Apunte de la cátedra de introducción a la biologíA




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LOS PROTISTAS

Apunte de la cátedra de INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA

(LIGA – FHyCS)
Los Protistas (SIN CATEGORÍA TAXONÓMICA HOY) son un conjunto de reinos/filos/clados que presentan una gran diversidad de formas corporales y estilos de vida metabólicos muy diferentes. Son todos organismos eucarióticos, la mayoría unicelulares, pero también los hay multinucleados y multicelulares. (Al final del apunte aparece la filogenia tentativa del grupo ….¡¡¡ ó lo que sea!!!!).

Repasemos los distintos grupos y sus características:

EUGLENOZOA

Este es considerado un grupo monofilético de organismos flagelados: Son todos unicelulares y con dos flagelos. Se reproducen asexualmente por fisión y existen dos grupos: Los euglenoides y los quinetoplástidos.

Los euglenoides, que poseen flagelos que sa­len de un bolsillo del extremo anterior de la célula, solían ser consi­derados por los zoólogos como animales y por los botánicos como plantas. Son flagelados unicelulares, pero muchos miembros del grupo son fotosintéticos. Poseen clorofila a y b, similares a las algas verdes, pero los cloroplastos tienen una membrana triple (podrían haber adquirido los cloroplastos ingiriendo células de algas verdes………). Almacenan un polisacárido muy raro, el paramilo y los de agua dulce poseen una vacuola contráctil, para mantener la composición salina mayor que el medio.

La Euglena es un organismo común de agua dulce que tiene una estruc­tura celular compleja (ver Figura 1). Se impulsa a sí mismo a través del agua con uno de sus dos .flagelos, los cuales sirven también como ancla para mantener el organismo en su lugar. El flagelo le proporciona poder de locomoción por medio de su movirnien­to ondulante que se extiende desde la base hacia la punta. El segundo flagelo suele ser sólo rudimentario. Euglena posee requerimientos nutricionales muy flexibles. Muchas especies son siempre heterótrofas. Otras son comple­tamente autótrofas en la luz solar y utilizan sus cloroplastos para sintetizar compuestos orgánicos mediante fotosíntesis. Los cloroplastos de las euglenas están rodeados por tres membranas (a diferencia de los cloroplastos de las plantas, que tienen sólo dos). Cuando son mantenidas en la oscuridad, estas Euglenas pierden su pigmento fotosintético y comienzan a alimentarse exclusivamente de materia orgánica muerta que flota en el agua a su alrededor. Esta Euglena "blanqueada" re­sintetiza su pigmento cuando retorna a la luz y se vuelve fotoautótrofa nuevamente. Pero las células de Euglena trata­das con ciertos antibióticos o mutágenos pierden completa­mente su pigmento fotosintético; ni ellas ni sus descendientes vuelven a ser autótrofos. Sin embargo, esos descendientes funcionan bien como heterótrofos.
Los quinetoplástidos son flagelados unicelulares parásitos con una sola gran mitocondria, la cual contiene un quineto­plasto, estructura única que aloja DNA y proteínas asociadas. El DNA del quinetoplasto es de dos tipos, denominados mi­nicírculos y maxicírculos. Los maxicírculos codifican las enzi­mas asociadas con el metabolismo oxidativo, y los minicírcuIos codifican "guías" que realizan un extraordinario tipo de corrección del RNA dentro de la mitocondria.

Algunos quinetoplástidos son patógenos humanos. La en­fermedad del sueño, una de las más pavorosas del África, es causada por el quinetoplástido parásito Trypanosoma. El vector (huésped intermediario) para Trypanosoma es un insecto, la mosca tse-tsé. Acarreando su carga mortal, esta mosca pica al ganado, a los animales salvajes y aun a los se­res humanos y los infecta con el parásito. Trypanosoma en­tonces se multiplica en el torrente sanguíneo del mamífero y produce toxinas. Cuando estos parásitos invaden el sistema nervioso, aparecen los síntomas neurológicos de la enferme­dad del sueño y más tarde sobreviene la muerte. Otros tripa­nosomas causan leishmaniasis, la enfermedad de Chagas en nuestro país y países vecinos, que utiliza la vinchuca como hospedador intermediario.

ALVEOLATA
Alveolata es un grupo monofilético de organismos unice­lulares caracterizados por la posesión de cavidades llamadas alvéolos ubicados por debajo dé la membrana plasmática. Son diversos en forma corporal. Los grupos alveolados que consideraremos aquí son los dinoflagelados, apicomplejos y ciliados. .

Los dinoflagelados (Pyrrophyta) son unice­lulares con dos flagelos y la mayoría son organismos marinos (ver Figura 2). Una mezcla distintiva de pigmentos fotosintéticos y accesorios les da a sus clo­roplastos un color pardo dora­do. De gran interés ecológico, evolutivo y morfológico, están en­tre los fotosintetizadores primarios productores de materia orgánica más im­portantes de los océanos.

Muchos son endosimbiontes, que viven dentro de las células de otros organismos, incluidos varios invertebrados y otros protistas marinos. Los dinoflagelados son endosimbiontes muy comunes en los corales, a cuyo crecimiento contribuyen por fotosíntesis. Algunos son no fotosintéticos y viven como parásitos dentro de otros organismos marinos.

Los dinoflagelados tienen un aspecto distintivo. Poseen dos flagelos, uno en un surco ecuatorial alre­dedor de la célula y el otro que comienza en el mismo punto que el primero y pasa por un surco longitudinal antes de ex­tenderse en el medio circundante.

Algunos dinoflagelados se reproducen en cantidades enor­mes en agua cálida y algo estancada. El resultado puede ser la "marea roja", llamada así por el color rojizo del mar como re­sultado de los pigmentos de los dinoflagelados. ­Durante una marea roja, la concentración de dinoflagelados puede alcanzar 60 millones de células por litro de agua oceá­nica. Ciertas especies de marea roja producen una toxina po­tente capaz de eliminar toneladas de peces. Los géneros Gon­yaulax y Alexandrium producen una toxina que puede acumularse en los mo­luscos en cantidades que, aunque no son fatales para el mo­lusco, lo son para los mamíferos y aves que los come.

Muchos dinoflagelados son bioluminiscentes. En la oscuri­dad completa, los cultivos de estos organismos emiten una lu­minosidad suave. Si súbitamente se revuelve el cultivo o se producen burbujas de aire a través del cultivo, el organismo emite numerosos destellos brillantes. Un barco que atraviesa un océano tropical que contiene gran cantidad de estas espe­cies provoca una ola de proa que despierta ese misterioso res­plandor cuando miles de millones de estos dinoflagelados descargan su sistema de luz.
APICOMPLEXA

Los apicomplejos (Apicomplexa) son exclusivamente pa­rásitos que derivan su nombre de un complejo apical, una ma­sa de organelas contenidas dentro del extremo apical de sus esporas. Estas organelas ayudan a las esporas del apicomple­jo a invadir el tejido del huésped. A diferencia de muchos otros protistas, los apicomplejos carecen de vacuolas contrác­tiles.

En general, los apicomplejos poseen un cuerpo amorfo pa­recido al de una ameba. Esta forma corporal ha evolucionado una y otra vez entre los protistas parásitos. Aparece aún en di­noflagelados parásitos, un grupo de organismos cuyos parien­tes no parásitos tienen formas corporales complejas muy ca­racterísticas.

Al igual que muchos parásitos estrictos, los apicomplejos poseen ciclos vitales complejos que caracterizan la reproduc­ción asexual y sexual por una serie de estadios de vida muy disímiles. Estos estadios suelen asociarse con dos tipos dife­rentes de organismos huéspedes.

Los apicomplejos mejor conocidos son los parásitos del pa­ludismo, del género Plasmodium, un grupo altamente especia­lizado de organismos que pasan parte de su ciclo vital dentro de los glóbulos rojos humanos. A pesar de que ha sido casi eliminado en algunos países, con­tinúa siendo un problema grave en muchos países tropicales. En términos del número de personas infectadas, el paludismo es una de las enfermedades más graves del mundo.

Los mosquitos hembra del género Anopheles transmiten el Plasmodium a los seres humanos. El parásito entra en el sis­tema circulatorio humano cuando el mosquito Anopheles infectado penetra la piel en busca de sangre. Los parásitos ha­llan su camino hacia las células del hígado y del sistema linfático, cambian de forma, se multiplican y reingresan en el to­rrente sanguíneo donde atacan los glóbulos rojos. El complejo apical le permite a Plasmodiun ingresar en las células del hígado y en los glóbulos rojos.

Los parásitos se multiplican dentro de los glóbulos rojos, que luego estallan y liberan nuevos enjambres de parásitos. Si otro Anopheles pica a la víctima, el mosquito captura algunas células de Plasmodium parásito junto con la sangre. Las célu­las infectadas se desarrollan en gametos, que se unen para for­mar cigotos que se alojan en el tracto digestivo del mosquito, se dividen varias veces y se mueven hacia sus glándulas sali­vales, desde donde pueden ser transmitidos a otros huéspedes humanos (ver Figura 3). Por lo tanto, Plasmodium es un parásito extracelu­lar en el mosquito vector y un parásito intracelular en el hués­ped humano.

El paludismo mata a más de un millón de personas cada año y se ha probado que Plasmodium es un patógeno singularmente difícil de atacar. El cíclo de vida de Plasmodium se corta de manera óptima eliminando el agua estancada, en la que se cría el mosquito. El uso de insecticidas para reducir la población de Anopheles puede ser eficaz, pero deben evaluarse sus beneficios contra los posibles riesgos ecológicos, eco­nómicos y para la salud que suponen los propios insecticidas. Sin embargo, existe una nueva esperanza en el proyecto de se­cuenciación del genoma que tiene como blanco la forma co­mún de Plasmodium. Programado para ser completado en el año 2002, este proyecto brindó la información necesa­ria para terminar con esta epidemia, aunque aún no parecen haberse aplicado aún……….!!!
CILIOPHORA
Los ciliados (Ciliophora) se denominan así porque presen­tan cilios similares a pelos. Este grupo es llamativo por su di­versidad e importancia ecológica. Casi todos los ciliados son heterótrofos (algunos contienen endosimbiontes fotosintéticos) y están mucho más especializados en cuanto a la forma corporal que la mayoría de los flagelados y otros protistas (ver Figura 4).

La característica indiscutible de los ciliados es la posesión de dos tipos de núcleos, desde uno a tanto como mil grandes macronúcleos y, dentro de la misma célula, entre uno y ochenta micronúcleos. Los micronúcleos, núcleos eucarion­tes típicos, son esenciales para la recombinación genética. El macronúcleo se deriva del micronúcleo y contiene numerosas copias de la información genética empaquetada en unidades que contienen muy pocos genes cada una; el DNA macronu­clear es transcripto y traducido para regular la vida de la cé­lula. A pesar de que no sabemos cómo apareció este sistema de macronúcleos y micronúcleos, conocemos algo acerca de su comportamiento, que explicaremos después de describir el plan corporal de un ciliado importante: Paramecium. Es un género frecuentemente estudiado, ejemplifica la es­tructura y el comportamiento complejos de los ciliados La célula con forma de “pantufla” está cubierta por una película compleja, una estructura compuesta principal­mente por una membrana externa y una capa interna de sacos estrechamente empaquetados, rodeados por membranas (los alvéolos) que rodean las bases de los cilios. Unas organelas defensivas, llamadas tricocistos también aparecen en la película. En respuesta a una amenaza, una explosión microscópi­ca expulsa los tricocistos en algunos milisegundos y emergen como dardos aguzados, impulsados hacia delante, en la punta de un filamento largo y expansible.

Los cilios proporcionan una forma de locomoción casi siempre más precisa que la que permiten los flagelos o seudó­podos. Un paramecio puede dirigir el batido de sus cilios pa­ra impulsarse hacia adelante o hacia atrás en forma de espiral (fig. 27-16). También puede retroceder suavemente cuando encuentra una barrera o un estímulo negativo. Es probable que la coordinación del batido ciliar sea resultado de una distribución diferencial de canales iónicos en la membrana plas­mática cerca de los dos extremos de la célula.

¡¡ REPRODUCCIÓN SIN SEXO Y SEXO SIN REPRODUCCIÓN !!....... Los paramecios se reproducen asexua1mente por fisión binaria. El micronúcleo se divide por mitosis. El macronúcleo se divide por un mecanismo aún no conocido que sigue a un turno de replicación del DNA.

Los paramecios también tienen un comportamiento sexual complejo denominado conjugación (también hay una conjugación en bacterias, pero sólo una envía material genético a otra receptora…..). Dos paramecios se alí­nean uno con otro y 'se fusionan en la región' oral del cuerpo. El material nuclear se reorganiza e intercambia intensamente durante las horas siguientes. Como resultado de este proceso, cada célula finaliza con dos micronúcleos ha­ploides, uno proveniente de ella misma y otro de la otra célu­la, que se fusionan para formar un nuevo micronúcleo diploi­de. Nuevos macronúcleos se desarrollan a partir de los micro­núcleos mediante una serie de tremendas reorganizaciones cromosómicas. El intercambio de núcleos es completamente recíproco, cada uno de los dos paramecios da y recibe una cantidad igual de DNA. Después los dos organismos se sepa­ran y siguen su camino, cada uno equipado con nuevas com­binaciones de alelos.

La conjugación en Paramecium es un proceso sexual de re­combinación genética, pero no es un proceso reproductivo. Las mismas dos células que comienzan el proceso lo finalizan y no se crean nuevas células. Como regla, cada clon de para­mecios debe conjugarse periódicamente. Los experimentos han mostrado que si no se permite la conjugación de algunas especies, los clones asexuales no viven más de 350 divisiones antes de morirse, aproximadamente.
STRAMENOPILA
Stramenopila incluye tres grupos prominentes, dos de los cuales son fotosintéticos. Los dos flagelos de una célula de los Stra­menopila son típicamente desiguales en longitud. El más lar­go posee dos filas de pelos tubulares. Algunos carecen de fla­gelos, pero se presume que descendieron de ancestros que poseían flagelos stramenópilos típicos. Los stramenópilos in­cluyen las diatomeas y las algas pardas que son fotosintéti­cas, y los oomicetos, que no lo son. Otros grupos de strame­nópilos menores incluyen algunos que son no fotosintéticos. Algunos botánicos prefieren 'llamarlos "el reino de las plan­tas pardas".

Las diatomeas (Baci­llariophyta) son orga­nismos unicelulares, a pesar de que algunas especies se asocian en filamentos. Muchos tienen suficientes carotenoides en sus cloroplastos como para darles un color amarillo o parduzco. Todos fabrican crisolamina­rina (un hidrato de carbono) y aceites como productos de almacenamiento foto­sintético. Carecen de flagelos.

La magnificencia arquitectónica en escala microscópica es el sello de las diatomeas (ver Figura 5). Muchas depositan sí­lice en las paredes celulares. La pared celular de muchas es­pecies está construida en dos piezas, con la pared de la parte superior superpuesta a la pared de la parte inferior como la parte superior e inferior de una placa de Petri. Las paredes im­pregnadas de sílice poseen patrones intrincados y únicos. Sin embargo, a pesar de su llamativa diversidad morfológica, todas las diatomeas son simétricas, ya sea en forma bilateral (con las mitades "derecha" e "izquierda") o radial (con el tipo de simetría que posee un círculo).

Las diatomeas se reproducen tanto sexual como asexual­mente. La reproducción asexual es por división celular y está algo limitada por la pared celular rígida que contiene sílice.

Las partes superior e inferior de la "placas de Petri" se con­vierten en partes superiores de nuevas "placas" sin cambiar apreciablemente de tamaño; como resultado, las nuevas célu­las formadas a partir de bases inferiores anteriores son más pequeñas que las células madre. Si este proceso continúa indefinidamente, una línea celular simplemente desaparecería, pero la reproducción sexual soluciona en gran medida este posible problema. Las gametas se forman perdiendo sus paredes celulares y se fusionan. El cigoto o cigota resultante aumenta entonces sustancialmente de tamaño antes de que se­ forme una nueva célula.

Las diatomeas están muy distribuidas en el ambiente mari­no y suelen estar en grandes cantidades, lo que las convierte en los mayores productores fotosintéticos de las aguas coste­ras. También son comunes en agua dulce. Debido a que las paredes que contienen sílice de las diatomeas muertas resis­ten la descomposición, ciertas rocas sedimentarias están com­puestas casi por completo de esqueletos de diatomeas que se hundieron en el lecho marino con el tiempo. La tierra de dia­tomeas, que se obtiene de estas rocas, posee numerosos usos industriales, como el aislamiento, la filtración y el bruñido de metales. Ha sido utilizada incluso como un insecticida "ami­go de la Tierra" que obstruye la tráquea (estructura respirato­ria) de los insectos.
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