Generalidades y Clasificación de Algas

Generalidades de Algas

• Las algas son protófitos o talófitos fotosintéticos pertenecientes a diversos linajes filogenéticamente no relacionados (polifiléticos).
• Las algas se caracterizan por poseer pigmentos que les permiten absorber la luz solar a través de dobles enlaces conjugados.
• La clorofila A es el pigmento esencial para la fotosíntesis, siendo liposoluble y conteniendo un anillo porfirinico con magnesio central y una cadena fitol.
• Los pigmentos clorofílicos son insolubles en agua, pero solubles en solventes orgánicos como alcohol etílico y acetona.

Tipos de Clorofila

• Clorofila b: R2 = -CHO
• Clorofila c1: R4 = -CH=CH-COOH, con doble enlace entre 7y 8.
• Clorofila c2: R1 = -CH=CH2, R4 = -CH=CH-COOH, con doble enlace entre 7y 8.
• Clorofila d: R3 = -CHO
• Ficoeritrina: R = -CH=CH2 (cromobiliproteína)
• Ficocianina: R = -CH2-CH3 (cromobiliproteína)
• Las algas se clasifican en procariotas y eucariotas.

Clasificación de Algas

• Algas procariotas: División Cyanobacteria.
• Algas eucariotas: Divisiones Miozoa, Ochrophyta, Rhodophyta, Chlorophyta y Charophyta.
• Reino Chromista: Divisiones Miozoa y Ochrophyta.
• Reino Plantae: Divisiones Rhodophyta, Chlorophyta y Charophyta.

Características de Procariotas (Cyanophyta)

• Estructura celular procariótica sin núcleo definido, carecen de mitosis y meiosis, bajo nivel de organización celular.
• Ausencia de orgánulos como plastos y mitocondrias.
• Pared celular de heteropolímeros exclusivos (mureína o peptidoglucano).
• Muchas formas no adaptadas al O2 (anaerobios), fijan N2.
• Flagelos simples constituidos por flagelina.
• Anteriormente clasificadas en 2 divisiones: Cyanophyta (algas verde-azuladas) y Prochlorophyta (algas verdes procariotas).
• Actualmente forman la División Cyanophyta, Clase Cyanophyceae.
• Las cianobacterias se diferencian de otras bacterias en que tienen clorofila A, lo que les permite realizar fotosíntesis con liberación de oxígeno y que son de mayor tamaño.

Estructura Celular de Cyanobacterias

• Centroplasma: Parte central incolora con ribosomas, granos de volutina (reserva de fósforo), cianoficina, arginina y asparagina (reserva de nitrógeno) y filamentos de ADN.
• Cromatoplasma: Zona externa coloreada con tilacoides (pigmentos fotosintéticos), ARN, ribosomas, cuerpos poliédricos o carboxisomas, y enzima RUBISCO (relacionada con la fijación de CO2 atmosférico).
• Pared celular: Mureína o peptidoglucano (copolímero de n-acetil-glucosamina y ácido n-acetil murámico) que puede tener una vaina gelatinosa.
• El peptidoglucano protege contra la ruptura osmótica y da forma a las bacterias.

Componentes de las Células de Cyanophyta

• Citoplasma con dos partes diferenciadas: Centroplasma (incoloro con ADN) y Cromatoplasma (coloreado de azul-verdoso con gránulos de ARN).
• Pigmentos: Clorofila-A, beta-caroteno, varias xantofilas y ficobilinas (ficocianina de color azul y ficoeritrina de color rojo).
• Movilidad: No presentan flagelos, aunque algunas especies tienen movimientos de cabeceo/vaivén (Oscillatoria) o rotación (Spirulina) por liberación de mucílago.

Reproducción Asexual de Cyanophyta

• Bipartición.
• Multiplicación vegetativa mediante hormogonios (segmentos de filamentos con células jóvenes no especializadas que se separan).
• Endosporas.
• Esporas perdurantes (acinetos): células que engrosan la pared, aumentan de tamaño, acumulan reservas y dan lugar a nuevos filamentos.
• Heterocistes: células especializadas para la "función metabólica" de fijar el nitrógeno atmosférico (N≡N → 2 NH3), con anoxia interna y pared con 3 estratos.
• Los heterocistes modifican su morfología para depositar dos capas adicionales y fijar el nitrógeno con una enzima nitrogenasa (inactivada por el oxígeno) y enzimas glicolíticas.

Formas de Cyanophyta

• Ordenadas: cenobiales (Chroococcus sp., Merismopedia)
• Desordenadas: Gloeocapsa, Microcystis
• Filamentosas no ramificadas: Nostoc, Anabaena, Arthrospira, Spirulina, Oscillatoria.
• Filamentosas con falsas ramificaciones: Scytonema, Tolypothrix.
• Filamentosos con verdaderas ramificaciones: Hapalosiphon.
• Filamentos multiseriados: Stigonema.

Importancia y Utilidad de Cyanophyta

• Organismos fotoautótrofos más antiguos con fotosíntesis oxigénica, importantes para el aporte de oxígeno atmosférico, capa de ozono y la colonización del ambiente terrestre.
• Productores primarios en casi todos los biotopos, fijadores de nitrógeno atmosférico y pioneros en la colonización de suelos.
• Son precursores de los cloroplastos de algas y plantas terrestres.
• Utilidades:
  • Alimenticia: Nostoc commune (gelatina de Tierra) en Japón y China.
  • Farmacéutica: Spirulina sp. pl. en dietas de adelgazamiento y tónicas por ser rica en proteínas y vitaminas.
  • Agrícola: Fertilizantes gracias a la fijación de N atmosférico (hasta 50 Kg. de N /Ha.).

Toxicidad y Ecología de Cyanophyta

• Las floraciones de algas (proliferaciones) causan eutrofización.
• Géneros implicados en incidentes de envenenamiento: Microcystis, Oscillatoria, Anabaena y Aphanizomenon.
• Las floraciones son tóxicas debido a cianotoxinas (metabolitos secundarios) sintetizadas por los organismos.
• Las cianotoxinas pueden ser péptidos, alcaloides o lipopolisacáridos que afectan al sistema nervioso, digestivo, mucosas y piel.
• Algunos incidentes de envenenamiento incluyen gastroenteritis, patologías hepáticas e intoxicaciones agudas por inhalación.
• Son autótrofas de vida libre la mayoría, algunas son simbiontes con hongos (Líquenes), helechos (Azolla) y raíces de plantas superiores (Cycas).
• Son ubiquistas y cosmopolitas que viven en sitios con humedad; en hábitats marinos, de agua dulce y tierra.
• Algunas son epifitas sobre troncos de árboles.

Características Generales de Cianófitas

• Estructura eucariótica, unicelulares o cenobiales sin cilios, Clorofilas a, carotenos y ficocianina, Productos de reserva almidón, Reproducción asexual, pared celular con celulosa, marinas con alternacia de fases.
• Pared celular constituidas por mureína, recubierta en muchas especies, además, una vaina gelatinosa, frecuentemente pigmentada, la pared es intermedia entre la de las bacterias Gram - y Gram +, celulósica en los heterocistes.
• Reproducción asexual por división celular, a veces se producen endosporas.
• Distribución cosmopolita, eurioícas y fijan nitrógeno atmosférico.

Algas Eucariotas

• Más de 40,000 especies.
• Unicelulares o pluricelulares, generalmente fotoautótrofas, protofíticas o talofíticas.
• Divisiones: Euglenophyta, Dinophyta, Ochrophyta, Chlorophyta, Rhodophyta, Charophyta.
• La diversificación está estrechamente relacionada con el proceso de adquisición de cloroplastos a través de endosimbiosis.
• La teoría endosimbiótica explica que los cloroplastos de las células eucariotas provienen de procariotas fotosintéticos (cianofitos) que fueron englobados y mantenidos simbióticamente.
• Se plantea que los cloroplastos de los distintos organismos no se originaron todos de los mismos precursores ni al mismo tiempo.
• Incluye la Division Criptofita de aprox 120 especies, Dinofita de 2,500, Haptofita 250, Xantofita 400. Crisófita 1000, Ochrofita, Bacillariofíceas 20,000, Feofíceas 2000, Euglenofita aprox 800.

Teoría Endosimbiótica

• Postula que algunos orgánulos propios de las células eucariotas, especialmente plastos y mitocondrias, habrían tenido su origen en organismos procariotas primitivos que, por fagocitosis, se introdujeron en las células eucariotas de otros microorganismos como simbiontes intracelulares.

División Dinophyta (Dinoflagelados)

• Unicelulares flageladas, cercanas a los protozoos, principalmente marinas (también en agua dulce), muy numerosas (2.200 especies, 150 géneros).
• Poseen formas desnudas (con periplasto) y blindadas (con teca de membrana celular y placas de celulosa).
• Su pared celular está estructurada en dos tecas o valvas, una superior (epiteca o epivalva) y otra inferior (hipovalva o hipoteca), entre las dos hay un surco transversal llamado cíngulo.
• Tienen un surco longitudinal llamado sulco para el movimiento.

Estructura Celular de Dinofitas

• Vesículas anfiesmáticas bajo la membrana plasmática que sintetizan materiales para la teca, incluyendo tricocistes.
• Vacuolas pulsátiles que expulsan desechos a través de canalículos hacia pozos flagelares. Plastos con tres unidades de membrana, tilacoides de tres en tres, pirenoide asociado y almidón de reserva.
• Pigmentos: Clorofilas 'a' y ('c'), xantofilas (dinoxantina, diadinoxantina, peridinina, diatoxantina y fucoxantina).
• Núcleo (Dinocarión) voluminoso y central con cromosomas visibles, ADN no asociado a histonas.

Diversidad Morfológica de Dinophyta

• Monadales/mononoides (unicelulares flagelados).
• Cocales (unicelulares sin flagelos), cenobiales o filamentosos, incluso algunos ameboides.
• Ejemplos de géneros: Ceratium, Peridinium, Protoperidinium, Dinophysis.

Distribución y Ecología de Dinophyta

• Aguas dulces, de mar y salobres.
• Mayoría fotoautótrofos, algunos endosimbióticos de animales y protozoos (zooxantelas), predadores de otros protozoos y parásitos.
• Fotoautótrofos planctónicos en mares cálidos (1.5-2 millones/litro de agua).
• Segundos productores primarios más importantes tras las diatomeas.

Mareas Rojas

• Proliferaciones por reproducción asexual en condiciones ambientales y aumento de nutrientes que colorean el agua.
• Algunas mareas rojas producen grandes pérdidas económicas y ciertos dinoflagelados excretan toxinas (sulfuros) que causan la muerte de organismos marinos.
• Dinophysis y Gonyaulax son géneros asociados a las mareas rojas.

Causas y Toxicidad:

• Causas: luminosidad, temperatura elevada y eutrofización de las aguas costeras (materia orgánica y detritus).
• Toxinas: Péptidos, proteínicos y alcaloídicos que afectan al hombre por contacto con piel/mucosas o ingesta de moluscos contaminados.

Síntomas de las Mareas Rojas

• En contacto directo: urticaria, asfixia, inflamación en piel y mucosas.
• En contagio indirecto:
  • Trastornos digestivos (diarreas y vómitos por ácido okadaico).
  • Parálisis muscular con dificultad respiratoria (saxitoxina).
  • Trastornos neurológicos: Calambres, cefaleas y pérdida de memoria.
  • Necrosis hemorrágica del hígado.

Características Generales de Dinófitas

• Estructura celular Eucariótica, (Mesocariotica), Organización Unicelular, (muy raramente cenobial o filamentosa), surco transversal (llamado cíngulo), los productores de la formación de “mareas rojas”, causen intoxicaciones por acúmulos de toxinas. Clorofilas: a (y c en algunas especies), - Carotenos: ß. - Oxicarotenos: Diadinoxantina, Diatoxantina, Peridina
• Productos de reserva: Almidón extraplastidial, a veces grasas. Pared celular: Celulosa en vesículas bajo la membrana citoplasmática (anfiesma Movilidad: Dos flagelos perpendiculares : Uno rectilíneo pennado, a lo largo del sulco (movimiento lineal), otro ondulado pectinado, a lo largo del cíngulo (movimiento rotatorio) Reproducción: Asexual por bipartición,Sexual (poco conocida variable isogamia o anisogamia). Ciclo monogenético con alternancia de fases zigótica. Distribución: Cosmopolita Ecología: Eurioicas, con preferencia marinos aunque algunos grupos son exclusivamente dulciacuícolas.

División Ochrophyta

• Unicelulares, coloniales, filamentosas y talos parenquimáticos.
• Poseen clorofila A y C, xantofilas y carotenos que enmascaran las clorofilas.
• Sustancias de reserva aceites y crisolaminarina, paredes celulares con celulosa y sílice en diatomeas.
• Phaeophyceae con células con flagelos heterocontos y Diatomeas sin flagelos.
• Incluye 8 clases (Bacillariophyceae y Phaeophyceae).

Clase Bacillariofíceas (Diatomeas)

• Unas 8.400 especies, casi todas unicelulares, marinas y de agua dulce (planctónicas) en tierras húmedas.
• Reproducción asexual mayoritaria, sexual por isogamia en céntricas u oogamia en pennadas.
• Dos grandes grupos: Orden Centrales y Orden Pennales.

Órdenes de Bacillariofíceas

• Orden Centrales (Diatomeas Céntricas): Simetría radiada (circulares, cilíndricas y poligonales).
• Orden Pennales (Diatomeas Pinnadas): Simetría bilateral respecto a un plano (alargadas, rectangulares, romboidales, etc.).
• Frústulo: con Rafe, Epivalva y Hipovalva, presenta además Areolas y Cíngulo

Utilidad de las Diatomeas

• Polvos absorbentes en curas y heridas en fármacos.
• En la industria, fabricación de hormigón, dinamita resistente a los terremotos y el fuego.
• Aislantes térmicos.
• En la agricultura como insecticidas ecológicos (Tierras de diatomea 99,86 %; Piretrina, Butoxido de Piperonilo y excipientes 0,14 %)
• Indicios de petróleo ó gas natural, bioindicadores de contaminación (habitan aguas limpias) y se usan en forense.

Características Generales de Bacillariofíceas

• Eucariótica pero de organización unicelulares, coloniales o filamentosas.
• Clorofilas a + c, carotenos, oxicarotenos, diadinoxantina, diatoxantina, fucoxantina, etc.
• Laminarina y crisolaminarina como reserva. Pared celular silícea.
• Gametos masculinos móviles mediante flagelo; reproducción asexual por bipartición o esporas y sexual por ciclos monogenéticos, cosmopolitas y abundantes en primavera y otoño.

Clase Phaeophyceae (Algas Pardas)

• Talófitos morfológicamente diversos sin formas unicelulares ni coloniales.
• Con verdaderos parénquimas y tejidos complejos como en las plantas superiores (rizoide, cauloide y filoide).
• Gradación en la complejidad del talo: Filamentosos ramificados, pseudoparenquimáticos laminares, cintiformes ramificados, informes, hísticos.
• Reserva hidrocarbonada Crisolaminarina, Acido Algínico y Manitol y como lipídica Fucosterol , con pared celular con ácido algínico y sales sulfatadas.
• En mares templados o fríos tanto terrestres como sumareales, fijando en la zonación de Especies a diferentes profundidades.

Ecología de Phaeophyceae

• Autótrofas con casos raros de parasitismo, marinas bentónicas (1% agua dulce) en zonas intermareal y submareal, frecuentes en mares de climas templados y fríos.
• Son el primer componente del macrofitobentos marino y su zonación depende de la tolerancia, adaptación, desecación e influencia de la radiación solar.
• Aerocistos: estructuras globosas llenas de aire que permiten erguirse, y flotar cuando se fragmentan.
• Clorofilas: a + c; Beta carotenos como principales pigmentos.

Ejemplos de géneros de algas pardas

• Orden Fucales: Familia Fucaceae (Fucus).
• Orden Laminariales: Familia Laminariaceae (Laminaria, Macrocystis, Nereocystis - Kelp).

Utilidades de las Algas Pardas

Recursos alimenticios ricas en Sopas y guarnición de verduras (Japón)., alginatos con Hervidas con Carbonato Sódico como “Kombú” ó “Algina”.

• Se usan también como Aglutinantes, espesantes y estabilizantes por gelificar las soluciones acuosas.
• En la salud es un importante suplemento para la tiroides y sus afecciones, también contra la obesidad
• El ácido algínico funciona como Astringentes en pomadas y emulsiones, son útiles en odontoogía, hilos quirúrgicos e hilos quirúrgicas y para producir Alginato cálcico
• En industria, se usan para extraer yodo de las ceniza, para películas fotográficas,
• Las especies más importantes de las laminariales son el Kombu y laminaria.
• Algas como el Cochayuyo, Hijiki, y espagueti de mar.

Características Generales de Feofíceas

• Estructura celular Eucariótica Organización: filamentosos, laminares o estromáticos (a veces con diferenciación tisular) Pigmentos Clorofilas: a+c, Carotenos, Oxicarotenos: Diadinoxantina, diatoxantina, fucoxantina, etc. Productos de reserva.
• Laminarina es un tipo de Carbohidrato de almacenamiento; la Crisolaminarina se encuentra en la Pared celular, por medio polímeros de origen Alginatos
• Las células presentan flagelos, son asimétricas y son marinas con aguas templadas.

Algas Rojas (División Rodophyta)

• Unas 6.100 especies, principalmente marinas con preferencia en aguas templadas y cálidas.
• Pueden fijar calcio y son importantes en los arrecifes de coral. No contienen células flageladas.
• Cloroplastos procedentes de endosimbiosis primaria.
• Abundantes ficobilinas (ficoeritrina y ficocianina). Tienen clorofilas a + (d). Reserva de rodamilo. Pared con polímeros de galactosa.

Componentes Celular de Algas Rojas

• Formas tanto uni como pluricelulares, en forma de filamentos sin flagelos y cloroplastos.
• Sus característicos pigmentos son la Ficoeritrina y Ficocianina, con pared de polímeros de galactosa.
• Algas que son más complejas, presentan talos laminares y pseudo-parenquimáticos y están conectadas con filamentos entre las cadenas de sus paredes de conexión.
• Las algas pueden tener yodo y bromo en su organismo, generalmente se producen en ambientes cosmopolitas, donde pueden producir conexiones intercelulares.

Aplicaciones de las Algas Rojas

• Dentro de los usos de agar-agar, se usan como agente gelificante en la Industrias alimentarias, textiles y como un coloide
• Especies importantes la Porphira, bangia, y porphyra que crecen en lugares como Corea, Japón(Nori) y Australia.
• Entre sus propiedades se incluyen la extracción de yodo y bromuro y puede ser usad como estabilizador de emulsiones y abonos
• A carragenina también se le atribuyen propiedades medicinales, puede extraerse un componente similar a la celulosa pero no de origen.

Características Generales de las Rodófitas

• Las Rodófitas son el grupo de división de tipo Eucariota con forma ya sea unicelular o laminar
• Clorofilas poseen pigmentación con Clorofilas (a + d)., con Caratenos. Cromolipoproteinas como las Ficoeritrina y ficocianina
• Se reproducen de forma Asexual a través de esporas; o Sexual a través gametos con ciclos digenéticos
• Viven de froma Cosmopolita y alcanzan desde las ondas de los 500 y 600 nm hasta llegar alcanzar en los fondos marinos hasta 200 m.

Division Chlorophyta

• Se distinguin por tener estructuras con clorofila A y B y reservas en forma de hidrato de carbono en donde sean móviles, y poseen flagelos lisos y esféricos. , con Estructuras pseudoparenquimatosas Y
• Es una de las clasificaciones más antiguas, y posee la gran diferencia de 4500 especies desde los grupos Unicellulares e incluso más largas.

Componentes celulares de Chlorophytas

• El tipo aparato flagelar y genoma es un indicador ya que dividen en Chlorofitas y Charophytas , las mitosis son cerradas, tienen simetría y el tilacoide es oxidado y su proceso se caracteriza porque utiliza la energía.
• Las verdes han evolucionado con distintas etapas, con Clado UTC, las cuales tienen flagelos o no, y con células grandes.

Clases de Division Chlorophyta

• Línea monadal: Chlamydomonas
• Línea Cocal: Chlorococcum y Clorella

Clase Chlorophyceae, Orden volvocales

• Unicelulares o coloniales siempre flagelados; Planctónicas de agua dulce.
• Poseen movilidad total y presentan todos los tipos de células iguales.

Géneros:

Volvox Chlamydomonas

Clase Chlorophyceae Orden sphareropleales

• Unicelulares o coloniales sin flagelos em las fases adultas del organismo

• No presentan una pared móvil.

• Géneros:

Chlorococcum; Pediastrum; Scenedesmus y Clorella

Orden Ulvales Clase Ulvophyceae

Pluricelulares generalmente filamentosas, Algunas sinforma.

• Género Ulva
• Género Enteromorpha

Clase Ulvophyceae orden bryopsidales

• Género Caulerpa; Codium; Halimeda; Acetabularia.-
• Talos sifonados, con células grandes plurinucleadas.
• En el proceso de reproducción son móviles

• Clase Conjugadophyceae

Ausencia total de células flageladas.

• Género Spyrogira
• Género Zygnema

Clase Charophyceae

Con gametos móviles, su forma su estructura nos recuerda a las plantas terrestres

• Tiene filamentos horizontales y actúan como rizoides y eje, y puede reproducirse mediante flagelos .

• Género

Nitella y Chara

• En sus usos, La Cladophora

Usos de División Chlorophytas

• Puede ser un un tratamiento en contra de la farmacética y funciona como una forma de mantener un dieta más equilibradas, incluso contra los intestinos.
• Pueden ser un sustituto para las Ensaladas y en japón se comen, o en el caso del extracto de Israel para los compuestos en protiénicos y las vitaminas
• Funcionan también como una forma de reemplazar los fertilizantes de el suelo Y son excelentes como Bioindicadores en suelos marinos.