Unidad 5 • Algas eucariotas II. Macrofitos. Algas rojas

(rodofitas), pardas (feofitas) y verdes (clorofitas). Principales especies usadas en la acuicultura comercial. Principales productos y usos de macrófitos. Bioproductos y biofiltración.

T. Cavalier-Smith (2004)

Imperio EUKARYOTA Reino Protozoa Subreino Sarcomastigota (incluye los mixomicetos) Subreino Biciliata (incluye las euglenofitas, Reino Animalia Reino Fungi (incluye ascomicetos y basidiomicetos) Reino Chromista Subreino Cryptista (incluye criptofitas) Subreino Chromobiota (incluye oomicetos, haptofitas, feofitas y diatomeas) Reino Plantae Subreino Biliphyta (incluye rodofitas) Subreino Viridiplantae (clorofitas, briofitas y traqueofitas)

Imperio PROKARYOTA Reino Bacteria: incluye eubacterias ( con cianofitas) y arqueobacterias

1. Algas rojas (rodofitas)

2. Algas pardas (feofitas)

3. Algas verdes (clorofitas y carofitas).

La cantidad de algas transformadas en todo el mundo es del orden de 7 billones de toneladas de peso fresco , siendo los países asiáticos los productores de casi el 80 % de las materias primas.

Talo: Cuerpo vegetativo pluricelular de algas y hongos. No hay tejido especializado.

División Rodofitas (Algas rojas) • Grupo morfológicamente diverso, sólo 10 géneros unicelulares y el resto

multicelulares con aspecto de filamentos simples o ramificados, aunque la mayoría son talos macizos pseudoparenquimáticos uni o multiaxiales. 5000sp

• Presentan clorofila a y algunas especies también clorofila d (dudosa) y ficobiliproteínas (ficoeritrina, color rojo, absorbe del violeta al azul, longitud de onda que penetra mas, viven en mas profundidad ~250m) en ficobilisomas y tilacoides libres. (~cianofitas)

• La pared celular está formada por una capa interna rígida, de microfibrillas de celulosa y una externa de polisacáridos sulfatados (agar y carragenina).

• Algunas con la capa externa calcificada (incrustaciones de carbonato cálcico).

• No presentan nunca células flageladas.

• Como sustancia de reserva presentan un polisacárido: almidón de florídeas, que se acumula en el citoplasma o en la superficie de los cromatóforos. También acumulan gotas lipídicas.

• Reproducción sexual por oogamia, con células especializadas, carpogonios y espermacios

Morfología, tipos de talo

1. Unicelulares, los más simples y primitivos

– sólo se reproducen por bipartición

– puede formar agregados de células por fusión de sus paredes

Porphyridium Rhodella Rhodosorus

Morfología, tipos de talo

2. Filamentos uniseriados, multiseriados, simples o ramificados

Erythrotrichia Bangia

Morfología, tipos de talo

3. Talos laminares, todas las células se dividen

Porphyra Delesseria

Ciclo de Porphyra (haplo-diplóntico, heteromorfo)

Esporofito (2n)

Gametofito (n)

Espermatangio ♂

Carpogonio ♀

Carposporas

Talo adulto (n) dioico

Concosporangio & concosporas Fase de concocelis

2n n

Zigoto

Mitosis

Meiosis

Se fijan a un sustrato

Alga roja cultivada más importante del mundo.

Cultivo por reproducción vegetativa de

Porphyra ("Nori") en Japón, se consumen

300.000 toneladas al año.

La producción artificial de monosporas, se lleva a cabo colocando conchas de ostras , ya sea

suelta o amarradas con alambres, en el interior de tanques a principios de primavera y agregando

el talo picado. Los espermacios y carpogonios liberados de este modo se funden para formar

carposporas, que se adhieren a las conchas y se

esconden en la capa de perlado para convertirse, de esta manera, a la etapa conquicélica.

Productores de ficocoloides: carrageenina y agar. Para cápsulas de medicamentos, espesantes, estabilizantes y emulgentes de productos lácteos y gelatinas; alimentos dietéticos; cultivos microbiológicos; insecticidas; cosméticos, etc.

carrageenina (E 406) agar (E 407) Chondrus crispus

Gelidium sesquipedale

• Gelidium el más importante, ya que de él se extrae el agar.

• Ventaja del agar que gelifica en caliente.

• Gelifica con acidez de zumos (no en gelatina comercial)

Gelidium

Usos de las algas rojas • Agarófitos (Gelidium, Gracilaria, Pterocladia). E-406

– Cultivo muy importante en Japón y también en España. – El agar se usa para el cultivo de microrganismos (laboratorios) y también como

espesante, gelificante y emulsionante (Código E-406). Cromatografias y Electroforesis.

• Carragenófitos (Chondrus, Mastocarpus, Gigartina, Eucheuma). E-407 – La carragenina (heteropolisacarido sulfatado) se usa en medicina, cosmética y en la

industria alimentaria láctea como espesante, gelificante y emulsionante, principalmente en derivados lácteos, como helados(evita formación cristales de hielo) y batidos (poso negro del batido chocolate).

– Kappaphycus alvarezii (= Euchema cottoni) productora de kappa-carragenina. (Impacto socio economico, industria integración vertical).

• Porphyra: – Es el alga roja cultivada más importante del mundo. Se cultiva en amplia

extensiones de Japón (nori) y otras zonas de Asia oriental. – Tiene gran valor nutricional: 25-30% de su peso seco son proteínas, también tiene

vitamina C.

• Palmaria: – Se cultiva en Europa occidental por su valor culinario.

• Cultivo – Balsas flotantes de cañas flotantes/PVC. Cuerdas de polipropileno para sujetar los

implantes que crecen de manera vegetativa con ciclos de producción que varían entre 4 y 6 semanas, dependiendo de la fertilidad de lugar, la época del año y la cepa utilizada. Refugio ecologico.

División Feofitas (Algas pardas) • 250 géneros y 1500 especies.

• Constituyen un grupo de talófitos, no tienen representantes unicelulares ni coloniales, muy diverso.

• Son casi exclusivamente marinas, bentónicas o de zona intermareal.

• Denominadas “algas pardas” (coloración va desde el amarillo dorado al negro grisáceo) gracias a la fucoxantina (zona azul del espectro, profundidades marinas), que enmascara los demás pigmentos.

• Almacenan laminarina (característico de esta clase) y también manita y aceites.

• Pared celular: una capa de fibrillas de celulosa y otra externa mucilaginosa con ficocoloides: alginato (sales de ácido algínico) y fucoidano (heteropolisacárido), que tienen interés comercial.

• Presentan vesículas aeríferas que aumentan su flotabilidad.

Eckl

on

ia m

axi

ma

Talos pseudoparenquimáticos

Recubiertos de carbonato cálcico

Padina pavonica

• Es uno de los grupos más complejos estructuralmente.

• Es un componente importante de las zonas eulitorales y sublitorales de las zonas templadas.

• Presentan alternancia heteromórfica de generaciones

• La reproducción sexual por oogamia, gametofitos dioicos

• Filoides, cauloides y rizoides (~estructura cormofitos)

Orden Laminariales

Laminaria

cada fronda mide más de 2 m de largo

Macrocystis, Ecklonia

Kelps Hasta 60 m de alto. (Bosques sumergido) Rápido crecimiento desde la base. Hasta 2 m en 30 días

Orden Laminariales

Ciclo de Laminaria (haplo-diplóntico, heteromórfico, oogamia)

Gametofito ♀ (n)

Esporofito (2n)

Gametofito ♂ (n)

zoospora ♂ (n)

Zoospora ♀ (n)

Zigoto (2n) rizoides

estipe

lámina

meristemo intercalar

Soro

Oogamia externa

Laminaria flexicaulis

Orden Fucales

• Talos dicotómicos y acintados, con engrosamiento en el centro.

• El crecimiento se produce por una célula apical o un grupo de células apicales.

• Reproducción sexual por oogamia en la mayoría de los casos.

• Aparecen formas libres, no fijadas al sustrato . (Sargassum, Fucus, Ascophyllum, Pelvetia).

• El género Fucus es el más representativo en el hemisferio norte, ausente en el sur. Vesículas aerífieras

Fucus

• Industriales (alginatos): Macrocystis pyrifera, Laminaria hyperborea, Laminaria digitata, Saccorhiza polyschides, Ascophyllum nodosum y Fucus – Sales de ácido alginico con metales ligeros (Na, K, Mg o Fe) que son solubles y que

dan viscosidad a los fluidos (emulsionantes) – 0.3 % peso húmedo

• Textil (50% consumo): apresto de las telas • Alimentaria (30 % consumo): Helados (alginato de sodio), batidos,

cremas… (E-401, E-402, E-403, E-404, E-405 y E-405). Establizadores y emulgentes. Aporte calórico = 0, ya que no es asimilado.

• Industria Celulosa, Farmaceútica y Cosmética: cremas, cápsulas contenedoras, ….

• Obtención de Iodo a partir de las cenizas de laminarias • Medicina tradicional (Fucus, dietético, laxante y anticelulítico, por los

mucilagos y el Iodo (sensación saciedad); Laminaria, antiinflamatorio) • Agricultura:

• Fertilizantes de acción foliar (Ascophyllum nodosum) • Fucus y Laminaria, para mejorar la germinación de las semillas. • Harinas de algas para el ganado

Usos de las Feofíceas

Usos de las feofíceas

• Alimenticios:

Forman parte de la dieta alimenticia de los países del extremo oriente y están empezando a consumirse en Europa.

Laminaria japonica

(“Kombu”)

Undaria pinnatifida (“wakame”)

Himanthalia elongata

División Clorofitas (algas verdes)

• Incluye más de 15.000 especies y presentan un amplia distribución.

• Viven predominantemente en agua dulce, solo el 10% son marinas.

• Algunas terrestres sobre suelos húmedos, cortezas de arboles (verdín). Simbiontes: liquenes o endosimbiontes intracelulares en Hydra

• Las algas verdes tienen clorofila a y b y entre los pigmentos auxiliares el mas común es luteína, aunque algunos grupos tienen pigmentos específicos (Sifonales, Sifonoxantina).

• También acumulan carotenos en el citoplasma.

• Se distinguen del resto de las algas porque acumulan almidón en el cloroplasto y no en el citoplasma.

• El cloroplasto se encuentra rodeado por una doble membrana y los tilacoides están agrupados en bandas de tres a cinco.

• Las paredes de las células de las algas verdes suelen estar compuestas de celulosa, aunque las Volvocales tienen glucoproteínas.

Colonias inmóviles de Tetraspora

Cenobio plano de Gonium

Esférico en Pandorina

Volvox

• Esferas huecas y rellenas de mucilago (miles de células conectadas entre sí por plasmodesmos)

• Cada células (individuo de la colonia): 2 flagelos, una mancha ocular y un cloroplasto

• Diferencia de funciones (Polaridad de las esferas): individuos germinativos, vegetativos (fotosíntesis y locomoción, polo posterior de la colonia)

Volvox

En Codium los talos están formados por numerosos sifones entrelazados que dan lugar a un talo pseudoparenquimático ramificado o esférico. Sus gametos

son biflagelados. Dioica.

Ulva está constituida por talos laminares con dos capas de células con crecimiento difuso y todas su células excepto las basales tienen capacidad reproductora

Ulva lactuca

Ciclo reproductor de Ulva lactuca (ciclo haplo-diplóntico, isomórfico, con meiosis espórica)

Gametofito + (n)

Gametofito - (n)

Gameto +

Gameto -

Zigoto (2n)

Esporofito (2n)

El zigoto se fija al sustrato y origina un talo hueco que termina siendo laminar

Esporangio (2n)

Meiosis

Espora - (n)

Espora + (n)

Clase Carofíceas: Orden Carales

• Está formado por una familia y unas 100 especies.

• Es uno de los grupos de algas con más especialización.

• Vive en aguas continentales dulces o salobres.

• Su forma recuerda a las plantas vasculares acuáticas.

• Están formadas por filamentos horizontales que actúan de rizoide de los cuales parte un eje erguido dividido en nudos y entrenudos, de las células nodales parten verticilos de ramas cortas también divididas en nudos y entrenudos. (~plantas vasc.acuat.)

• Los talos crecen por una célula apical que origina células nodales e internodales.

• Las paredes presentan incrustaciones de carbonato cálcico.

Con más de 8000 especies, las clorofitas constituyen el grupo más complejo en cuanto a diversidad estructural y funcional. Las Ulvofíceas representan el tercer grupo en importancia del bentos marino, tanto en número de especies como en biomasa y cobertura. Especialmente abundantes en aguas someras, quietas y con nivles altos de eutrofización (e.g. Ulva). Algunas constituyen problemas serios de invasión biológica (e.g. Caulerpa taxifolia en el Mediterráneo). -Alimentación: Algunas son comestibles (lechuga de mar,e.g Ulva). Las clorofitas microscópicas planctónicas son cruciales en alimentación de larvas de crustáceos (acuicultura) -Biocombustible: metano de Ulva -Celulosa de Ulva -Bioindicadores de contaminaciones de aguas continentales

Importancia y utilidad

Caulerpa taxifolia

•Chlorella, otra microalga popular, tiene una composición nutricional similar a la de la Spirulina, pero es única por ser la fuente del "factor de crecimiento de la Chlorella", un fiotoquimico potente que ha mostrado el aumentar el crecimiento en animales y niños •Pared celular con afinidad para los metales pesados y venenos, particularmente Mercurio. La pared celular se une a la toxina y la remueve del cuerpo. Biomitigación •La Chlorella es muy popular en Japon y es uno de los suplementos más prescritos en el país. •Biocombustible

Chlorella

Clorofíceas: Chlorella sp.

Clase Carofíceas: Orden Coleochaetales

El género Coleochaete es el género viviente con más posibilidades de pertenecer al núcleo de partida de la línea principal de evolución de las plantas terrestres.

Caracteres en común clorofitas con briofitas y cormofitas

1) Ultraestructura de los cloroplastos y clorofilas a y b

2) Posición y estructura de lo pirenoides 3) Almidón como sustancia de reserva 4) Celulosa como elemento estructural