Material requerido por equipo
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Franela
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Navaja de rasurar
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Cubre y porta objetos (1 caja por equipo)
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Cinta adhesiva
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Plumón indeleble (punto fino)
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Muestras requeridas por equipo
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Hojas blancas (por persona)
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Lápiz 2HB y goma (por persona)
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Bata de laboratorio (por persona)
Nota: todo este material es obligatorio y deberá presentarse en cada sesión de laboratorio.
Características generales de las algas
Las algas son un grupo de organismos acuáticos con metabolismo autótrofo que presentan como pigmento fotosintético primario a la clorofila a, característica que comparten con las plantas superiores. Hay dos palabras antiguas relacionadas con el estudio de estos organismos: alga proveniente del latín, que significa “planta acuática”, y phycos, proveniente del griego, que significa “planta marina”. Tanto griegos como romanos diferenciaban a las plantas acuáticas de las terrestres obligadas, únicamente por la sencillez estructural de las primeras.
A pesar de la controversia generada en torno a su clasificación biológica y a su estrecha relación con otros grupos como plantas, bacterias, hongos y protozoarios, las algas comparten una serie de características comunes que las han mantenido como una gran agrupación artificial (polifilética). Dichas características son:
a) Organización celular
La organización celular que presentan las algas, con excepción de los representantes de las algas verdes azules, es de tipo eucariótica, es decir, presentan un núcleo delimitado por una doble membrana, mitocondrias, cloroplastos, retículo endoplásmico, complejo de Golgi y lisosomas (Figura 1a). En contraste, las algas verde-azules, presentan una organización celular de tipo procarióntica; no tienen organelos celulares y su ADN se encuentra en una sola molécula circular en el citoplasma (Figura 1b).
b) Estructuras de locomoción
Las algas, con excepción de las algas verde azules y las algas rojas, presentan en algún momento de su ciclo de vida estructuras de locomoción denominadas flagelos. En los diferentes grupos de algas, estos órganos varían tanto en número como en forma. Sin embargo, típicamente presentan dos flagelos o múltiplos de dos, que pueden ser isocontos (Figura 2e, 2f), anisocontos (Figura 2c, 2d) o heterocontos (Figura 2a, 2b).
Es importante destacar que algunas especies, en ciertos grupos de algas, presentan solamente un flagelo por célula (Figura 2h), y otras, presentan múltiples flagelos organizados a manera de corona en el ápice de las células, arreglo que se denomina estefenaconto (Figura 2g).
Figura 1. a) Célula eucariótica, b) Célula procariótica (Modificadas de Ghershman, 2006).
c) Pared celular
La mayoría de las algas presentan una pared celular conformada principalmente de celulosa y glicoproteínas. Las diatomeas presentan una pared celular de sílice y las algas verde azules presentan una pared celular de mureína. Otros grupos presentan además incrustaciones de carbonato de calcio. Las euglenoideos carecen de pared celular, sin embargo, presentan un periplasto o película semirrígida alrededor de la célula, este hecho les da la apariencia como de células desnudas.
Figura 2. Tipos de flagelos en las células algales (Modificación de Lee, 1980).
En las macroalgas, es posible encontrar otros compuestos polisacáridos tales como alginatos, agares y carragenanos, propiedad que les confiere importancia en la industria.
d) Cloroplastos
Los caracteres ultra-estructurales de los cloroplastos de las algas (como el número de membranas que lo rodean, así como el número y arreglo de los tilacoides) han sido de los más importantes a considerar para la separación de las divisiones que conforman al grupo (Figura 3). Por su origen evolutivo, observamos que algunos grupos presentan la típica doble membrana, mientras que otros presentan tres o cuatro membranas, siendo generalmente la última membrana continua con el retículo endoplásmico.
De estos cloroplastos algunos presentan tilacoides aislados o en bandas apiladas de 2, 4 ó 6, denominado este arreglo como grana. En algunos casos, como en las algas rojas, uno o dos tilacoides se agrupan paralelos a la membrana interna del cloroplasto semejando una membrana más.
e) Pigmentos fotosintéticos
Figura 3. Tipos de cloroplastos en las algas (Modificada de Lee, 1980).
La clorofila a es el pigmento fotosintético (por excelencia) común en todas las algas y plantas embriofitas, alcanza un espectro de absorción de luz de 663–430 nm.
Sin embargo, las algas presentan también otro tipo de clorofilas y pigmentos accesorios que les permiten un espectro de absorción mayor de la luz, de esta manera pueden abarcar una distribución más profunda en la columna de agua y realizar de manera óptima la fotosíntesis. Encontramos entonces, además de la clorofila a, a la clorofila b, la clorofila c (en sus formas c1 y c2) y la clorofila d, esta última, de origen bacteriano, presenta el rango de absorción más amplio.
Los pigmentos accesorios son los principales responsables de la coloración externa que presentan las algas. Al igual que las clorofilas, se encuentran en la membrana de los tilacoides en los cloroplastos, desde ahí captan los fotones de luz y los transportan al sitio activo (fotosistemas) para iniciar la fotosíntesis. Los pigmentos accesorios más comunes en las algas son: las ficobilinas (ficocianinas y ficoeritrinas, solubles en agua), presentes sólo en algas verde azules y algas rojas, las fucoxantinas, las xantofilas y el más común y abundante, los carotenos.
f) Sustancias de reserva
En las células algales podemos encontrar diferentes sustancias de reserva producto del metabolismo. Las sustancias de reserva que podemos encontrar son principalmente el almidón, aunque también encontramos crisolaminarina, laminarina, manitol y paramilion en los diferentes grupos. Estas sustancias forman gránulos que se encuentran dispersos en el citoplasma celular, en los cloroplastos o en los pirenoides.
g) Nutrición
Las algas son organismos principalmente autótrofos (fotoautótrofos o quimioautótrofos). La fotosíntesis es su principal vía de nutrición, sin embargo, existen grupos que presentan también una forma de nutrición heterótrofa (osmotrófica, fagotrófica o saprobiótica). Algunos organismos presentan un tipo de nutrición mezclada de autotrofía y heterotrofía, la cual se denomina mixotrofía, y a los organismos que la presentan se les denomina mixótrofos.
h) Niveles de organización
El nivel de organización se define como el grado de complejidad morfológica y fisiológica de un organismo. En las algas, reconocemos diferentes tipos de organización, comenzando desde el nivel unicelular que es el más sencillo hasta el pseudoparénquima de las algas pardas que es el más complejo.
Los niveles de organización pueden ser clasificados de acuerdo al incremento en complejidad estructural como se muestra en el siguiente esquema:
i) Reproducción y ciclos de vida
Las algas pueden reproducirse por dos vías: la asexual, que en el caso de las algas verde azules es típicamente fisión binaria y en otras algas unicelulares es mitosis, y la sexual, en donde podemos observar oogamia, isogamia o anisogamia.
El método de reproducción asexual consiste simplemente en la división repetida de un mismo organismo resultando en el incremento de la biomasa en una población que no implica recombinación genética. Contrariamente, la reproducción sexual implica la recombinación genética y con ella el aumento de la variabilidad genética en una población.
El proceso de alternancia entre reproducción sexual y asexual o entre fases somáticas y fases nucleares de un organismo se denomina ciclo de vida. En las algas podemos diferenciar tres tipos de ciclo de vida, que de acuerdo al sitio donde ocurre la meiosis, se denominan cigótico, gamético o espórico. También, dependiendo del número de fases adultas de vida libre que participen en el ciclo de vida, se denominan monofásicos, difásicos y trifásicos. La carga genética, o número cromosómico, que presentan las fases adultas, también juegan un papel en la nomenclatura de los ciclos de vida. Estas pueden ser haploides (n) o diploides (2n).
Bajo estos conceptos y dependiendo de la predominancia genética, se denominan: a) Ciclo de vida cigótico (haplobióntico haploide) (Figura 4a), b) Ciclo de vida gamético (haplobióntico diploide) (Figura 4b) y c) Ciclo de vida espórico o alternancia de generaciones (diplobióntico haplodiploide) (Figura 4c). En la mayoría de algas rojas, el ciclo de vida esporofítico, presenta una segunda fase espórica parásita del gametofito (carposporofito), por lo que se denomina ciclo de vida espórico trifásico.
*Esquemas del talo al corte transversal
j) Ambientes
Las algas habitan en ambientes acuáticos (planctónicas, suspendidas en la columna de agua) o bentónicas (asociadas a un sustrato), aunque también es posible encontrarlas, aunque con menos frecuencia, en el aire, en el suelo o en los hielos, por lo que su distribución es cosmopolita.
El hecho de que las algas compartan el ambiente acuático, explica la convergencia evolutiva de los diferentes grupos, ya que se encuentran sujetas a las mismas presiones de selección.
Figura 4. Esquemas de los ciclos de vida. a) Ciclo de vida cigótico (una fase adulta n), b) Ciclo de vida gamético (una fase adulta 2n), c) Ciclo de vida espórico o alternancia de generaciones (dos fases adultas, gametofito n y esporofito 2n). (Modificada de Graham & Wilcox, 2000).
Técnicas generales para la observación de las macroalgas
Las macroalgas presentan un talo tridimensional, por lo que para poder observar su nivel de organización y caracteres anatómicos, es necesario elaborar cortes histológicos (en ciertas regiones del talo) longitudinales o transversales, dependiendo del tipo de desarrollo celular de cada grupo.
Cortes histológicos (longitudinales y transversales) con navaja de rasurar.
Observación al microscopio compuesto y evaluación de los cortes
Nota: ¿Cómo hacer un squash? Muy simple. Se separa un pequeño fragmento del talo con unas pinzas y navaja de rasurar; se pone sobre el portaobjetos; se agrega una gota de colorante (el que el profesor indique) más dos de agua; se pone el cubreobjetos y, con la goma de borrar de la parte de atrás de un lápiz (o con otro objeto similar, pero con mucha delicadeza) se procede a dar pequeños golpes sobre la preparación.
El objeto es que el fragmento algal se desintegre manteniendo la forma general, en la medida que la separación o espacio que hay entre porta y cubre así lo permite. La técnica de squash permite observaciones claras y rápidas.
Observación al microscopio compuesto y evaluación de la técnica de desmenuzado.