Protista: Nombre Informal; No Es Reino

BIOL 3052 - Protistas

Protista : Nombre informal; no es Reino

Capítulo 28: • Grupo informal y diverso de organismos eucariotas que varían en: ¿Protistas, Protoctistas o Protozoa? – Plan corporal : unicelulares, coloniales, cenocíticos (varios núcleos en una masa citoplásmica), y multicelulares – Motilidad : sésiles, pseudópodos, cilios, flagelos (membrana Dr. Fernando J. Bird-Picó ondulante) Departamento de Biología – Tipo de nutrición : autótrofos, heterótrofos y mixótrofos (fotosíntesis y heterótrofos) Recinto Univeritario de Mayagüez – 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 Protista • Primeros organismos eucariotas que existieron; eucariotas más diversos • Hay unos sesenta grupos mayores de • La mayoría de los protistas viven en ambientes acuáticos: protistas – 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 • Evidencia molecular apoya el agrupar los • De importancia para la bioesfera: protistas y otros eucariotas en cuatro (4) – Sirven de alimento para otros organismos – Protistas fotosintéticos generan oxígeno “supergrupos” informales: • Interacciones con otros organismos – Vida libre, mutualismo, comensalismo y parasitismo – Excavata • Desde microscópicos ‰ hasta grandes – Clade “SAR”: Stramenopila, Alveolata, • Más complejos que procariotas: protistas unicelulares bien complejos: todas las actividades en una sola célula Rhizaria • 60,000 especies • Mayoría protistas son mótiles – Archaeplastidia • Llevan a cabo mitosis – Unikonta

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Figure 28.2a Diplomonads Excavata Parabasalids Euglenozoans Stramenopiles

Diatoms Golden algae

Brown algae “SAR” clade“SAR”

leltsRhizarians Alveolates Dinoflagellates • Teoría endosimbionte: Apicomplexans Ciliates – Algunos organelos surgieron de la simbiosis Forams Cercozoans con procariotas Radiolarians – Los mitocondrios surgieron a partir de Archaeplastida Red algae Green algae Chlorophytes endosimbiosis de una proteobacteria alfa Charophytes Land plants – Los cloroplastos surgieron de cianobacterias Amoebozoans

Slime molds Tubulinids Entamoebas Unikonta Nucleariids Opisthokonts Fungi Choanoflagellates Animals

Figure 28.3

Dinoflagellates Membranes Secondary are represented endosymbiosis as dark lines in the cell. Red alga Cyanobacterium Plastid Chlamydomonas 1 2 3 Primary endosymbiosis Stramenopiles

Nucleus Secondary Plastid Heterotrophic One of these endosymbiosis eukaryote membranes was lost in red and Euglenids green algal Secondary descendants. endosymbiosis Green alga

Chlorarachniophytes

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ANTES: División tradicional - Protistas

• Clasificación de los eucariotas – Ultraestructura • Detalles finos de la estructura celular • Se clasificaban de acuerdo a su nutrición – Datos moleculares – Protozoarios (parecidos a animales)- heterótrofos- ingieren • RNA ribosomal [rRNA] (flagelo,cilios o pseudópodos) • Genes nucleares [del núcleo] – Mohos- Protistas que absorben nutrientes (parecidos a hongos) – Lo que llamamos Reino Protista es parafilético – Algas- Protistas fotosintéticos (parecidos a plantas)- autótrofos

Figure 28.UN06 Excavata Excavata Diplomonads Diplomonads Eukaryote Key Morphological Supergroup Major Groups Characteristics Specific Examples Parabasalids Parabasalids Excavata Diplomonads and Modified mitochondria Giardia, AHORA – Euglenozoans Euglenozoans parabasalids Trichomonas taeoie leltsRhizarians Alveolates Stramenopiles Euglenozoans Spiral or crystalline rod in- Trypanosoma, side flagella Euglena Diatoms Diatoms Kinetoplastids Clasificación Euglenids Golden algae Golden algae

Brown algae Brown algae “SAR” clade“SAR”

“SAR” clade“SAR” “SAR” Clade Stramenopiles Hairy and smooth flagella Phytophthora, Laminaria Moderna Dinoflagellates Dinoflagellates Diatoms Golden algae Apicomplexans Apicomplexans Brown algae

Ciliates Ciliates Alveolates Membrane-enclosed sacs Pfiesteria, Dinoflagellates (alveoli) beneath plasma Plasmodium, Forams Forams membrane • Los Eucariotas Apicomplexans Paramecium Cercozoans Cercozoans Ciliates se han dividido Radiolarians Radiolarians Rhizarians Amoebas with threadlike Globigerina Radiolarians pseudopodia Forams Archaeplastida en cuatro Red algae Archaeplastida Red algae Cercozoans Green algae Green algae Chlorophytes Chlorophytes Archaeplastida Red algae Phycoerythrin (photosyn- Porphyra thetic pigment) supergrupos Charophytes Charophytes Green algae Plant-type chloroplasts Chlamydomonas, Land plants Land plants Ulva (hipótesis) Amoebozoans

Slime molds Slime molds Land plants (See Chapters 29 and 30.) Mosses, ferns, conifers, Tubulinids Tubulinids flowering plants Entamoebas

Entamoebas Unikonta Unikonta Unikonta Amoebozoans Amoebas with lobe- Amoeba, Dictyostelium Nucleariids Nucleariids shaped or tube-shaped Opisthokonts Slime molds pseudopodia Tubulinids Fungi Fungi Entamoebas Choanoflagellates Choanoflagellates Opisthokonts (Highly variable; see Choanoflagellates, Chapters 31–34.) nucleariids, Animals Animals animals, fungi

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Grupos monofiléticos de eucariotas Fungi Animals Land Land plants Apicomplexans Red algae Zooflagellates (diplomonads) Zooflagellates, (euglenoids) Ciliates molds Water Brown algae Green algae Amoebas Plasmodial slime molds Cellular slime molds

Ancestral eukaryote

Clasificación de Eucariotas (publicada en Octubre 2005)

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Figure 28.UN06a

Eukaryote Key Morphological Supergroup Major Groups Characteristics Specific Examples Excavata Excavata Diplomonads and Modified mitochondria Giardia, parabasalids Trichomonas

Euglenozoans Spiral or crystalline rod in- Trypanosoma, Kinetoplastids side flagella Euglena • Caracterizado por Euglenids citoesqueleto

“SAR” Clade Stramenopiles Hairy and smooth flagella Phytophthora, • Algunos con “surco” Diatoms Laminaria Golden algae bucal Brown algae

Alveolates Membrane-enclosed sacs Pfiesteria, • Poseen flagelos Dinoflagellates (alveoli) beneath plasma Plasmodium, Apicomplexans membrane Paramecium Ciliates

Rhizarians Amoebas with threadlike Globigerina Radiolarians pseudopodia Forams Cercozoans

Excavatos: Giardia y Trichonympha • Mayoría de Excavatos viven en ambientes anaeróbicos – Diplomonadidos Nuclei

• Mitocondrios modificados llamados mitosomas Nucleus • Sin aparato o complejo de Golgi • Dos núcleos de igual tamaño • Hasta ocho flagelos Flagella

• Giardia intestinalis (G. lamblia) es un parásito 2 µm intestinal – Parabasálidos 50 µm • Mitocondrios reducidos (hidrogenosomas – generan poca energía anaeróbicamente) • Trichomonas vaginalis – infección vaginal

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Fig. 28-07 Euglena gracilis Euglenozoa

• Clade diverso que incluye desde heterótrofos Long flagellum depredadores, parásitos y autótrofos fotosintéticos • Flagelo con estructura interna espiral o cristalina: no se Eyespot conoce función • Euglénidos Short flagellum Light detector – Euglenoides Contractile vacuole • 1/3 son fotosintéticos Nucleus • Habitan cuerpos de agua dulce y charcas Chloroplast • protistas con flagello unico (flagelo que contiene en Plasma membrane su interior un tubo cristalizado o en espiral) Pellicle Euglena (LM) 5 µm • 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]

Fig. 28-05 Fig. 28-06

Flagella 0.2 µm

Crystalline rod

9 µm • Euglenozoan flagellum Ring of microtubules • Trypanosoma , enfermedad del sueño- transmitido por mosca tsé-tsé

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Figure 28.UN06a

Eukaryote Key Morphological Clade “SAR” Supergroup Major Groups Characteristics Specific Examples Excavata Diplomonads and Modified mitochondria Giardia, parabasalids Trichomonas

Euglenozoans Spiral or crystalline rod in- Trypanosoma, Kinetoplastids side flagella Euglena Euglenids

“SAR” Clade Stramenopiles Hairy and smooth flagella Phytophthora, Diatoms Laminaria Golden algae Brown algae

Alveolates Membrane-enclosed sacs Pfiesteria, Dinoflagellates (alveoli) beneath plasma Plasmodium, Apicomplexans membrane Paramecium Ciliates

Rhizarians Amoebas with threadlike Globigerina Radiolarians pseudopodia Forams Cercozoans

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)

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Stramenopilos Figure 24-12 Diatomeas [Bacillariophyta] 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 100 µm • Tierra diatomácea: filtros e insecticida Diatomeas

Fig. 28-13 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 3 µm

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Figure 28.11 Flagellum

Outer container

Living cell

10 µm 1 µm

Algas Doradas

25 µm

Figure 28.12 Stramenopilos Algas Pardas (Phaeophyta) • Multicelulares con alternación de generaciones (haploide y diploide) lámina • De importancia ecológica en aguas oceánicas templadas • “Kelp” posee “láminas” que parecen hojas, estipos que parecen tallos, estructuras de anclaje parecidas a estipo raíces y vejigas de gas (flotadores) • Clorofila A y C con pigmento accesorio – fucoxantina • Almidón que produce es laminarina • Pared celular con algina anclaje

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Figure 28.13a-2 “Bosque” submarino del alga Haploid ( n) parda, Laminaria Diploid (2 n) Sporangia

MEIOSIS Sporophyte (2 n) Zoospore Female Developing Gameto- sporophyte phytes Zygote (n) Mature female (2 n) gametophyte Egg Male (n) FERTILIZATION

Sperm

Fig. 28-08

Clade “SAR”: Alveolados Flagellum Alveoli

• Sacos membranosos (alveoli) debajo de la membrana celular • Flagelos peludos y suaves • Incluye organismos fotosintéticos • Dinoflagelados Alveoli • Mayormente unicelulares con 2 flagelos; célula reforzada por placas de celulosa Alveolate • Mayormente fotosintéticos, tambien mixótrofos y heterótrofos 0.2 0.2 µm

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Dinoflagelados: Protoperidinium y Ceratium Dinoflagelados: Bioluminiscencia Pyrodinium bahamense

Gambierdiscus toxicus : Dinoflagelados: Marea Roja ( Dynophysis dinoflagelado causante de la ciguatera [DSP – diarrheic shellfish poisoning], (ciguatoxina) Alexandrium [PSP – paralytic shellfish poisoning] y otros)

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Figure 28.16 Inside mosquito Inside human Merozoite

Sporozoites Alveolados: Apicomplexa (n) Liver

Liver • Nombre alude a complejo apical que cell poseen para penetrar células hospederas Apex Oocyst MEIOSIS • Parasíticos, con etapas sexuales y Merozoite Red blood 0.5 µm cell (n) Red asexuales que requieren dos o más Zygote blood (2 n) expecies de hospederos para completar cells ciclo de vida • Formadores de esporas (esporozoitos) FERTILIZATION Gametes • Plasmodium ocasiona malaria [3 especies] Game- tocytes Haploid ( n) (n) Diploid (2 n)

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)

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Figure 28.17 Contractile Paramecium , un Ciliado vacuole Oral groove Cell mouth 50 µm Cilia

Micronucleus Food vacuoles Macronucleus

(a) Feeding, waste removal, and water balance.

Conjugation MEIOSIS Asexual reproduction

Haploid Diploid micronucleus Compatible micronucleus mates The original Diploid macronucleus micronucleus disintegrates.

MICRO- NUCLEAR FUSION

(b) Conjugation and reproduction.

Stentor Citofaringe Clade “SAR”: Rhizaria Macronúcleos

• Son células ameboides que usualmente poseen externamente conchas duras y perforadas, llamadas “testas”, a través de las cuales se extienden al exterior projecciones citoplásmicas 250 µm (pseudódopos) filamentosas. • Radiolarios, foraminíferos y Euplotes cercozoarios

Cirros

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Fig. 28-18 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

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Figure 28.UN06b

Rhizaria: Cercozoa Eukaryote Key Morphological Supergroup Major Groups Characteristics Specific Examples

Archaeplastida Red algae Phycoerythrin (photosyn- Porphyra • Protistas con células ameboides y thetic pigment) Green algae Plant-type chloroplasts Chlamydomonas, flageladas que poseen pseudópodos Ulva filamentosos Land plants (See Chapters 29 and 30.) Mosses, ferns, conifers, • Hábitats terrestres, marinos y flowering plants

ducleacuícolas Unikonta Amoebozoans Amoebas with lobe- Amoeba, Dictyostelium Slime molds shaped or tube-shaped • Mayormente heterótrofos (algunos Tubulinids pseudopodia Entamoebas parásitos y depredadores) Opisthokonts (Highly variable; see Choanoflagellates, Chapters 31–34.) nucleariids, animals, fungi

Figure 28.UN04 Archaeplastidia

• Incluye: – Algas rojas (Rhodophyta- mayormente multicelulares) Excavata • Clorofila A SAR clade

• Ficoeritrina: pigmento rojo que enmascara el verde de la clorofila Archaeplastida • Ficocianina es otro pigmento accesorio • Almidón florideano Red algae • Pared celular de celulosa y agar – Algas Verdes (Chlorophyta - unicelulares y multicelulares) Chlorophytes • Clorofila A y B; carotenoides Green algae • Almidón Charophytes • Pared celular de celulosa – Plantas (Viridiplantae) poseen cloroplastos con membranas internas y Land plants externas (“tilacoides”) • Clorofila A y B • Almidón Unikonta • Pared celular de celulosa • Plantas terrestres, Algas Rojas (Rhodophyta), y Algas Verdes (Chlorophyta) son monofiléticas

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• 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

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

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Figure 28.23 Algas verdes: Volvox y Ulva

− Flagella 1 µm Cell wall + Gamete − (n) + Nucleus

Zoospore Mature cell (n) FERTILIZATION Cross ASEXUAL SEXUAL section REPRODUCTION REPRODUCTION of cup- Zygote shaped (TEM) (2 n) chloroplast − +

+ − MEIOSIS Haploid ( n) Diploid (2 n)

Figure 24-21 Page 476

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Figure 28.UN05 Figure 28.UN06b

Eukaryote Key Morphological Supergroup Major Groups Characteristics Specific Examples

Excavata Archaeplastida Red algae Phycoerythrin (photosyn- Porphyra SAR clade thetic pigment) Green algae Plant-type chloroplasts Chlamydomonas, Archaeplastida Ulva Slime molds Land plants (See Chapters 29 and 30.) Mosses, ferns,

Tubulinids Unikonta conifers, flowering Entamoebas plants

Nucleariids Unikonta Amoebozoans Amoebas with lobe- Amoeba, Dictyostelium Fungi Slime molds shaped or tube-shaped Tubulinids pseudopodia Choanoflagellates Entamoebas Opisthokonts (Highly variable; see Choanoflagellates, Animals Chapters 31–34.) 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

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Hongos lamosos: Mycetozoa Algas verdes • Mycetozoa – no son hongos, se parecen por convergencia evolutiva • Dos linajes: plasmoidales y celulares

Pseudópodos

100 µm Ameba, nótese los pseudópodos y algas verdes atrapadas.

Hongos lamosos Plasmoidales Mycetozoa: 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

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Figure 28.26-2 Spores (n) FERTILIZATION Mycetozoa: Celulares Emerging amoeba ( n) SEXUAL Zygote REPRO- (2 n) • Hongos lamosos celulares: Solitary amoebas DUCTION 600 µm – Etapa alimentaria formada por células amiboidales (feeding stage) MEIOSIS (n) individuales ASEXUAL – En tiempos de escasez de alimento y humedad, se REPRODUCTION Amoebas congregan en un pseudoplasmodio migrante Aggregated (n) – Forman cuerpos fructíferos pedunculados que amoebas contienen esporas Fruiting Migrating aggregate bodies 200 µm (n)

Haploid ( n) Diploid (2 n)

Hongo lamoso celular Entamoebas (Dictyostelium discoideum ) • Amebas parasíticas de vertebrados y algunos invertebrados • Entamoeba histolytica ocasiona la disentería amebiana (tercera causante de muertes humanas por parásitocs eucariotas)

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Tubulínidos Importancia de protistas

• Amebozoarios con pseudópodos • protistas fotosintéticos (productores) suplen oxígeno a ecosistemas acuáticos lobulados o tubulares • Algunos son componentes del plankton- comunidad de • Heterótrofos que consumen bacterias y organismos microscópicos fotosintéticos en superficie de agua, incluye algas (diatomeas, dinoflagelados) y otros protistas (forrajeadores activos) cianobacterias que son la fuente de alimento- son el principio de la cadena alimentaria marina y agua dulce • Los protistas más comunes en suelos y • Algunos son parásitos patógenos-hasta fatal ej. Malaria medios ambientes marinos y • Alimentos algas rojas-agar, mantecado, pasta de diente dulceacuícolas • Algas pardas (marrón) sustancia en “marshmellow” • Digieren celulosa en intestino de polilla

Figure 28.23 Evolución RESULTS Choanoflagellates

Animals Unikonta • Plantas, animales y hongos Fungl Common Amoebozoans evolucionaron de protistas ancestor of all eukaryotes Diplomonads Excavata • Ancestro de plantas- posiblemente Euglenozoans

Algas verdes Alveolates Chromalveolata • Ancestro de animales- Stramenopiles posiblemente algún flagelado DHFR-TS Rhizarians Rhizaria gene • Ancestro de hongos- amebozoa fusion Red algae Green algae Archaeplastida

Plants

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Flagelo

Collar de microvellos Célula

tallo

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