Protista: Nombre informal; no es Reino. Protista. Protista. Capítulo 28: Protistas, Protoctistas o Protozoa? BIOL Protistas

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1 Protista: Nombre informal; no es Reino Capítulo 28: Protistas, Protoctistas o Protozoa? Dr. Fernando J. Bird-Picó Departamento de Biología Recinto Univeritario de Mayagüez Grupo informal y diverso de organismos eucariotas que varían en: Plan corporal: unicelulares, coloniales, cenocíticos (varios núcleos en una masa citoplásmica), y multicelulares Motilidad: sésiles, pseudópodos, cilios, flagelos (membrana ondulante) Tipo de nutrición: autótrofos, heterótrofos y mixótrofos (fotosíntesis y heterótrofos) Modo de reproducción: asexual y sexual (algunos protistas son estrictamente asexuales). Singamia (unión de gametos) Cambios drásticos en la clasificación por los avances en sistemática molecular: constituyen grupo polifilético No existe reino Protista Protista Primeros organismos eucariotas que existieron; eucariotas más diversos La mayoría de los protistas viven en ambientes acuáticos: La mayoría habitan en los océanos y cuerpos de agua dulce tales como charcas, lagos, y ríos Formas parásitas viven en los fuídos corporales y celulares del hospedero De importancia para la bioesfera: Sirven de alimento para otros organismos Protistas fotosintéticos generan oxígeno Interacciones con otros organismos Vida libre, mutualismo, comensalismo y parasitismo Desde microscópicos hasta grandes Más complejos que procariotas: protistas unicelulares bien complejos: todas las actividades en una sola célula 60,000 especies Mayoría protistas son mótiles Llevan a cabo mitosis Protista Hay unos sesenta grupos mayores de protistas Evidencia molecular apoya el agrupar los protistas y otros eucariotas en cuatro (4) supergrupos informales: Excavata Clade SAR : Stramenopila, Alveolata, Rhizaria Archaeplastidia Unikonta Dr. Fernando J. Bird-Picó

2 Figure 28.2a Diplomonads Parabasalids Euglenozoans Excavata Stramenopiles Alveolates Rhizarians Green algae Diatoms Golden algae Brown algae Dinoflagellates Apicomplexans Ciliates Forams Cercozoans Radiolarians Red algae Chlorophytes Charophytes Land plants SAR clade Archaeplastida Teoría endosimbionte: Algunos organelos surgieron de la simbiosis con procariotas Los mitocondrios surgieron a partir de endosimbiosis de una proteobacteria alfa Los cloroplastos surgieron de cianobacterias Amoebozoans Opisthokonts Slime molds Tubulinids Entamoebas Nucleariids Fungi Choanoflagellates Animals Unikonta Figure 28.3 Membranes are represented as dark lines in the cell. Red alga Cyanobacterium Secondary endosymbiosis Dinoflagellates Plastid Chlamydomonas Primary endosymbiosis Stramenopiles Nucleus Heterotrophic eukaryote One of these membranes was lost in red and green algal descendants. Green alga Secondary endosymbiosis Secondary endosymbiosis Plastid Euglenids Chlorarachniophytes Dr. Fernando J. Bird-Picó

3 ANTES: División tradicional - Protistas Clasificación de los eucariotas Ultraestructura Detalles finos de la estructura celular Datos moleculares RNA ribosomal [rrna] Genes nucleares [del núcleo] Lo que llamamos Reino Protista es parafilético Se clasificaban de acuerdo a su nutrición Protozoarios (parecidos a animales)- heterótrofos- ingieren (flagelo,cilios o pseudópodos) Mohos- Protistas que absorben nutrientes (parecidos a hongos) Algas- Protistas fotosintéticos (parecidos a plantas)- autótrofos AHORA Clasificación Moderna Los Eucariotas se han dividido en cuatro supergrupos (hipótesis) Stramenopiles Alveolates Rhizarians Green algae Amoebozoans Opisthokonts Diplomonads Parabasalids Euglenozoans Diatoms Golden algae Brown algae Dinoflagellates Apicomplexans Ciliates Forams Cercozoans Radiolarians Red algae Chlorophytes Charophytes Land plants Slime molds Tubulinids Entamoebas Nucleariids Fungi Choanoflagellates Animals Excavata SAR clade Archaeplastida Green algae Unikonta Diplomonads Parabasalids Euglenozoans Diatoms Golden algae Brown algae Dinoflagellates Apicomplexans Ciliates Forams Cercozoans Radiolarians Red algae Chlorophytes Charophytes Land plants Slime molds Tubulinids Entamoebas Nucleariids Fungi Choanoflagellates Animals Excavata SAR clade Archaeplastida Unikonta Figure 28.UN06 Eukaryote Supergroup Excavata SAR Clade Archaeplastida Unikonta Major Groups Diplomonads and parabasalids Euglenozoans Kinetoplastids Euglenids Stramenopiles Diatoms Golden algae Brown algae Alveolates Dinoflagellates Apicomplexans Ciliates Rhizarians Radiolarians Forams Cercozoans Red algae Green algae Land plants Amoebozoans Slime molds Tubulinids Entamoebas Opisthokonts Key Morphological Characteristics Modified mitochondria Spiral or crystalline rod inside flagella Hairy and smooth flagella Membrane-enclosed sacs (alveoli) beneath plasma membrane Amoebas with threadlike pseudopodia Phycoerythrin (photosynthetic pigment) Plant-type chloroplasts (See Chapters 29 and 30.) Amoebas with lobeshaped or tube-shaped pseudopodia (Highly variable; see Chapters ) Specific Examples Giardia, Trichomonas Trypanosoma, Euglena Phytophthora, Laminaria Pfiesteria, Plasmodium, Paramecium Globigerina Porphyra Chlamydomonas, Ulva Mosses, ferns, conifers, flowering plants Amoeba, Dictyostelium Choanoflagellates, nucleariids, animals, fungi Dr. Fernando J. Bird-Picó

4 Grupos monofiléticos de eucariotas Zooflagellates (diplomonads) Zooflagellates, (euglenoids) Apicomplexans Ciliates Water molds Brown algae Red algae Green algae Land plants Amoebas Plasmodial slime molds Cellular slime molds Animals Fungi A Ancestral eukaryote Clasificación de Eucariotas (publicada en Octubre 2005) 2012 J. Eukaryotic Microbiology Dr. Fernando J. Bird-Picó

5 Figure 28.UN06a Eukaryote Supergroup Excavata Major Groups Diplomonads and parabasalids Key Morphological Characteristics Modified mitochondria Specific Examples Giardia, Trichomonas Excavata Euglenozoans Kinetoplastids Euglenids Spiral or crystalline rod inside flagella Trypanosoma, Euglena Caracterizado por citoesqueleto SAR Clade Stramenopiles Diatoms Golden algae Brown algae Alveolates Dinoflagellates Apicomplexans Ciliates Hairy and smooth flagella Membrane-enclosed sacs (alveoli) beneath plasma membrane Phytophthora, Laminaria Pfiesteria, Plasmodium, Paramecium Algunos con surco bucal Poseen flagelos Rhizarians Radiolarians Forams Cercozoans Amoebas with threadlike pseudopodia Globigerina Mayoría de Excavatos viven en ambientes anaeróbicos Diplomonadidos Mitocondrios modificados llamados mitosomas Sin aparato o complejo de Golgi Dos núcleos de igual tamaño Hasta ocho flagelos Giardia intestinalis (G. lamblia) es un parásito intestinal Parabasálidos Mitocondrios reducidos (hidrogenosomas generan poca energía anaeróbicamente) Trichomonas vaginalis infección vaginal Excavatos: Giardia y Trichonympha Nuclei Nucleus Flagella 2 µm 50 µm Dr. Fernando J. Bird-Picó

6 Euglenozoa Fig Euglena gracilis Clade diverso que incluye desde heterótrofos depredadores, parásitos y autótrofos fotosintéticos Flagelo con estructura interna espiral o cristalina: no se conoce función Euglénidos Euglenoides 1/3 son fotosintéticos Habitan cuerpos de agua dulce y charcas protistas con flagello unico (flagelo que contiene en su interior un tubo cristalizado o en espiral) Cinetoplastidos: Un sólo mitocondrio, con DNA organizado en una masa (cinetoplasto) Trypanosoma causa la Enfermedad del Sueño en África [2] y el Mal de Chagas en América del Sur [1] Euglena (LM) 5 µm Long flagellum Eyespot Short flagellum Contractile vacuole Nucleus Chloroplast Plasma membrane Pellicle Light detector Fig Fig Flagella 0.2 µm Euglenozoan flagellum Crystalline rod Ring of microtubules 9 µm Trypanosoma, enfermedad del sueño- transmitido por mosca tsé-tsé Dr. Fernando J. Bird-Picó

7 Figure 28.UN06a Clade SAR Eukaryote Supergroup Excavata Major Groups Diplomonads and parabasalids Key Morphological Characteristics Modified mitochondria Specific Examples Giardia, Trichomonas Euglenozoans Kinetoplastids Euglenids Spiral or crystalline rod inside flagella Trypanosoma, Euglena SAR Clade Stramenopiles Diatoms Golden algae Brown algae Hairy and smooth flagella Phytophthora, Laminaria Alveolates Dinoflagellates Apicomplexans Ciliates Membrane-enclosed sacs (alveoli) beneath plasma membrane Pfiesteria, Plasmodium, Paramecium Rhizarians Radiolarians Forams Cercozoans Amoebas with threadlike pseudopodia Globigerina Stramenopilos Stramenopilos Mayoría con flagelo peludo parado a un flagelo sencillo Todos fotosintéticos Diatomeas, algas doradas y algas pardas Phytophthora infestans hambruna de la papa en Irlanda (Siglo 19) 2013 Evolution and Development Dr. Fernando J. Bird-Picó

8 Stramenopilos Diatomeas [Bacillariophyta] Figure Page 470 Mayormente unicelulares con conchas [valvas o frústulas] que contienen sílice Algunas diatomeas forman parte del plancton [fitoplancton] Clorofila A y C con pigmento accesorio fucoxantina Más de 100,000 especies (marinas y dulceacuícolas Tierra diatomácea: filtros e insecticida Diatomeas 100 µm Fig freshwater diatom Stramenopilos Algas doradas (Chrysophyta) Mayormente unicelulares y biflageladas; algunas coloniales Fotosintéticas; algunas tambien heterotróficas (mixótrofas) Tanto marinas como dulceacuícolas Carotenoides amarillo y marrón 3 µm Dr. Fernando J. Bird-Picó

9 Figure Flagellum Outer container Living cell 10 µm 1 µm Algas Doradas 25 µm Stramenopilos Algas Pardas (Phaeophyta) Multicelulares con alternación de generaciones (haploide y diploide) De importancia ecológica en aguas oceánicas templadas Kelp posee láminas que parecen hojas, estipos que parecen tallos, estructuras de anclaje parecidas a raíces y vejigas de gas (flotadores) Clorofila A y C con pigmento accesorio fucoxantina Almidón que produce es laminarina Pared celular con algina Figure lámina estipo anclaje Dr. Fernando J. Bird-Picó

10 Bosque submarino del alga parda, Laminaria Figure 28.13a-2 Sporangia Haploid (n) Diploid (2n) Mature female gametophyte (n) Developing sporophyte Zygote (2n) FERTILIZATION Sporophyte (2n) Female Egg MEIOSIS Gametophytes (n) Sperm Zoospore Male Fig Clade SAR : Alveolados Flagellum Alveoli Sacos membranosos (alveoli) debajo de la membrana celular Flagelos peludos y suaves Incluye organismos fotosintéticos Dinoflagelados Mayormente unicelulares con 2 flagelos; célula reforzada por placas de celulosa Mayormente fotosintéticos, tambien mixótrofos y heterótrofos Alveoli Alveolate 0.2 µm Dr. Fernando J. Bird-Picó

11 Dinoflagelados: Protoperidinium y Ceratium Dinoflagelados: Bioluminiscencia Pyrodinium bahamense Gambierdiscus toxicus : dinoflagelado causante de la ciguatera (ciguatoxina) Dinoflagelados: Marea Roja (Dynophysis [DSP diarrheic shellfish poisoning], Alexandrium [PSP paralytic shellfish poisoning] y otros) Dr. Fernando J. Bird-Picó

12 Alveolados: Apicomplexa Figure Inside mosquito Sporozoites (n) Inside human Liver Merozoite Nombre alude a complejo apical que poseen para penetrar células hospederas Parasíticos, con etapas sexuales y asexuales que requieren dos o más expecies de hospederos para completar ciclo de vida Formadores de esporas (esporozoitos) Plasmodium ocasiona malaria [3 especies] MEIOSIS Zygote (2n) FERTILIZATION Oocyst Merozoite (n) Gametes Red blood cells Liver cell Gametocytes (n) Red blood cell Haploid (n) Diploid (2n) Apex 0.5 µm Alveolados: Ciliados Locomoción por medio de cilios Micronúcleo para reproducción sexual Macronúcleo para control metabólico Reproducción sexual por conjugación Cápsula con agentes químicos para defensa Estructura celular compleja: boca (citostoma), ano (citopigio), vacuola contráctil (osmoregulación) Dr. Fernando J. Bird-Picó

13 Paramecium, un Ciliado Figure µm Contractile vacuole Cilia Oral groove Cell mouth Micronucleus Macronucleus Food vacuoles (a) Feeding, waste removal, and water balance. MEIOSIS Conjugation Asexual reproduction Compatible mates Diploid micronucleus The original macronucleus disintegrates. Haploid micronucleus Diploid micronucleus MICRO- NUCLEAR FUSION (b) Conjugation and reproduction. Citofaringe Macronúcleos Stentor Clade SAR : Rhizaria 250 µm Euplotes Son células ameboides que usualmente poseen externamente conchas duras y perforadas, llamadas testas, a través de las cuales se extienden al exterior projecciones citoplásmicas (pseudódopos) filamentosas. Radiolarios, foraminíferos y cercozoarios Cirros Dr. Fernando J. Bird-Picó

14 Fig Rhizaria: Radiolario Esqueletos internos simétricos y delicados compuestos de sílice Utilizan peudópodos (radían del cuerpo central) para capturar microorganimos y luego fagocitarlos Pseudopodia 200 µm Un actinípodo Rhizaria: Foraminíferos Foraminíferos Testas multilobuladas con poros Extensiones citoplásmicas para la locomoción y obtención de alimento Récord fósil extenso en los depósitos marinos Medidas de Mg en estos depósitos sirve para medir cambio climático (temperatura) 500 µm Dr. Fernando J. Bird-Picó

15 Figure 28.UN06b Rhizaria: Cercozoa Eukaryote Supergroup Major Groups Key Morphological Characteristics Specific Examples Protistas con células ameboides y flageladas que poseen pseudópodos filamentosos Hábitats terrestres, marinos y ducleacuícolas Mayormente heterótrofos (algunos parásitos y depredadores) Archaeplastida Unikonta Red algae Green algae Land plants Amoebozoans Slime molds Tubulinids Entamoebas Opisthokonts Phycoerythrin (photosynthetic pigment) Plant-type chloroplasts (See Chapters 29 and 30.) Amoebas with lobeshaped or tube-shaped pseudopodia (Highly variable; see Chapters ) Porphyra Chlamydomonas, Ulva Mosses, ferns, conifers, flowering plants Amoeba, Dictyostelium Choanoflagellates, nucleariids, animals, fungi Archaeplastidia Figure 28.UN04 Incluye: Algas rojas (Rhodophyta- mayormente multicelulares) Clorofila A Ficoeritrina: pigmento rojo que enmascara el verde de la clorofila Ficocianina es otro pigmento accesorio Almidón florideano Pared celular de celulosa y agar Algas Verdes (Chlorophyta - unicelulares y multicelulares) Clorofila A y B; carotenoides Almidón Pared celular de celulosa Plantas (Viridiplantae) poseen cloroplastos con membranas internas y externas ( tilacoides ) Clorofila A y B Almidón Pared celular de celulosa Plantas terrestres, Algas Rojas (Rhodophyta), y Algas Verdes (Chlorophyta) son monofiléticas Chlorophytes Charophytes Red algae Green algae Land plants Excavata SAR clade Archaeplastida Unikonta Dr. Fernando J. Bird-Picó

16 Algas rojas son mayormente multicelulares De importancia ecológica en aguas cálidas tropicales Las algas rojas que depositan cabonato de calcio en sus paredes celulares son importantes en la formación del arrecife coralino 2013 Evolution and Development Algas Rojas Algas verdes [Chlorophyta] poseen diversidad de tamaños, formas, complejidad estructural, y modos de reproducción Son los ancestros de las plantas terrestres, Formas multicelulares no poseen células diferenciadas en tejidos, como las plantas terrestres Dr. Fernando J. Bird-Picó

17 Figure Algas verdes: Volvox y Ulva Flagella 1 µm Cell wall Nucleus + Gamete (n) + Cross section of cupshaped chloroplast (TEM) Zoospore ASEXUAL REPRODUCTION Mature cell (n) FERTILIZATION SEXUAL REPRODUCTION + Zygote (2n) Haploid (n) Diploid (2n) + MEIOSIS Figure Page µm Conjugación Spirogyra 2013 Evolution and Development Dr. Fernando J. Bird-Picó

18 Figure 28.UN05 Figure 28.UN06b Slime molds Tubulinids Entamoebas Nucleariids Fungi Choanoflagellates Animals Excavata SAR clade Archaeplastida Unikonta Eukaryote Supergroup Archaeplastida Unikonta Red algae Major Groups Green algae Land plants Amoebozoans Slime molds Tubulinids Entamoebas Opisthokonts Key Morphological Characteristics Phycoerythrin (photosynthetic pigment) Plant-type chloroplasts (See Chapters 29 and 30.) Amoebas with lobeshaped or tube-shaped pseudopodia (Highly variable; see Chapters ) Specific Examples Porphyra Chlamydomonas, Ulva Mosses, ferns, conifers, flowering plants Amoeba, Dictyostelium Choanoflagellates, nucleariids, animals, fungi Grupo Unikonta incluye animales, fungi, y algunos protistas (aquellos que parecen animales (amebas) y hongos (mohos)) Protistas: Incluye Amebas con pseudópodos tubulares (tubulínidos) Incluye slime molds (lamosos) Incluye Entamebas Las amebas se mueven y obtienen su alimento utilizando extensiones citoplásmicas llamadas pseudópodos Capturan partícula alimentaria y llevan a cabo endocitosis rodeando y formando una vacuola alrededor de la misma con los psedópodos 2013 Evolution and Development Dr. Fernando J. Bird-Picó

19 Algas verdes Hongos lamosos: Mycetozoa Mycetozoa no son hongos, se parecen por convergencia evolutiva Dos linajes: plasmoidales y celulares Pseudópodos Ameba, nótese los pseudópodos y algas verdes atrapadas. 100 µm Mycetozoa: Plasmoidales Hongos lamosos Plasmoidales Etapa alimentaria es un plasmodio multinucleado cuya extensión puede alcanzar hasta 12 de diámetro El plasmodio puede ser bien colorido (amarillo u anaranjado) no es multicelular Extiende pseudópodos por material en descomposición (fagocitosis) Muchos núcleos diploides En la etapa reproductiva, tallos o pedúnculos llamados esporangios producen esporas haploides Dr. Fernando J. Bird-Picó

20 Mycetozoa: Celulares Hongos lamosos celulares: Etapa alimentaria formada por células amiboidales individuales En tiempos de escasez de alimento y humedad, se congregan en un pseudoplasmodio migrante Forman cuerpos fructíferos pedunculados que contienen esporas Figure µm Fruiting bodies (n) Spores (n) Emerging amoeba (n) Solitary amoebas (feeding stage) (n) ASEXUAL REPRODUCTION Migrating aggregate Aggregated amoebas FERTILIZATION SEXUAL Zygote REPRO- (2n) DUCTION MEIOSIS 200 µm Amoebas (n) Haploid (n) Diploid (2n) Hongo lamoso celular (Dictyostelium discoideum ) Entamoebas Amebas parasíticas de vertebrados y algunos invertebrados Entamoeba histolytica ocasiona la disentería amebiana (tercera causante de muertes humanas por parásitocs eucariotas) Dr. Fernando J. Bird-Picó

21 Tubulínidos Amebozoarios con pseudópodos lobulados o tubulares Heterótrofos que consumen bacterias y otros protistas (forrajeadores activos) Los protistas más comunes en suelos y medios ambientes marinos y dulceacuícolas Importancia de protistas protistas fotosintéticos (productores) suplen oxígeno a ecosistemas acuáticos Algunos son componentes del plankton- comunidad de organismos microscópicos fotosintéticos en superficie de agua, incluye algas (diatomeas, dinoflagelados) y cianobacterias que son la fuente de alimento- son el principio de la cadena alimentaria marina y agua dulce Algunos son parásitos patógenos-hasta fatal ej. Malaria Alimentos algas rojas-agar, mantecado, pasta de diente Algas pardas (marrón) sustancia en marshmellow Digieren celulosa en intestino de polilla Evolución Figure RESULTS Choanoflagellates Plantas, animales y hongos evolucionaron de protistas Ancestro de plantas- posiblemente Algas verdes Ancestro de animalesposiblemente algún flagelado Ancestro de hongos- amebozoa Common ancestor of all eukaryotes DHFR-TS gene fusion Animals Fungl Amoebozoans Diplomonads Euglenozoans Alveolates Stramenopiles Rhizarians Red algae Green algae Unikonta Excavata Chromalveolata Rhizaria Archaeplastida Plants Dr. Fernando J. Bird-Picó

22 Flagelo Collar de microvellos Célula tallo 2013 Evolution and Development Dr. Fernando J. Bird-Picó