II. Reinos Monera, Protostista y Fungi

JS (IES La Albericia)

I. Reino Moneras

Reino Moneras • • • • •

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Procariotas unicelulares. Células aisladas o agrupadas en pequeños filamentos o masas irregulares. Viven en todo tipo de hábitats. Genoma: ADN único, circular, presencia de plásmidos Nutrición diversa: autótrofos (fotosintéticos y quimiosintéticos) y heterótrofos (saprofíticos, parásitos y simbióticos). Reproducción asexual por bipartición aunque presentan intercambios de información genética. Algunas presentan flagelos. Dos dominios: – Arqueobacterias – Eubacterias

Arqueobacterias • • • • • • •

Procariotas muy primitivos. Está constituido por las formas de vida más primitivas que aparecieron en la Tierra hace miles de millones de años Grupo muy heterogéneo Pared celular: pseudopeptidoglicano, o solo por proteínas Membrana: Lípidos con cadenas hidrocarbonadas ramificadas unidas al glicerol por enlaces éter Viven en ambientes extremos, tanto acuáticos como terrestres pudiendo soportar altas temperaturas, alta salinidad y medios muy ácidos o muy alcalinos. La mayoría son anaerobias Diferenciamos: – Metanógenas: anaerobias, producen metano CH4 como producto final metabólico. Se localizan en zonas con elevada materia en descomposición, fuentes termales, fondos oceánico. Ej: Methanospirillum – Halófitas: habitan en lugares con abundante concentración salina, dando un color rosáceo a las aguas saturadas en sal. Ej: Halobacterium – Termo-acidófilas: condiciones de vida extremas: pH=2 y Temperaturas superiores a 90º. Ej: Sulfolobus (geiseres Yellowstone), Pyrolobus (record tolerancia térmica 113º)

Arqueobacterias Metanógenas Las bacterias metanogénicas están ampliamente distribuidas en la naturaleza en sitios carentes de oxígeno. Se encuentra en lugares donde hay agua estancada en putrefacción o en las plantas para el tratamiento de aguas negras. En la actualidad, el hombre ya las está aprovechando y se han podido obtener volúmenes suficientes de gas metano para ser utilizados industrialmente como combustible, hecho que atrae la atención de muchos científicos, ya que propone una alternativa al agotamiento de los energéticos no renovables.

Methanopyrus kandleri

Arqueobacterias Halófilas

Halobacterium. Salinas de Marchamalo. Murcia

Pink Lake (Australia)

Arqueobacterias termo-acidófilas

Sulfolobus islandicus

Sulfolobus (termo-acidófila)

Sulfolobus solfataricus

Fuente hidrotermal. Parque Yellowstone (agua a 80ºC)

Eubacterias • • • • • •

Es el grupo más abundante de procariotas. Verdaderas bacterias Pared celular: peptidoglicano Gran variedad morfológica: bacilos, cocos, espirilos Membrana: lípidos en los que las cadenas de ac. grasos están unidas al glicerol por enlaces ester Adaptados a vivir en cualquier ambiente (presentan variedad de mecanismos de nutrición) Incluye 25 Filum, de entre ellos: –

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Cianobacterias o algas verdes-azuladas: causantes del enriquecimiento en O2 en la atmófera, permitiendo la vida aerobia. Fueron y son organismos indispensables. Micoplasmas. Procariotas sin pared celular (insensibles a Penicilinas). La mayoría patógenas. Fibrobacterias. incluye muchas de las bacterias estomacales que permiten la degradación de la celulosa a los rumiantes.

Importancia del Reino Monera •

En el campo sanitario: La relación enfermedad-bacteria fue establecida por Pasteur 1865. A partir de entonces se establecen dos mecanismos de lucha frente a esa relación: Lactobacilus casei a. Preventiva: higiene y vacunación b. Curativa: antibióticos Algunos ejemplos: – Mycobacterium tuberculosis: Tuberculosis – Mycobacterium leprae: Lepra – Neisseria meningitidis: Menigitis meningocócica – Streptococcus pnuemoniae: Neumonia

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En el campo industrial: – – –

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Acetobacterium acetii: vinagre Lactobacillus casei: productora de ácido láctico, se emplea en la industria láctea en la elaboración de alimentos lácteos probióticos. Clostridium acetobutylicum: prucción de lácteosoducción de biobutanol (gasolina sintética) por fermentación a partir de materia orgánica rica en carbohidratos y restos celulósicos.

En el campo agricola: –

Bacillus thurigensis: habita en el suelo y que se utiliza comúnmente como una alternativa biológica al pesticida ya que durante la esporulación, muchas cepas de Bt producen cristales proteínicos, conocidos como δ-endotoxinas, que poseen propiedades insecticidas (biopesticidas)

Uso de las bacterias en la tecnología y la industria • Muchas industrias dependen en parte o enteramente de la acción bacteriana. • Gran cantidad de sustancias químicas importantes como alcohol etílico, ácido acético, alcohol butílico y acetona son producidas por bacterias específicas. • También se emplean bacterias para el curado de tabaco, el curtido de cueros, caucho, algodón, etc. Las bacterias (a menudo Lactobacillus) junto con levaduras y mohos, se han utilizado durante miles de años para la preparación de alimentos fermentados tales como queso, mantequilla, encurtidos, salsa de soja, chucrut, vinagre, vino y yogur. • Las bacterias tienen una capacidad notable para degradar una gran variedad de compuestos orgánicos, por lo que se utilizan en el reciclado de basura y en Biorremediación Las bacterias capaces de degradar los hidrocarburos son de uso frecuente en la limpieza de los vertidos de petróleo. Así por ejemplo, después del vertido del petrolero Exxon Valdez en 1989, en algunas playas de Alaska se usaron fertilizantes con objeto de promover el crecimiento de estas bacterias naturales. Estos esfuerzos fueron eficaces en las playas en las que la capa de petróleo no era demasiado espesa. Las bacterias también se utilizan para la biorremediación de basuras tóxicas industriales.En la industria química, las bacterias son utilizadas en la síntesis de productos químicos enantioméricamente puros para uso farmacéutico o agroquímico. • Las bacterias también pueden ser utilizadas para el control biológico de parásitos en sustitución de los pesticidas. Esto implica comúnmente a la especie Bacillus thuringiensis (también llamado BT), una bacteria de suelo Gram-positiva. Las subespecies de esta bacteria se utilizan como insecticidas específicos para lepidópteros. Debido a su especificidad, estos pesticidas se consideran respetuosos con el medio ambiente, con poco o ningún efecto sobre los seres humanos, la fauna y la mayoría de los insectos beneficiosos, como por ejemplo, los polinizadores. • Cristales de insulina.

Uso de las bacterias en la tecnología y la industria • Las bacterias son herramientas básicas en los campos de la biología, la genética y la bioquímica moleculares debido a su capacidad para crecer rápidamente y a la facilidad relativa con la que pueden ser manipuladas. • Realizando modificaciones en el ADN bacteriano y examinando los fenotipos que resultan, los científicos pueden determinar la función de genes, enzimas y rutas metabólicas, pudiendo trasladar posteriormente estos conocimientos a organismos más complejos. • La comprensión de la bioquímica celular, que requiere cantidades enormes de datos relacionados con la cinética enzimática y la expresión de genes, permitirá realizar modelos matemáticos de organismos enteros. Esto es factible en algunas bacterias bien estudiadas. Por ejemplo, actualmente está siendo desarrollado y probado el modelo del metabolismo de Escherichia coli. Esta comprensión del metabolismo y la genética bacteriana permite a la biotecnología la modificación de las bacterias para que produzcan diversas proteínas terapéuticas, tales como insulina, factores de crecimiento y anticuerpos.

II. Reino Protoctistas

Reino Protoctistas • Eucariotas: – Unicelulares – Pluricelulares (sin formar verdaderos tejidos ni órganos)

• Por lo general, viven ligados a ambientes acuáticos o a líquidos internos (parásitos). • Nutrición diversa: autótrofos y heterótrofos. • En ocasiones desarrollan formas de resistencia ante ambientes desfavorables • Reproducción sexual o asexual (no forman embriones) • Las especies heterótrofas pluricelulares presentan esporas o gametos con flagelos • Algunos presentan flagelos • Tres grupos fundamentales: a. Protozoos: protoctistas con apariencia animal • Son unicelulares, generalmente heterótrofos b. Algas: protoctistas con apariencia vegetal • Unicelulares o pluricelulares, Fotosintéticas c. Hongos mucilaginosos Ameba

Protozoos - En general heterótrofos (alguno fotosintético) - Móviles - Algunos presentan formas de resistencia (quistes, esporas) - Clasificación según el tipo de locomoción y forma de vida: - Rizópodos (pseudópodos, fagocitosis). Amebas - Flagelados (flagelos). Tripanosoma - Ciliados. (cilios). Paramecio - Esporozoos. (sin estructuras locomoción. Parásitos). Plasmodio

Plasmodio: Plasmodium malariae

Amoeba

Paramecio

Tripanosoma: Trypanosoma gambiense

Protozoos ciliados • grupo de protozoos más evolucionado. Presentan cilios distribuidos por toda la membrana celular o en localizaciones determinadas (en torno a la boca, periestomáticos). Los cilios sirven para el desplazamiento del individuo o para la captura de alimento. • Estructura compleja. Se puede distinguir una región deprimida, en cuyo final se presenta el citostoma y la citofaringe. Estas estructuras se continúan, en el interior del citoplasma, con las vesículas alimenticias que realizan un movimiento predeterminado por el citoplasma llamado Ciclosis. Las vacuolas pueden unirse a vacuolas contráctiles que expulsan agua y al citopigio o citoprocto, que es el ano celular. • Además, en el citoplasma se observa un macronúcleo que se encarga del control de la célula y un micronúcleo que actúa en la reproducción sexual que presenta este grupo. • Los ciliados pueden dividirse mediante reproducción asexual, por procesos de bipartición o gemación. También pueden reproducirse sexualmente mediante un proceso muy complejo Ciliophora sp. denominado conjugación.

Vorticella microstoma

Paramecium caudatum

Stentor sp.

Protozoos Rizópodos (o Sarcodinos) • Protozoos muy sencillos. Forman pseudópodos para el desplazamiento • Algunos grupos presentan una estructura externa dura llamada teca, que puede ser de carbonato cálcico como los Foraminíferos, o de sílice como los Radiolarios. • En este grupo aparecen individuos de vida libre y parásitos: • • • •

Amoeba proteus: especie de vida libre. Entamoeba histolytica: especie parásita que produce la disentería amebiana. Entamoeba gingivalis: vive en la boca de mamíferos, es comensal. Nummulites: foraminífero fósil

Amoeba

Globigerinita uvula

Nummulites (Foraminiferos_Eoceno)

Radiolarios

Protozoos Flagelados (o mastigóforos) - Se los considera el grupo de protozoos más antiguo. - Se caracterizan por presentar flagelos que utilizan para el desplazamiento. Pueden tener vida libre, en agua dulce o salada, presentándose en forma individual o en colonias. También existen grupos parásitos, entre ellos se pueden destacar los siguientes: - Trypanosoma gambiense y Tripanosoma rhodesiense: son individuos parásitos que producen la mortal “enfermedad del sueño”. - Tripanosoma cruzi: aparece en Sudamérica y produce el “mal de Chagas”. - Leishmania: presente en distintas partes del Mundo. Provoca enfermedades graves como el Kala-azar o fiebre negra. - Gonyaulax catenella: especie de vida libre que forma grandes agrupamientos de individuos. Estas agrupaciones reciben el nombre de “marea roja” y son alimento de bivalvos (mejillones). Estos protozoos producen una toxina inofensiva para los mejillones, pero en el hombre produce el “envenenamiento por mejillones” que puede producir la muerte.

Trypanosoma sp.

Leishmania

Gonyaulax catenella

Protozoos Esporozoos • Protozoos parásitos con una estructura muy simple, debido su forma de vida. • Viven en el interior de células, cavidades corporales o líquidos corporales. Atacan a todo tipo de animales causando enfermedades muy graves. • Son capaces de formar esporas muy resistentes. • Los más representativos son: • Toxoplasma: Produce la toxoplasmosis, la gravedad de esta enfermedad depende del tejido que se vea afectado. • Plasmodium malarie y P. Falciparum: estas dos especies provocan la grave enfermedad de la malaria. En la actualidad es la enfermedad que provoca más muertes en el mundo.

Plasmodium vivax entre eritrocitos

Plasmodium

Toxoplasma

Algas unicelulares Diatomeas (protoctistas) - Unicelulares. Acuáticas (y en suelos y rocas húmedos) - La mayoría tienen pared celular de celulosa y, algunas, flagelos. - Principal componente del plancton - Ciclo haplonte - Diatomeas. caparazón de Sílice (frústula)

Algas Clorofitas (protoctistas) - Algas verdes - Marinas y de agua dulce - Clorofila como único pigmento y, por tanto, viven en la zona más superficial - Multitud de formas (talos filamentosos, láminas flotantes) - Origen de las plantas superiores

Ulva latuca

Codium

Algas Feofitas (protoctistas) - Algas pardas. - Marinas - Además de Clorofila contiene Fucoxantina (pigmento pardo que permite captar luz a mayor profundidad).

Fucus vesiculosus

Padina pavonia

Laminaria

Algas Rodofíceas (protoctistas) - Algas rojas. - Marinas, viven a mayor profundidad que las Clorofices y Feofíceas - Además de clorofila poseen Ficoeritrina (absorbe radiación luz azul). - Talo ramificado. -Las membranas celulares se impregnan de sales cálcicos (algas coralinas)

Coralina rubens

Chondrus crispus Gelidium sesquipedale

Hongos mucilaginosos (protoctistas) - Características de protozoos y de hongos - Semejantes a hongos. Llamados también hongos mucilaginosos. - Habitan suelos y aguas en forma de masas plasmodiales. Ciclos de vida complejos durante los que adoptan aspecto y forma cambiantes. - Heterótrofos normalmente saprofitos - Reproducción por esporas. En condiciones difíciles forman esporangios que dan lugar a esporas unicelulares ameboides o flageladas que se dispersan para fundirse por pares formando un zigoto que dará un nuevo organismo plasmodial. Physarum polycephalum Diachea leucopoda

Importancia del Reino Protoctista •

Importancia ecológica a. Papel fotosintético (1/3 del oxígeno terrestre) b. Base de las cadenas tróficas acuáticas c. Hematotalasia: el aumento de población de dinoflagelados (marea roja) produce una toxina que causan muchas perdidas económicas

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Importancia económica a. Alimentación: proteínas y vitaminas para nutrición humana. b. Algas pardas interesantes como fuente de Yodo y alginato (da viscosidad): interés textil, fotográfico, cosmético, alimenticio… c. Fertilizantes d. Aislantes (tierra de diatomeas)

III. Reino Fungi (Hongos)

Reino Fungi • Unicelulares y pluricelulares • Las células forman filamentos (hifas) ramificadas. El conjunto de hifas se denomina micelio y constituye el cuerpo vegetativo del hongo. • Algunos hongos presentan una parte visible especializada en la producción de esporas denominada cuerpo fructífero • Las hifas puedes estar o no tabicadas transversalmente (septo). Los septos pueden formar una placa continua o bien dejan un o varios poros • Poseen una pared celular de quitina (80%) con proteinas y lípidos.

hifas

micelio

Reino Fungi • Reproducción sexual o asexual (esporas) • Nutrición heterótrofa: • Saprobiontes: descomponen residuos orgánicos para alimentarse. Ej.: hongos hallados sobre troncos muertos, mohos, levaduras, trufas y champiñones. • Parásitos: se alimentan de seres vivos (huéspedes) a los que causan enfermedades. Ej.: royas, oidios en vegetales ; tiña en animales • Simbiontes: extraen las sustancias orgánicas de un hospedador, pero que en contrapartida le procuran cierto número de ventajas. Ej.: micorrizas (Rovellón, trufas) y líquenes.

micelio con esporangios

Reino Fungi • Reproducción: • Los hongos producen esporas como medio para asegurar la dispersión de la especie y su supervivencia en condiciones ambientales extremas. • Dos tipos de esporas: – Las asexuales, que suelen ser resistentes a la sequedad y a la radiación, pero no especialmente al calor, por lo cual no tienen período de latencia. Pueden germinar cuando hay humedad, incluso en ausencia de nutrientes. – Las sexuales, más resistentes al calor que las asexuales, (aunque no tanto como las endosporas bacterianas) suelen presentar latencia, germinando sólo cuando son activadas, por ejemplo por calor suave o alguna sustancia química.

• En los hongos hay dos formas de reproducción: sexual y asexual, aunque en algunas especies coexisten ambas formas en el mismo organismo. A los hongos que presentan reproducción sexual se denominan hongos perfectos y los que sólo tienen (o sólo se les conoce) reproducción asexual se denominan hongos imperfectos. • Tipos: • Zigomicetos. Hifas sin tabiques. Micelio algodonoso. Mohos • Deuteromicetos. Hifas tabicadas. Sin reproducción sexual. Penicillium • Ascomicetos. Hifas tabicadas. Ascas. Trufas (micorrizas con robles y alcornoques), Levaduras, oidios y royas parásitas de plantas (cornezuelo del centeno) y la mayoría de hongos que forman parte de líquenes • Basidiomicetos. Hifas tabicadas. Basidios. Algunos parçásitos de plantas y casi todos los hongos formadores de setas.

Zigomicetos • Hifas sin tabiques. • Micelio algodonoso. • Organismos ubícuos: se encuentran en tierra, moho del pan, frutas, estiercol,… pero son también colonizantes infrecuentes en tracto respiratorio, gastrointestinal y en la mucosa vaginal. Moho el pan (Mucor sp.)

Deuteromicetos • Hifas tabicadas. • Hongos imperfectos pues no poseen reproducción sexual conocida. • Saprofitos oportunistas que se reproducen asexualmente por medio de conidios (espora asexual inmóvil) • De gran importancia para el hombre por ser el grupo de mayor patogenicidad humana dentro del Reino Fungí. Tolypocladium inflatum: se extrae el inmunosupresor ciclosporina Penicillium notatum y P. chysogenum: origen de la penicilina orgánica. P. griseofulvum: componente principal del antifúngico griseofulvina P. roqueforti: usado para el añejo del queso roquefort; P. camemberti: empleado para ablandar y dar aroma al queso Camember Otras sp. de Penicillium son usadas para mejorar el sabor y la textura del queso Aspergillus oryzae: se extrae una enzima que hidroliza el almidón (usado para producción de alcohol potable, en panadería, etc.

Ascomicetos • Hifas tabicadas. • Presentan Ascas (célula sexual productora de esporas) que se originan por fecundación. • Las esporas se liberan por rotura del asca • Trufas, Levaduras, cornezuelo del centeno,

Saccharomyces cerevisiae

Basidiomicetos • • • •

Hifas tabicadas Presentan Basidios (estructura productora de esporas). Las esporas se liberan por por gemación del basidio Hongos formadores de setas

Sombrerillo

Láminas Pie

Esporas Hifas Micelio

Líquenes: hongo + alga Relación simbiótica •

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El hongo (heterótrofo) obtiene alimento del alga (autótrofa) (penetración del hongo en las células de las algas (haustorios)) El alga obtiene protección frente a la desecación y aumenta su capacidad de absorción de nutrientes

Líquenes: hongo + alga Utilidad de los líquenes •

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El liquen del maná, que crece en el Norte de África y en las Islas Canarias, puede ser utilizado como alimento. En el Polo Norte, renos y caribús se alimentan de líquenes. En la industria farmacéutica se utilizan para obtener antibióticos, vitamina C y colorantes, como el tornasol. En cosmética se utilizan para extraer esencias y perfumes. En la actualidad se utilizan como indicadores de la contaminación. No desarrollan en zonas contaminadas

Liquen del maná.

Micorrizas: hongo + raíz plantas Las micorrizas son la asociación entre raíces de una planta y el micelio de un hongo, de forma que toda la extensión del micelio participa en la absorción de nutrientes para la planta. • La planta recibe del hongo principalmente nutrientes minerales y agua • El hongo obtiene de la planta hidratos de carbono y vitaminas que él por sí mismo es incapaz de sintetizar mientras que ella lo puede hacer gracias a la fotosíntesis • Muchas plantas presentan micorrizas para aumentar la absorción de agua y sales minerales del suelo. • En la Naturaleza esta simbiosis se produce espontáneamente. Se estima que entre el 90 y el 95% de las plantas superiores presentan micorrizas de forma habitual.

Micorrizas: hongo + raíz plantas = simbiosis