los celulares
son haploides y sólo forman macrocistos diploides.
La forma activa que se desplaza y se alimenta presenta el aspecto de
células ameboides independientes en lugar de la masa plasmodial con
muchos núcleos de los plasmodiales.
Cuando han consumido todo el alimento disponible, las células se agregan
para formar un pseudoplasmodio del que surge un cuerpo fructificante.
Dictyostelium discoideum
desarrolla un ciclo de vida
donde las células
vegetativas se agregan,
migran conjuntamente en
forma de masa celular y
finalmente producen
cuerpos fructificantes en
los que las células se
diferencian para formar
esporas.
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23
Clasificación protistas según movilidad
Clasificació
Clasificación
Clase Sarcodina
Movimientos por pseudopodia, movimiento amoeboide
Amebas, radiolaria y foraminifera
Ejemplos:
Ejemplos:
Amoeba
Entamoeba histolytica
Naegleria fowleri
Clasificacion (cont.)
Clase Mastigophora
Movimiento por flagelos
Ejemplos:
Euglena
Giardia lamblia
Trichomonas vaginalis
Trypanosomas
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Clasificacion (cont.)
Clase Ciliophora
Movimiento por cilios
Ejemplos:
Paramecium
Balantidium coli
Clasificacion (cont.)
Clase Sporozoa
Todos son parásitos
Muchos tienen ciclos de vidas con estadios sexuales
Se alimentan de las células y fluidos corporales.
Forman esporas (células reproductivas minúsculas).
Formas adultas no son móviles
Pasan de un huésped a otro.
Pasan a partir de garrapatas, mosquitos u otros animales
a los humanos.
Ejemplos:
Plasmodium
Toxoplasma gondii
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Resumen..Ciclo de vida de los protozoos
Fase vegetativa
(trofozoíto)
Actividad
fisiológica
Fase de latencia
(cisto)
Resistencia a
condiciones
adversas
Reino FUNGI
Hongos filamentosos
Levaduras
Setas
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HONGOS FILAMENTOSOS Y LEVADURAS
Los hongos constituyen un conjunto de seres vivos que incluye desde
organismos unicelulares a organismos pluricelulares macroscópicos.
Incluyen mohos, setas y levaduras. Están formados por células eucariotas
con pared rígida, son inmóviles, tienen nutrición heterótrofa por absorción
y reproducción asexual y sexual.
Levaduras: son hongos unicelulares microscópicos que poseen
forma redondeada y se denominan levaduras.
Mohos u hongos filamentosos: la mayoría de los hongos son
pluricelulares, están formados por células alargadas que se disponen
linealmente y forman largos filamentos denominados hifas. Las hifas
al crecer forman micelios visibles macroscópicamente.
Setas: en otros hongos las hifas se disponen con un cierto grado de
organización, pero sin llegar a formar una verdadera estructura tisular,
y pueden alcanzar un tamaño macroscópico constituyendo las setas,
algunas de las cuales son comestibles y otras son venenosas.
Características generales
Los hongos son microorganismos eucarióticos no fotosintéticos que
poseen paredes celulares rígidas.
No tienen clorofila
Tienen paredes celulares definidas con quitina o celulosa
No son móviles, solo algunas esporas
Talo: es la organización anatomo-fisiológica capaz de cumplir con todas
las funciones de un organismo vivo. El talo puede ser unicelular (hongos
levaduriformes) o pluricelulares (hongos filamentosos).
Hábitas diversos: acuáticos (agua dulce), marinos, terrestres
Se reproducen por esporas, aumentando su longitud por crecimiento
apical. Presentan diversidad morfológica
En el suelo o en material vegetal muerto cumplen función
de mineralización del carbono orgánico
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Características generales
Establecen asociaciones simbióticas con plantas facilitando la
adquisición de minerales
Efecto benéfico para el hombre: síntesis de antibióticos y procesos
fermentativos
Son parásitos de plantas y causan enfermedades con relevancia
económica.
Levaduras
Organismos unicelulares
Formación de pseudomicelio
Esporas
Reproducción asexual y sexual
Hongos filamentosos
Hifas ramificadas
Crecimiento radial
Hifas separadas por septos
Hifas no septadas
Esporas
Multinucleados
Reproducción sexual y asexual
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Morfología y esporas fúngicas
o La mayoría de los hongos son multicelulares y forman entramados
filamentosos denominados hifas.
o Las hifas están formadas por paredes celulares tubulares que
rodean la membrana citoplasmática.
o Las hifas a menudo están septadas con paredes que dividen cada
hifa en células separadas.
o En algunos casos la célula vegetativa de una hifa fúngica contiene
más de un núcleo (cenocítica). Las levaduras contienen un solo
núcleo por célula.
o Cada filamento de una hifa crece por su extremo por extensión de la
célula terminal
Morfología y esporas fúngicas
Las hifas crecen juntas sobre una superficie y
forman ovillos compactos denominadas
micelio o moho, visibles sin necesidad de
microscopio.
El micelio se forma porque cada hifa individual
se va ramificando cuando crece sobre el
material orgánico, las ramas se entrelazan y
forman un tapiz micelial, que puede crecer
hacia arriba, mas allá de la superficie (hifas
aéreas) donde se encuentran las esporas
denominadas conidios.
Los conidios son esporas asexuales (no hay
fusión de gametos ni meiosis); pigmentadas y
resistentes a la desecación. Sirven para
dispersar el hongo hacia nuevos hábitats
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Morfología de la colonia
Levaduras
Hongos filamentos
Diversidad de color, textura, tamaño de colonias, cambios de coloración del
medio, olor.
Cuando se forman los conidios, el color blanco del micelio cambia, toma el
color de los conidios (negro, verde azulado, rojo, amarillo o marrón). Aspecto
polvoriento.
Las levaduras pueden formar pseudomicelios
Formación de cadenas de células elongadas que se originan por
gemación. Es un cambio regulado de un estado a otro, puede ser
fisiológico, hormonal o tratamientos prolongados de infección o patologías
severas (cáncer).
Pseudomicelio
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Membrana plasmática
El ergosterol es el esterol mas abundante en la membrana de hongos, similar al
colesterol en animales.
Por fuera de la membrana se encuentran moléculas de adhesión polímeros de
galactosa formando parte glicocalix.
Mantiene un transporte dinámico y activo con el exterior además permite la
adhesión a superficie en el caso del glicocalix
Pared celular
La composición varia cuantitativa y cualitativamente según el tipo de célula, edad
del cultivo y condiciones ambientales. Se parecen en su estructura básica a las de
las plantas pero no en su composición.
Componentes fibrosos importantes polisacaridos ej. quitinas, glucanos y celulosa.
La quitina es el componente mas abundante compuesto por amino azucares
acetiladas que le aporta rigidez y protección a la célula. Mananos, galactosanos o
quitosanos
Además de un 80-90% de polisacáridos, poseen una matriz de proteínas, lípidos,
polifosfatos e iones inorgánicos
Septos en hongos filamentosos
Paredes transversales que interrumpen el protoplasma a intervalos (septos)
Septos continuos y septo incompleto con poro central permitiendo el paso de
núcleos y otros orgánulos.
Tipos de hifas
Tomada de:Lim, D. 1998. Microbiology. Mc Graw-Hill.
a. Cenositica (aseptada) b. Septada con células uninucleadas
c. Septada con células multinucleadas
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Materiales de reserva
Se acumulan compuestos carbonados y nitrogenados que luego pueden
ser utilizados rápidamente cuando es necesario.
Se acumulan lípidos como fuente de carbono. Se puede acumular
también en forma de glicógeno soluble en agua que se deposita en
gránulos insolubles
Formando una estructura terciaria compleja de polímeros de D-glucosa.
También se acumulan monosacáridos y disacaridos trehalosa en su
estado fosforilado. Trehalosa puede ser convertida directamente en
glucosa mediante la Trehalasa. Su papel mas importante es en la
protección de esporas contra el estrés ambiental.
Se acumula manitol.
Vacuolas
Son depósitos de agua, nutrientes o materiales de desecho.
En hifas en crecimiento almacenan metabolitos y cationes, regulan el pH
y la homeostasis iónica en el citoplasma y contiene enzimas como
proteasas, nucleasas, fosfatasas.
Las hifas en estado de senescencia se observan cargadas de vacuolas.
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Nutrición
o Son quimiorganotrofos, requerimientos nutricionales sencillos. Aerobios.
o Absortiva mediante producción de enzimas extracelulares que digieren
compuestos orgánicos complejos (proteínas, polisacáridos) .
Fuente de energía, carbono
Reciclan material orgánico (restos de hojas, troncos caídos, plantas
muertas y cadáveres de animales)
o Parásitos de plantas y animales: infectan organismos vivos y toman los
nutrientes de ellos.
o Función ecológica (basidiomicetos): descomposición de madera, papel,
tejidos. Pueden utilizar la celulosa o la lignina (polímero de compuestos
fenólicos) como fuente de carbono y energía.
Podredumbre marrón: degradación de celulosa
Podredumbre blanca: degradación de celulosa y lignina.
Importancia ecológica en la descomposición del material leñoso de
los bosques
Crecimiento
La mayoría crece entre 0 y 35ºC, existen
especies termófilas (hasta 62ºC), prefieren
medios ácidos, pH6 óptimo, luz
Crecimiento apical
Desde el retículo endoplasmático viajan las
sustancias necesarias en vesículas hasta la cara
proximal del C. de Golgi. Se desprenden de la cara
distal se fusionan y crecen fusionándose con la
membrana celular y cediendo su contenido en la
pared celular.
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Filogenia y Reproducción de los hongos
Los hongos comparten un ancestro común mas reciente con
los animales que con cualquier otro grupo de organismos
eucariotas. Filogenéticamente pueden considerarse
hermanos que se separaron hace 1.500 millones de años.
La mayoría de los hongos se reproducen de modo asexual
por:
Crecimiento y diseminación de las hifas filamentosas
Producción asexual de esporas
Simple división celular en levaduras gemantes
Diversidad en Fungi
La filogenia se basa en la comparación
de secuencias del SSU ARNr
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Esporas
Las esporas sexuales son resistentes a la
desecación, calentamiento, congelación y
productos químicos.
Ambas esporas (sexuales y asexuales) pueden
germinar y desarrollar nuevas hifas y micelios
Sexuales:
Basidiosporas (externas, ubicadas en basides)
Ascosporas (internas, ubicadas en ascas)
Zoosporas (internas y móviles)
Asexuales:
Externas (conidias)
Internas (esporangiosporas)
Fragmentación de las hifas (artrosporas)
Reproducción
Asexual
-
Fragmentos de hifas
-
Conidias, Esporangios
-
Gemación o brote (levaduras)
-
División binaria (levaduras)
Sexual
- Esporas sexuales
1.- unión de gametangios (órganos sexuales) que acerca
los núcleos adentro del protoplasma (plasmogamia)
2.- Fusión de núcleos (cariogamia)
3.- meiosis, reducción de cromosomas al número
haploide original.
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Ciclo de vida general para hongos:
Chytridiomycetes (Quitridiomicetos)
Antes colocados con protistas. Son el primer
linaje de hongos en divergir.
El nombre deriva de sus cuerpos
fructificantes (pequeño tiesto) contiene
zoosporas
La evidencia apunta a que pertenecen a
Fungi por pared celular, enzimas y rutas
metabólicas.
Únicos hongos que mantienen una etapa
flagelada, producen esporas flageladas
(vestigio de su adaptación a ambientes
acuáticos.
Allomyces: degradan material orgánico
Batrachochytrium dendrobatidis causa la
quitridiomicosis en ranas, infecta la epidermis
de la rana e interfiere su capacidad para
respirar (muerte generalizada de anfibios en
el mundo asociados al cambio climático)
36
Zygomicetos
Hifas cenocíticas (multinucleados).
Forman zigosporas
Conocidos por su papel en la
putrefacción de alimentos.
Grupo de importancia: micorrizas,
asociaciones mutualistas con raíces
de plantas.
Habitualmente en el suelo y sobre
material vegetal en descomposición
Zigomiceto común: Rhizopus
stolonifer (moho negro del pan).
Ciclo de vida de zigomicetos
37
Microsporidios
Los microsporidios están filogenéticamente relacionados con los
zigomicetos e incluso pueden considerarse dentro de este grupo.
Son minúsculos (2-5 µm), unicelulares, parásitos obligados de
animales y protistas
Patógenos oportunistas en individuos inmunocomprometidos (SIDA)
Se adaptaron a un estilo de vida parasítico mediante eliminación de
rasgos claves de la biología eucariota (carecen de orgánulos)
Encephalitozoon carece de todo orgánulo, incluyendo aparato de
Golgi, hidrogenosomas, tienen un genoma pequeño (2000 genes 2.9
Mpb; mucho mas chico que E. coli).
Depende de su hospedador: no posee genes para rutas metabólicas
básicas (ácido cítrico)
Microscopia electrónica de celulas de
Encephalitozoon intestinalis.
Glomeromicetos
Son un grupo relativamente pequeños de
hongos con gran importancia ecológica
Se conocen 160 especies.
Todas forman endomicrorrizas, también
llamadas microrrizas arbusculares
normalmente con las raíces de plantas
herbáceas y plantas leñosas.
El 70% o más de las angiospermas forman
asociaciones tipo endomicorriza, en las que
las hifas fúngicas penetran las paredes
celulares de las plantas y producen vesículas
hinchadas o arbúsculos.
Esta estructura ayuda a la planta a obtener los
minerales del suelo.
Se cree que cumplieron un importante papel
en la capacidad de las plantas vasculares
primitivas para colonizar nuevas tierras.
Ninguna especie ha podido cultivarse
independientemente de la planta.
Son cenocíticos y se reproducen
asexualmente
38
Ascomicetos
Géneros: Saccharomyces, Candida, Neurospora
Grupo grande y variado de hongos que incluye unicelulares, Saccharomyces
(panadería e industria cervecera) hasta multicelulares crecimiento filamentoso del
moho del pan Neurospora crassa.
Reciben su nombre de la producción de “sacos” o ascas (células en las que dos
núcleos haploides de diferente tipo sexual se fusionan formando un núcleo diploide
que sufre meiosis para formar ascosporas haploides.
En algunos ascomicetos las ascas se forman dentro de un cuerpo fructificante
(ascocarpo)
Se reproducen asexualmente mediante producción de conidios que se forman por
mitosis en la punta de las hifas especializadas: conidióforos.
Se encuentran en ambientes acuáticos (marinos, de agua dulce) y terrestres.
Casi la mitad forma asociaciones con cianobacterias o algas verdes en los
líquenes; forman ectomicorrizas con árboles del bosque.
Papel ecológico: descomposición de vegetal muerto
Tomada de:Lim, D. 1998. Microbiology. Mc Graw-Hill. Estados Unidos
Ciclo de vida de ascomicetos
39
Saccharomyces cerevisiae
Las células de S. cerevisiae y de otros ascomicetos unicelulares son esféricas,
ovales o cilíndricas y su división celular se produce por gemación
En este proceso: la nueva célula se forma como una pequeña excrecencia de la
célula progenitora, la que se engrosa gradualmente y se separa
Si bien la mayoría de las levaduras solo se reproducen como células
individuales, algunas pueden formar filamentos en respuesta a condiciones
ambientales.
Cándida albicans puede expresarse en la forma filamentosa causa infecciones
vaginales, orales, pulmonares o sistémicas en inmunocomprometidos
Hábitas: azúcares disponibles en frutas, flores o corteza de los árboles.
Son anaerobios facultativos (aeróbico, fermentativo)
Reproducción sexual en levaduras
Algunas levaduras presentan reproducción sexual mediante un proceso en
el cual se fusionan dos células de levadura. Dentro de la célula producto
de la fusión (zigoto) se forman ascosporas.
40
Los dos tipos de apareamiento de S. cerevisiae se denomina a y α. Las
células de tipo a sólo se aparean con células de tipo α estando el tipo sexual
determinado genéticamente.
Algunas cepas haploides de S. cerevisiae se mantienen como a o α, pero
otras son capaces de cambiar de un tipo de apareamiento a otro. Esto se
produce cuando el gen activo determinante de tipo de apareamiento es
sustituído por uno de los dos genes normalmente inactivos.
Existe un único sitio en uno de los cromosomas de S. cerevisiae
denominado locus MAT (tipo de apareamiento) en el que pueden insertase
alternativamente el gen a o el gen α. En ese locus el promotor MAT controla
la transcripción del gen que se inserta.
Si el gen a está ocupando el locus,
entonces la célula presenta el tipo sexual
a, si está ocupado por α, la célula
presenta el tipo sexual α.
Para que se produzca el cambio de tipo
sexual, el gen correspondiente a o α, se
copia a partir del sitio silencioso y se
inserta en el locus MAT, sustituyendo al
gen que estuviera presente.
El gen determinante de tipo de
apareamiento a sustituir se escinde y se
elimina y el nuevo gen se inserta en su
lugar. Sólo se transcribe el gen insertado.
Basidiomicetos
Tiene más de 30.000 especies, conocidas como “setas”; un cuerpo
fruticoso conocido como basidiocarpo. Comestibles: Agaricus. Venenosas:
Amanita
Incluye levaduras y patógenos de plantas y animales.
Característica que los agrupa: el basidio (pequeño pedestal), se forman
las basidiosporas mediante meiosis
Vive mayormente como un sencillo micelio haploide que crece
vegetativamente en el suelo, restos de hojas o troncos en
descomposición.
La fase sexual reproductiva es lo que produce la seta.
41
Ciclo de vida de basidiomicetos
Deuteromicetos
No se conoce la fase sexual.
Se reproducen asexualmente por conidias.
Grupo “informal”que no tiene base filogenética.
Se caracteriza por sus esporas de color oscuro. Es uno de los hongos principales
en la alteración de los tomates. Dada la tonalidad negra que adquieren se conoce
como podredumbre negra
Se caracteriza por sus esporas de color oscuro. Es uno de
los hongos principales en la corrupción de los tomates en el
campo. Dada la tonalidad negra que adquieren se conoce
como podredumbre negra
42
Significación biológica de los hongos
Degradadores naturales de materia orgánica (saprofíticos)
Tratamiento de efluentes (Fusarium acueductum, Geotricum candidum,
Sabbaromyces splendes)
Insecticidas: pueden atacar insectos y ácaros
Patógenos de plantas
Patógenos de animales y humanos: micosis
Importancia Industrial
Manufactura de pan, vino, cerveza (fermentación)
Producción de alimentos: queso (Penicillium roqueforti)
Producción de antibióticos (Penicillium chrysogenium)
Producción de vitaminas (rivoflavina) Ashbya gossypii
Producción de esteroides (Rhizopus nigricans)
Obtención de enzimas: amilasa, proteasas, peptinasas, lipasa, lactasa,
glucosa oxidasa
Obtención de vacunas
Investigación: genética, bioquímica, biología molecular.
Agricultura
43
Importancia Industrial
Levaduras (células): panadería
Levaduras (vino): levaduras silvestres (uvas) y Sacharomyces ellipsoides
Levaduras (cerveza): Malta: granos de cebada y enzimas naturales que
digieren almidón de granos, lo convierten en azúcar y luego actúan las
levaduras de Sacharomyces carlsbergensis 5-7 d a 14-23ºC en superficie
y en el fondo S. cereviciae 8-14d a 6-12ºC
Componentes celulares (extracto de levadura, vitaminas) : suplemento
nutritivo
Productos para investigación bioquímica: ATP, NAD, RNA, productos
finales de fermentación: etanol: glicerol, bebidas alcohólicas
Penicillium roqueforti: queso azul (maduración en aerobiosis a 9ºC)
Penicillium camemberti: queso camembert (crece en superficie y se
introduce al interior produciendo licuefacción y reblandecimiento)
Obtención de enzimas: amilasas, proteasas, glucosa oxidasa, peptinasa,
renina, lipasas, lactasa
Obtención de ácido cítrico para alimentos y bebidas (Aspergillus niger)
Obtención de ácido glucónico (gluconato de calcio para tratamiento en
humanos o como suavizante
Uso farmacéutico de los Hongos
Producción de antibióticos
Penicilina: Penicillium chrysogenium, aspergillus
nidulans
Cefalosporinas: Cephalosporium acremonium
Transformación de esteroides (hidrocortisona y cortisona):
rhizopus nigricans
Producción de vitaminas (riboflavina): Ashbya gossypii
Tratamiento de efluentes: fusarium acueductum, Geotricum
candidum y Sacharomyces splendes (toleran fluctuaciones
de pH y crecen activamente en aguas residuales)
Insecticidas: 400 especies que pueden atacar ácaros,
insectos
44
Algas unicelulares verdes y rojas
Los eucariotas fotótrofos se originaron por un evento primario de
endosimbiosis
Como las cianobacterias, los eucariotas fotótrofos también realizan
fotosíntesis oxigénica utilizando agua como donador fotosintético de
electrones.
Este protista fotótrofo primitivo, evolucionó y dio origen a las algas
verdes y rojas.
Algas: División Rhodophyta
Algas rojas (rodófitas)
De unicelulares a multicelulares
Poseen pared celular de celulosa
No tienen flagelos
Agar: se extrae de pared celular de algas rojas
Contienen clorofila a y pigmentos accesorios:
ficocianina y ficoeritrina
Rodofíceas sésil = fijas al suelo marino o rocas,
forman parte del bênton.
Alga Chondrum
45
Cyanidium y organismos relacionados
Especies unicelulares de algas rojas, miembro de los cianidiales,
Cyanidium, Cyanidioschyzon, Galdieria.
Viven en manantiales termales ácidos a 35ºC-56ºC y pH: 0.5-4 que
no vive ningún otro fotótrofo
Son muy pequeñas para ser eucariotas: 1-2µm de diámetro.
Algas: División Chlorophyta
Algas verdes (clorofitas)
Morfología variada: unicelulares (Chlamydomonas), filamentosas, con
células individuales dispuestas una tras otra; coloniales (Volvox), en
forma de agregados celulares y multicelulares Ulva (lechuga marina).
Tienen cloroplastos con clorofila a y b que les confiere el color verde
característico, carecen de ficobilinas.
Comparten características con las plantas: almacenaje de almidón,
presencia de clorofila a y b, rutas fotosintéticas y otros compuestos
orgánicos. Se plantea que las plantas evolucionaron de la algas verdes
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Algas verdes
Algas: División Phaeophyta
Algas pardas (marrones)
Presencia de pigmento marrón : fucoxanthina y clorofila a
Algunas alcanzan 70 mts de longitud
Importancia comercial: algina - provee textura al helado,
emulsificador pasta dental, pudines y otros productos
Ejs. Sargassum y Laminaria
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Proceso natural de secado de la
feofícea Laminaria que será
utilizada para la producción de
Kombu
Importancia ecológica y económica de las algas
Cadenas alimentarias
Algas unicelulares flutuantes forman el fitoplancton.
Base de las cadenas alimentarias acuáticas
Responsables de la mayor parte de la fotosíntesis
Lluvias
Liberan dimetil-sulfato (DMS).
Provocan aglutinación de vapor de agua y lluvia.
Alimentos
Laminaria sp. (feofícea), kombu para los japoneses
Porphyra sp. (rodofícea), nori (sushis)
Industria
Ágar, sustancia gelatinosa
Carragenina y estabilizante de laxantes y cremas dentales.
48
CIANOBACTERIAS
También denominadas algas verde-azuladas, son organismos
unicelulares procariotas más relacionados con las bacterias que con
las algas eucariotas. Poseen clorofila y biliproteínas y fueron las
primeras células con fotosíntesis oxigénica
- No poseen cloroplastos, pero realizan fotosíntesis debido a la presencia de
laminillas fotosinteticas
- Se reproducen solo de forma asexual (fisión o división)
CARACTERISTICAS GENERALES
Fototróficas oxigénicas.
Procariotas.
Poseen clorofila a.
Movilidad por contacto, fototaxia, quimiotaxia.
Esporas con paredes gruesas.
Reproducción asexual.
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Principales Géneros
Variaciones estructurales
Heteroquistes: fijan nitrógeno.
Vacuolas gasiferas (o de gas): permiten
flotación.
Cianoficina: proporciona reserva de N2 y
energía.
argina + ADP + P4 + H2O --- omitina + 2NH3 +
CO2 + ATP.
Heteroquistes: células redondeadas, grandes,
distribuidas a intervalos regulares a lo largo del
filamento o en un extremo
Se originan por la diferenciación de células
vegetativas y son los únicos sitios donde se fija
el N2.
Tienen conexiones intercelulares con las células
vegetativas adyacentes y se produce un
intercambio activo de material
Posee los genes nif que codifica nitrogenasas
50
Los productos de la fotosíntesis se desplazan de las células
vegetativas hacia los heterocistos y los productos de la fijación de
N2 se mueven de los heterocistos hacia las células vegetativas
Los heterocistos tienen pocos pigmentos tipo ficobilinas y carecen
de fotosistemas II (generador de O2 que produce el poder reductor a
partir de H2O y por lo tanto son incapaces de fijar CO2 y carecen de
donador de electrones necesarios para reducir N2 hasta NH3.
Los heterocistos están rodeados por una pared celular engrosada
que contiene glicolípidos, lo que disminuye la difusión de O2 al
interior de la célula
La nitrogenasa es sensible al O2, el heterocisto mantiene un
ambiente carente de O2 para estabilizar el sistema de fijación en un
organismo aerobio que genera O2
Fisiología de las cianobacterias
La nutrición es sencilla. No necesitan vitaminas y como fuente de
nitrógeno usan nitrato o amoníaco
Son fotótrofos estrictos y son incapaces de crecer en la oscuridad
utilizando compuestos orgánicos . Algunas pocas cianobacterias
crecen en oscuridad utilizando glucosa o sacarosa como fuente de
carbono y energía
Los productos metabólicos de las cianobacterias poseen
considerable valor práctico
Los metabolitos algales son responsables de: toxicidad, gustos y
olores y coloración
Gustos y olores: se incluyen los Actinomycetes , algunas especies
son más frecuentes que otras: Anabaena (cianobacteria). Los
metabolitos más hallados son geosmina y MIB olores de tierra y
humedad
Geosmina: Anabaena, Lyngbya, Oscillatoria, Phormidium,
Metil isoborneol (MIB): Oscillatoria, Pseudoanabaena, Synechococcus
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Hábitat
Tierra y habitas marinos.
Manantiales de agua caliente.
Bahías poco profundas.
Lagos salinos.
Superficie de roca y suelo.
Desiertos.
Lagos de agua dulce ricos en nutrientes
Forman estromatolitos: Su formación y desarrollo a lo largo del tiempo,
se debe a la actividad de poblaciones microbianas, ppalmente
cianobacterias, que facilitan la precipitación de carbonatos.
Transformación y papel en el medio ambiente
Producción de neurotoxinas .
Envenenamiento de animales por la floración.
Producción de olores y sabores terrosos.
Existencia de microfósiles con
mas de 3000 millones de
años.
Cambio en la atmósfera
terrestre de su condición
anóxica inicial a la mezcla
oxigenada actual.
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Muchas gracias!!
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