REINO MNERA

U.E.P. Colegio Ideart

REINO MNERA

Captulo I

FUNDAMENTOS

TERICOS

REINO MNERA (Bacterias, Cianobacterias)

El Reino Mnera est formado por bacterias y cianobacterias (algas azules). Pueden vivir en diversos lugares, tales como agua o aire y en el interior de los animales y plantas como parsitos.

Los organismos que constituyen este reino son los ms pequeos y numerosos del planeta, carecen de membranas nucleares, plastos verdaderos, mitocondrias y flagelos avanzados. La mayora de ellos son unicelulares, se alimentan por absorcin, algunos son fotosintticos o quimiosintticos, la reproduccin es asexual, por fisin o por yemas, son inmviles o se desplazan.

El reino mnera, est integrado por los organismos procariotas unicelulares que son clulas que carecen de envoltura nuclear, cloroplastos y otros plstidos, mitocondrias y flaglos. Son unicelulares, pero a veces se presentan como filamentos u otros cuerpos superficialmente multicelulares.

Fig. 1 Estructura de una bacteria

Muchas bacterias pueden presentarflagelos generalmente rgidos, implantados en la membrana mediante uncorpsculo basal. Pueden poseer tambin fimbriasopilimuy numerosos y cortos, que pueden servir como pelos sexuales para el paso de ADN de una clula a otra.

Poseen ARN yribosomascaractersticos, para la sntesis de protenas y pared celular, que es rgida y con molculas exclusivas de bacterias.

ORGANIZACIN ESPECFICA

Existen dos divisiones del reino mnera llamadas dominios, estos dominios son: Arqueobacterias: no utilizan dixido de carbono ni oxgeno para producir energa. Hay metangenas, que viven de metano; termfilas, viven de calor extremo; y halfitas, viven de sal.

Eubacterias: Utilizan dixido de carbono y oxgeno para poder producir energa.

Caractersticas Generales Alimentacin: La efectan por medio de la absorcin, fotosintticos o quimiosintticos.

Movimiento: pueden ser inmviles o mviles.

Reproduccin: Asexual, Fisin, Yemas.

Anatoma: Muy pequeas. Carecen de ncleo verdadero, contiene el material gentico en forma de cido desoxirribonucleico, y carecen de los orgnulos citoplasmticos

Nutricin: Osmtrofa siempre. Obtencin del carbono: Hetertrofa (saprofita, parasita o simbitica) o auttrofa (por fotosntesis o quimisintesis).

Dependencia del oxgeno: Anaerobios, aerobios o microaeroflicos.

Caractersticas Diacrticas Tipo celular: procariota.

Asociaciones multicelulares: no. No tienen envuelta nuclear.

Ciclo de vida: haploide

Orgnulos con membrana: no.

Nutricin: Hetertrofa: saprofita, parsita; Auttrofa:

Cloroplastos: ausentes. fotosntesis, quimiosntesis.

Pared celular: Peptidoglucano

Respiracin: Anaerobia, Mecanismos de recombinacin aerobia y facultativa gentica: conjugacin, transduccin y

Tipo de vida: parsito, vida transformacin. libre o simbitica

IMPORTANCIA ECONMICA DEL REINO MNERA

Muchas bacterias son las responsables de varias enfermedades, pero tambin sirven para producir medicamentos por medio de un proceso de ingeniera gentica.

Son utilizadas en la produccin industrial de vitaminas, disolventes orgnicos, enzimas y productos alimenticios. La gente paga por estas vacunas medicamentos y vitaminas.

ORGANISMOS PERTENECIENTES AL REINO MNERA

El Reino de las Mneras incluye a todos los seres procariotas, con tamaos que van desde una a quince micras. Las caractersticas ms representativas de estos individuos son las siguientes: Carecen de ncleo.

El ADN es circular.

El citoplasma no est compartimentado

Generalmente aparece, rodeando a la clula, una pared celular protectora.

Rodeando a la bacteria puede aparecer una vaina mucilaginosa.

Los principales grupos dentro de este reino son:

Bacterias Algas cianofceas (Cianobacterias)

Bacterias Algas cianofceasLAS BACTERIAS

Los Procariotas son los organismos ms simples, mspequeosyms abundantes. Las Bacterias carecen de un ncleo organizado limitado por una envoltura nuclear. Notienen complejos cromosmicos como los de los eucariotas. A diferencia de los eucariotas, las bacterias nunca son verdaderamente pluricelulares.

Si bien algunas forman filamentos o masas celulares, estas uniones se deben a que sus paredes celulares logran separarse completamente despus de la divisin celular.

Los plasmodesmos entre estos conjuntos de clulas son muy raros, y slo ocurren en algunas especies decianobacterias. Las bacterias carecen de orgnulos delimitados por membranas pero tienen otras estructuras que juegan papeles similares.

La mayora de sus representantes son hetertrofas (no pueden producir su propio alimento), pero tambin hay algunas auttrofas (producen sin alimentos, por ejemplo a travs de la fotosntesis). Existen tambin bacterias aerobias es decir, que necesitan oxgeno para vivir, el requisito de anaerobios, que no pueden vivir en presencia de oxgeno, y anaerobios facultativos, que pueden vivir tanto en ambientes oxigenados como en ambientes no oxigenados.

La forma fsica de las bacterias pueden ser de cuatro tipos: cocos, bacilos, vibriones y espirilos. Los cocos pueden unirse y formar colonias. Grupos de dos cocos forman diplococos, alineados forman estreptococos y en grupos forman una infeccin de estafilococos. Por ser los seres vivientes ms primitivos en la Tierra, son tambin los que estn en mayor nmero.

Por ejemplo, en un gramo de tierra frtil pueden haber cerca de 2,5 mil millones de bacterias, en hongos 400.000 y en algas y protozoos entre 30.000 y 50.000.

Fig.2 Forma fsica de las BacteriasIMPORTANCIA DE LAS BACTERIAS

La importancia de las bacterias radica en el medio ambiente, as como cualquier ser vivo. Algunos papeles fundamentales son:

Descomposicin: Actan en el reciclaje de la materia, devolviendo al ambiente molculas y elementos qumicos para ser re-utilizados por otros seres vivos. Fermentacin: algunas bacterias se utilizan en las industrias para producir yogurt, queso, etc (lcteos). Industria farmacutica: para la fabricacin de antibiticos y vitaminas. Industria qumica: para la produccin de alcoholes como el metanol, etanol, etc. Gentica: mediante la alteracin de su ADN, podemos hacer productos de inters para los seres humanos, como la insulina. Determinacin de nitrgeno: permite eliminar el nitrgeno del aire y tirado en el suelo, que sirve como alimento para las plantas.REPRODUCCIN DE LAS BACTERIAS

La reproduccin de las bacterias se produce asexualmente, por divisin de hecho (fisin binaria o fisin), donde la clula bacteriana crece, duplicando su material gentico, y luego dividiendo la clula, dando lugar a otra bacteria, genticamente idntica a otro .

Las bacterias tambin pueden causar esporas en las condiciones ambientales desfavorables para la reproduccin (altas o bajas temperaturas, sustancias txicas, etc). Las esporas son pequeas clulas bacterianas, con una pared celular gruesa, escasa y material gentico.

Son capaces de permanecer miles de aos en estos ambientes con la esperanza de una condicin de mejora del medio ambiente.

Generalmente las bacterias se reproducen porbiparticin, como se muestra en la siguiente figura:

Fig. 3 Reproduccin de las Bacterias

Tras la duplicacin del ADN, que est dirigida por la ADN-polimerasa que se encuentra en los mesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias.

Pero adems de este tipo dereproduccin asexual, las bacterias poseen unos mecanismos dereproduccin sexual o parasexual, mediante los cuales se intercambian fragmentos de ADN.

Esta reproduccin sexual o parasexual, puede realizarse portransformacin, porconjugacino portransduccin. Transformacin: Consiste en el intercambio gentico producido cuando una bacteria es capaz de captar fragmentos de ADN, de otra bacteria que se encuentran dispersos en el medio donde vive.

A continuacin ver figura.

Fig. 4 Proceso de transformacin en la reproduccin de bacterias

Conjugacin: En este proceso, una bacteria donadora F+ transmite a travs de un puente o pili, un fragmento de ADN, a otra bacteria receptora F-. La bacteria que se llama F+ posee unplasmido, adems del cromosoma bacteriano.

Se puede ver en la siguiente figura:

Fig. 5 Proceso de conjugacin en la reproduccin de bacterias

Transduccin:En este caso la transferencia de ADN de una bacteria a otra se realiza a travs de unvirus bacterifago, que se comporta como unvector intermediarioentre las dos bacterias.

Tambin podemos ver el proceso en la siguiente figura:a, el virus se acopla a la bacteria

b., el virus rompe la pared bacteriana

c, el virus inyecta su ADN

Fig. 6 Proceso de transduccin en la reproduccin de bacterias

METABOLISMO BACTERIANO

En contraste con los organismos superiores, las bacterias exhiben una gran variedad de tiposmetablicos.La distribucin de estos tipos metablicos dentro de un grupo de bacterias se ha utilizado tradicionalmente para definir sutaxonoma, pero estos rasgos no corresponden a menudo con las clasificaciones genticas modernas.

El metabolismo bacteriano se clasifica con base en tres criterios importantes: el origen delcarbono, la fuente deenergay losdonadores de electrones. Un criterio adicional para clasificar a los microorganismos que respiran es elreceptor de electronesusado en la respiracin.Bacterias hetertrofas

La mayora de las bacterias son hetertrofas, que no pueden fabricar compuestos orgnicos a partir de sustancias inorgnicas simples, pero pueden obtenerlos decompuestosorgnicos de otrosorganismos.

Destacan los saprfitos, que obtienen sus nutrientes a partir de materia orgnica muerta.

Bacterias fotosintticas

Hayalmenoscincogrupos: Cianobacterias

Bacteriasverdesdelazufre

Bacteriasprpurasdelazufre

Bacteriaspurpreasnosulfreas

Prochloron

A igual que las plantas las bacterias fotosintticas contienen clorofila. Las cianobacterias y Prochloron contienen clorofila a, la misma que los eucariotas fotosintticos.

Las clorofilas de otros grupos de bacterias fotosintticas difieren en varios aspectos de la clorofila, pero con igual estructura bsica: bacterioclorofila, siendo el dador de electrones el compuesto de azufre y la fotosntesis es anaerobia.

Bacterias quimioauttrofas

Obtienenlaenerganecesariaparasusreaccionesdesntesismediantelaoxidacindemolculasinorgnicascomoelnitrgeno,elazufreycompuestosdehierro,obiendela oxidacin de hidrgeno gaseoso. Su fuente de carbono tambin es el dixido de carbono. Arqueobacterias

Son bacterias metanognicas. Son anaerobias estrictas, comunes en los tractos digestivosdel ganado vacunoy otrosrumiantes,as como en las profundidadesmarinas. Algunas de ellas producen metano a partir de dixido de carbono e hidrgeno yobtienenenergaotras son capaces dereducirel azufreambientalparaformarsulfurodehidrgeno.

Fig. 7 Filamento (una colonia) de cianobacteriafotosintticaCRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS BACTERIAS

Lasbacteriasson microorganismos constituidos por una sola clula. Es seguro que nadie las ve, las huele o las siente pero estn escondidas en todos lados: en el agua, en el aire, en el suelo, sobre y dentro de las personas, en los animales e incluso en la cocina y utensilios con los cuales preparamos la comida.

Son tan pequeas que para verlas es necesario un microscopio.

Algunas son bastante inofensivas, incluso algunas son beneficiosas, como las que se utilizan en la fabricacin de queso o yogur. Otras producen la alteracin de los alimentos y finalmente existe un grupo de bacterias llamadaspatgenas; es decir, capaces de producir enfermedades.

Para desarrollarse, las bacterias necesitan:1) Temperatura adecuada

2) Nutrientes

3) Humedad

4) Acidez (pH)

5) Tiempo suficiente

Fig. 8 Staphylococcus aureaus, peligrosa bacteria patgenaTemperatura adecuada

Las bacterias responsables de las Enfermedades Transmitidas por los Alimentos (ETA) tienen una temperatura ptima de crecimiento de 37 C. Pese a todo, pueden crecer a una velocidad considerable en un rango de temperatura que se halla entre los5 C y 65 C.

A este rango de temperatura se lo conoce comozona de peligro. Fuera de este rango su capacidad reproductora se ve muy disminuida.

A 100 C (ebullicin) las bacterias comienzan a morir y por debajo de 5 C (refrigeracin) su crecimiento es ms lento; a los 0 C (congelacin) quedan en estado latente pero no mueren.

Nutrientes

Las bacterias, como todos los seres vivos, necesitan alimentarse para poder desarrollarse. Prefieren alimentos con un alto contenido de protenas y humedad tales como carnes rojas, pollos, pescados o productos lcteos. Estos alimentos son conocidos con el nombre dealimentos de alto riesgo.Humedad

Cuando se habla de la disponibilidad de agua en un alimento, se est hablando del agua que se encuentra libre en el mismo y es necesaria para que las bacterias se multipliquen. Esta agua "no comprometida" con ningn nutriente recibe el nombre deactividad de agua(aw) y en los alimentos del comercio se indica con un nmero que va desde 0 hasta 1.

Cuanto ms cercano a cero es ese valor, menos disponible est el agua para las bacterias y mayor tiempo durar el alimento sin deteriorarse.

Acidez (pH)

El pH de un alimento es la medida de su acidez o alcalinidad (por ejemplo, el jugo de limn es cido y el bicarbonato de sodio, bsico o alcalino). El agua tiene un pH neutro de 7. La mayora de los alimentos tiene un pH de alrededor de 7 o menos.

Fig. 9 Graduacin o escala de pHLa mayora de las bacterias patgenas (dainas) crecen en alimentos de pH neutro a alcalino. Por ello, cuando el alimento tiene un pH de 7 o mayor es muy susceptible a la contaminacin bacteriana.

Generalmente, en los alimentos que poseen un pH menor de 4,5 no se desarrollarn bacterias patgenas. El alimento se conserva mejor pero debe tenerse en cuenta que es ms susceptible a daos por hongos y/o levaduras. Esto ocurre por ejemplo con los pickles y los jugos de frutas ctricas.Tiempo

Algunas bacterias son capaces de multiplicarse por dos en solo 10-20 minutos, si se les proporciona las condiciones ptimas de nutrientes, humedad, pH y calor.

Si se les da el tiempo suficiente, un pequeo nmero inicial de bacterias puede multiplicarse a tal punto que pueden llegar a causar unaETA (Enfermedad Transmitida por Alimentos). Por lo tanto, es esencial que los alimentos de alto riesgosolo permanezcan en lazona de peligroel tiempo estrictamente necesario.

MOVIMIENTO DE LAS BACTERIAS

Los flagelos bacterianos son filamentos helicoidales, extracelulares, que se mueven rotando, como tornillos, generalmente en el sentido contrario a las agujas del reloj. Las bacterias pueden tener uno o mltiples flagelos con disposiciones particulares.

Las Arqueobacterias tambin pueden poseer flagelos, que aunque parecen similares a los de las bacterias son diferentes en detalles importantes y por tal razn son considerados organelos no homlogos.

El flagelo eubacteriano es una de las estructuras procariotas ms complejas. En su estructura anatmica se pueden distinguir tres partes o subestructuras: Filamento: constituido de subunidades de flagelina, parte perifrica distal del flagelo que est conectado a un corto segmento curvado denominado,

Codo o gancho: estructura de unin entre filamento

Corpsculo basal: este corpsculo basal est inmerso en las envolturas bacterianas (membrana citoplasmtica y pared) y consta esencialmente de un cilindro que ensarta 1 o 2 parejas de anillos.

Este corpsculo basal tiene varias funciones: Anclar el flagelo a las envolturas bacterianas.

Suministrar el mecanismo del movimiento (un motor rotatorio que puede girar en ambos sentidos)

Se puede apreciar en la siguiente figura:

Fig. 10 Movimiento de las bacterias

El filamento flagelar es una estructura cilndrica fina, hueca y rgida que tiene un papel pasivo durante el movimiento flagelar, actuando de manera anloga a la hlice de un barco.

El filamento es hueco dejando en su interior un canal de unos 3nm, en el extremo de este existe un capuchn formado por un pentmero de una protena distinta.

Especies diferentes de bacterias tienen nmeros y disposiciones especficas de los flagelos: Las bacterias Monotricas poseen un solo flagelo.

Las bacterias Lofotricas tienen mltiples flagelos cercanos unos a otros y localizados en el mismo polo de las superficie bacteriana. Esto asegura su funcionalidad en el movimiento unidireccional del microorganismo.

Las bacterias Anfitricas tienen un par de flagelos localizados cada uno en uno de los polos de la estructura bacteriana. Solamente uno de ellos se mueve en un momento dado, confiriendo a la bacteria la capacidad de cambiar con rapidez la direccin de sus movimientos.

Las bacterias Peritricas tienen mltiples flagelos que se proyectan en todas las direcciones, segn la siguiente figura.

Fig. 11 Mltiples flagelos entre bacterias

IRRITABILIDAD EN LAS BACTERIAS

Los seres vivos tienen la capacidad de responder a una variedad de estmulos tanto del medio exterior como del medio interno. Esta capacidad de respuesta se denomina irritabilidad, porque es diferente a otro tipo de respuestas que se observan en la naturaleza.

La irritabilidad se manifiesta en todos los seres vivos por igual, desde las bacterias hasta los seres humanos. Sin embargo, las respuestas que puede manifestar el ser humano, son muy diferentes a las respuestas que puede emitir una bacteria. La diferencia est en dos cosas, en la cantidad de respuestas posibles y en la complejidad de las mismas.

Generalmente las respuestas de las bacterias se traducen en cambios de la velocidad de divisin celular, los vegetales suelen responder con cambios en sus procesos fisiolgicos o leves cambios de direccin en el crecimiento del tallo o las races, algunos invertebrados simples lo hacen con movimientos para acercarse o alejarse del estmulo, y en el caso nuestro, las respuestas pueden ser tan complejas como la risa o la envidia. Toda esta amplia gama de respuestas, son ejemplos de irritabilidad.

MECANISMOS ADAPTATIVOS DE LAS BACTERIAS

Los organismos unicelulares no poseen sistemas de coordinacin e integracin orgnica, porque apenas estn formados de una clula, pero aun as poseen formas bsicas de irritabilidad. Las bacterias son capaces de acomodar su metabolismo frente a la presencia de distintas fuentes de energa o de acelerar o disminuir la velocidad de la reproduccin de acuerdo a las condiciones del medio.

Los protistas (protozoos y algas unicelulares) pueden alejarse o acercarse frente a la presencia de determinados estmulos. Los paramecios se alejan de la luz, mientras que las euglenas y algas unicelulares se acercan a ella, la mayora de los protozoos se alejan del lugar donde se ech una gota de limn, otros se acercan al polo negativo de una pequea corriente elctrica, etc.

Todas estas son respuestas adaptativas que les permiten sobrevivir en el medio donde viven.

MECANISMOS HOMEOSTTICOS DE LAS BACTERIAS

Investigadores de laUniversidad de Princeton, en Estados Unidos, han demostrado por primera vez que las bacterias no slo reaccionan a los cambios que se dan en su entorno sino que, adems, los anticipan y se preparan para ellos.

Este descubrimiento desafiara la idea actual de que slo los organismos con un sistema nervioso complejo pueden adaptarse a modificaciones ambientales antes de que stas se produzcan, es decir, prever lo que suceder.

Segn declar el director de la investigacinSabed Tavaoie, en un comunicadoemitido por dicha universidad, lo que se ha descubierto supone la primera evidencia de que las bacterias pueden utilizar las seales que perciben de su entorno para inferir a partir de ellas acontecimientos futuros. Tavaoie es profesor de biologa molecular y ha trabajado en esta investigacin con otros dos cientficos:Ilias Tagkopoulosy Yir-Chung Liu.

Para el estudio, se realizaron por un lado pruebas de laboratorio que demostraron el fenmeno, y tambin una serie de simulaciones informticas que explicaran de qu forma la red gentica y las protenas de especies microbianas pueden evolucionar con el paso del tiempo para generar un comportamiento tan complejo. Ambas lneas de investigacin sirvieron para demostrar que redes bioqumicas simples pueden llevar a cabo sofisticadas tareas, segn Tavazoie.

Los cientficos explican en un artculo aparecido enScience, que el marco homeosttico (de homeostasis, que es la tendencia del sistema a conservar la estabilidad interna) ha dominado en la comprensin de la fisiologa celular. Sin embargo, los cientficos se cuestionaron si la homeostasis poda explicar, por s sola, las respuestas microbianas a los estmulos ambientales, por lo que decidieron investigar la capacidad de las redes intracelulares de comportarse con prediccin.

De esta forma, descubrieron que la homeostasis no es todo lo que ocurre en estos organismos. Este descubrimiento, adems de verter luz en algunas de las cuestiones ms profundas de la biologa, podra ayudar a los cientficos a comprender cmo mutan las bacterias para desarrollar la resistencia a los antibiticos o para desarrollar bacterias especializadas con fines tiles, como limpiar la contaminacin medioambiental.

En el caso de los antibiticos, las bacterias se vuelven resistentes a stos gracias a su gran capacidad de adaptacin, que les permite desarrollar mecanismos de resistencia que inhiben la accin de los medicamentos. Esta resistencia bacteriana constituye un grave problema para la salud pblica, y obliga al desarrollo y utilizacin de nuevos agentes antibacterianos, ms costosos y a veces ms txicos que los empleados habitualmente.ALGAS CIANOFCEAS(Cianobacterias)

Las cianofceas, tambin llamadas cianfitas o cianobacterias, son un filo de mneras microorganismos procariticos, puesto que carecen de membrana nuclear. Tambin se llaman cianofceas o algas verde-azuladas, debido a que poseen sustancias fotosintticas del tipo de la clorofila y ficocianina, un pigmento de color azulado. Como pueden realizar la fotosntesis, desprenden oxgeno.

Las cianobacterias son organismos uni o pluricelulares. Tras su reproduccin, es frecuente que las clulas hijas queden unidas por filamentos. Tienen una pared celular similar a la de las bacterias. En el citoplasma se distingue una zona central o centroplasma, donde se halla el ADN, y otra perifrica o cromoplasma, donde estn los corpsculos con los pigmentos. Las algas cianofceas viven en ambientes acuticos. En algunos casos viven sobre rocas y rboles, y las hay tambin que habitan en aguas termales, soportando temperaturas de hasta 90C. Tambin pueden vivir en simbiosis con hongos, formando lquenes. Con el norme de Estromatolitos se designan las estructuras nodulares irregulares, ramificadas con frecuencia, ms normalmente cilndrica, de configuracin lamlico-concntrica. Se las encuentra con frecuencia en las formaciones calcreas del primer precmbrico, en el proterozoico, siendo menos frecuentes en las formaciones paleozoicas y escasas entre el Paleozoico y la actualidad.

Fig. 12 Algunas imgenes de cianobacterias

IMPORTANCIA BIOLGICA DE LAS CIANOBACTERIAS

Las cianobacterias son organismos antiguos que se caracterizan por conjugar el proceso de la fotosntesis oxgenica con una estructura celular tpicamente bacteriana. Al ser responsables de la primera acumulacin de oxgeno en la atmsfera, las cianobacterias han tenido una enorme relevancia en la evolucin de nuestro planeta y de la vida en l.

En la actualidad presentan una amplia distribucin ecolgica, encontrndose en ambientes muy variados, tanto terrestres como martimos, e incluso en los ms extremos, siendo la foto autotrfia, con fijacin de CO2 a travs del ciclo de Calvin, su principal forma de vida, y contribuyendo de manera importante a la productividad primaria global de la Tierra.

Muchas cianobacterias son capaces de fijar el nitrgeno atmosfrico, siendo, a su vez, capaces de hacerlo en condiciones de aerobiosis (de hecho, ciertas cianobacterias representan los mayores fijadores en amplias zonas ocenicas contribuyendo de forma importante a la cantidad total de nitrgeno fijado en vida libre).

La existencia conjunta de la fotosntesis y de la fijacin de nitrgeno ha requerido el diseo de estrategias que hagan posible el funcionamiento de ambos procesos antagnicos desde el punto de vista de sus requerimientos ambientales. Entre tales estrategias la separacin en el tiempo o en el espacio de ambas funciones permite el desarrollo normal de la clula en condiciones de bajos niveles de nitrgeno combinado.

En este sentido, merece particular mencin la capacidad de algunas especies filamentosas de desarrollar unas clulas llamadas heterocistos, enormemente especializadas en la fijacin del nitrgeno en ambientes aerbicos.

ORGANIZACIN ESPECFICA DE LAS CIANOFCEAS

Lasbacteriasaparecieronenlatierrahaceaproximadamente3500millonesdeaos,fueronprecisamente un grupo de bacterias que antes se conocan como algas azul verdosas, las que hace 2000 millones de aosprodujeron uno de los cambios ms importantesen nuestro planeta; el aumento de oxgeno en la atmsfera (de menos de 1% a 20%).

Todo ello, posibilit la evolucin de muchas otras formas de vida.En la actualidad al confirmarse que pertenecen al reino mnera son conocidas como cianobacteriaso bacterias azul-verdosas. Comprende las clases de las hormogonales,camesifneasycroococales.REPRODUCCIN DE LAS CIANOBACTERIAS

La reproduccin es asexual, por biparticin, o por fragmentacin de filamentos dando origen a hormogonios que se separan de los filamentos originales y se mueves deslizndose. Algunas experiencias parecen confirmar que existen fenmenos que implican la recombinacin de material gentico, al igual que en las bacterias.

Fig. 13 Ciclo reproductivo de la cianobacterias

Los distintos tipos de reproduccin asexual son: Biparticin: divisin mittica de una clula dando lugar a dos idnticas.

Fragmentacin: un filamento se fracciona dando lugar a dos filamentos ms pequeos.

Por necridios: una clula del filamento se muere y su degradacin supone que el filamento se rompa en dos.

Por homogonios: agrupaciones de clulas de un filamento se independizan para dar lugar a otro nuevo.

Por endoesporas: se producen varias divisiones celulares bajo la cubierta de una membrana, de manera que quedan todas agrupadas. Al desprenderse al exterior, se desarrolla el organismo.

Por exosporas: una clula se somete a una estrangulacin de su membrana citoplasmtica hasta que este se separa y forma una clula pequea.

Por acinetos: en condiciones desfavorables, parte del filamento se transforman en acinetos, y pueden volver a germinar posteriormente. Por homocistes: parte del filamento forma una vaina con una estructura ramificada dentro, que se puede desprender del filamento y formar una nueva colonia de individuos.METABOLISMO DE LAS CIANOFCEAS

Las algas cianofceas, o algas azul verdosas, son individuos procariotas que pueden vivir solos o en colonias filamentosas. El tamao celular es grande, de 5 a 50 micras. Presentan pared celular y vaina gelatinosa en torno a esta pared. No poseen flagelos y su movimiento celular se realiza porreptacinsobre un sustrato slido y hmedo.

Contienen, adems de clorofila, un pigmento azulado llamado ficocianina. Estas presentes en suelos y aguas dulces o saladas. A veces colonizan ambientes extremadamente inhspitos. Algunos convierten el nitrgeno atmosfrico en compuestos que los vegetales aprovechan. Ciertas especies producen metablicos secundarios txicos (ej. Fosfato orgnico letal) que son liberados de las clulas en el trato digestivo de los animales al beber agua.

Algunas son unicelulares adheridas por un limo o dentro de una capsula. Las que forman cadenas de clulas (tricomas) que pueden deslizarse, suelen tener clulas especiales donde ocurre la fijacin del nitrgeno molecular (heterocistos) y clulas de reposo (acinetos) ej. Nostoc, o carecer de ellas. Ej. Oscillatoria.

Los gneros Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis y Nodularia contienen especies toxicas. En cambio el gnero Spirulina es comestible y apreciado por el alto tenor de protenas. Las cianobacterias tambin pueden convivir en simbiosis con las plantas, debido a su capacidad de fijar nitrgeno molecular, por ej. Anabaena en las cavidades dorsales de las hojas del helecho acutico.

Fig. 14 Algunos tipos de cianobacterias

ESTRUCTURA CELULAR DE LAS CIANOBACTERIAS

Presentan diversidad de formas: unicelulares (como Gloeocapsa), pluricelulares filamentosas como Spirulina, filamentosas ramificadas (como Stigonema), no ramificadas (como Oscillatoria), con heterocistes (clulas vegetativas diferenciadas que se encuentran regularmente a los largo de un filamento o en un extremo del mismo).

La pared celular es semejante a la pared celular de las bacterias gran-negativas, no contienen celulosa pero es muy resistente debido a la presencia de polisacridos unidos a polipptidos. Adems secretan una sustancia mucilaginosa que les confiere la defensa contra predadores ya que puede ser toxica. Por otra parte une grupos de clulas formando filamentos (cianobacterias filamentosas). Algunas especies forman clulas especiales con pared exterior engrosada (acinetos) que les permite permanecer latentes cuando las condiciones ambientales son desfavorables (sequia, oscuridad, congelacin). Estos acinetos se rompen durante la germinacin para dar paso a la formacin de nuevos filamentos vegetativos.

La membrana plasmtica puede presentar invaginaciones o mesosomas parecidos a los de las bacterias gram positivas, la membrana celular contiene cidos grasos con dos o ms enlaces dobles en la cadena hidrocarbonada a diferencia de los dems procariontes que poseen cidos grasos saturados.

El protoplasma (citoplasma), separado en cromoplasma (perifrico y pigmentado) y centroplasma (central, granuloso e incoloro).

El nucleoplasma contiene el ADN puede aparecer en firma de pequeos grnulos, puede aparecer granos volutina, cianofina y ribosomas. Los pigmentos que se encuentran en el citoplasma son: clorofila a, c, carotenoides, focixantina, ficocianina C, de color azul, ficocianobilina, ficoeritrina C, de color rojo, ficoeritrobilina entre otros.

CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS CIANOBACTERIAS

Las cianobacterias son frecuentes formadoras de floraciones en aguas continentales eutrofizadas (especialmente con altos niveles de nitrgeno y fsforo), siendo indicadores del deterioro de la calidad ambiental. Algunas especies de este grupo (Microcystis spp, Anabaena spp, Aphanizomenon spp) desarrollan floraciones fcilmente visibles debido a que las clulas se acumulan en la superficie de la columna de agua, formando una capa densa de algunos centmetros de espesor y de un color verde flor caracterstico.

Estas especies ascienden a la superficie en un lapso de minutos a horas cuando la columna de agua se estabiliza, debido a la presencia de vacuolas de gas protoplasmticas. Dicha estabilidad se da en condiciones de vientos menores a 3 m s-1, de modo que en menos de 24 h un ambiente turbulento pasa a un estado estable y permite la acumulacin de la floracin en la superficie (Margalef, 1981; Reynolds & Walsby, 1975; Reynolds, 1987). Las floraciones de otras cianobacterias (Planktothrix spp, Oscillatoria spp, Planktolyngbya spp) no se acumulan en la superficie sino en niveles ms profundos y menos iluminados (Reynolds et al., 1983), o permanecen dispersas en la columna de agua, por lo que no siempre son visibles a simple vista.

Durante las floraciones se incrementan las interacciones entre las algas y otros microorganismos de su entorno o ficosfera (Paerl, 1988). Algunos de stos pueden ser patgenos y estn representados por bacterias, hongos, ciliados y ameboides que se sitan dentro de las colonias, en las vainas de los filamentos, en las cpsulas o en los microambientes formados por la agrupacin de organismos. Las floraciones de algunos gneros algales (Microcystis, Anabaena y Aphanizomenon) se caracterizan porque los organismos se agrupan formando grandes unidades coloniales.

Las interacciones pueden ser azarosas e inespecficas como en el caso de bacterias y amebas encontradas en el muclago de M. aeruginosa. O pueden ser muy especficas como la asociacin entre Pseudomonas aeruginosa y los heterocistos (clulas especializadas para la fijacin de nitrgeno atmosfrico) de Anabaena oscillarioides. Si bien estas asociaciones son mutuamente beneficiosas entre los organismos planctnicos, pueden tornarse nocivas para organismos de niveles superiores, ya sea por consumo o contacto.

Causas

Los factores que favorecen el desarrollo de floraciones de cianobacterias, as como sus efectos, se resumen en la siguiente figura. Para crear las condiciones favorables al desarrollo de una floracin basta con que estn presentes algunos y no todos los factores mencionados, dependiendo de las caractersticas naturales de los sistemas acuticos.

Los procesos asociados a actividades humanas ms relevantes que determinan las floraciones son: Los aportes puntuales, provenientes de aguas residuales domsticas o industriales no tratadas, que son vertidas directa o indirectamente a los sistemas acuticos.

Los aportes difusos provenientes de aguas de escorrenta debido al lavado de suelos de reas cultivadas y fertilizadas, de suelos deforestados o de campos con ganadera (ya sea extensiva, tambos, etc.).

La aridez de regiones prximas o dentro de la cuenca hidrogrfica, o los efectos similares debidos a suelos sin vegetacin.

El manejo de los flujos de salida (manejo de las compuertas de las represas) mediante el cual es posible regular el tiempo de residencia del agua en los embalses.

Fig. 15 Diagrama simplificado de los factores que determinan las causas de las floraciones de cianobacterias y los efectos de stas sobre los sistemas acuticos, su biota y sus potenciales usos

Entre las causas que favorecen y controlan el desarrollo de floraciones se destacan: La carga excesiva de nutrientes en el agua, principalmente de nitrgeno (N) y fsforo (P). El incremento de la intensidad luminosa propia de primavera y verano.

El aumento de la temperatura del agua por sobre los 20 C favorece el desarrollo de las cianobacterias, ya que incrementa las tasas de crecimiento y de reproduccin celular.

Los sistemas acuticos con altos tiempos de residencia del agua favorecen el desarrollo de floraciones.

La turbulencia, que generalmente est asociada a la presencia del viento, determina una disminucin de la transparencia del agua por aumento de la turbidezNUTRICIN DE LAS CIANOBACTERIAS

Las cianobacterias son capaces de realizar fotosntesis. Algunas contienen pigmentos que les permiten usar la luz como fuente de energa mediante un proceso llamado fotosntesis, otras dependen de compuestos orgnicos como fuente de energa, y algunas pueden usar incluso compuestos qumicos inorgnicos como combustible para realizar los procesos celulares.

MOVILIDAD DE LAS CIANOBACTERIAS

Los gneros Oscillatoria, Spirulina y Rivularia presentan movimiento. Las especies planctnicas, se caracterizan por poseer vesculas de gas en su citoplasma que son las encargadas de mantener el organismo en flotacin para ubicarse en la zona de mxima iluminacin.

Algunas han adquirido estructuras especiales, como esporas, para mejorar la supervivencia. Tanto los ambientes aerbicos (que contiene O2) como los anaerbicos pueden ser habitados por distintas especies de cianobacterias.

IRRITABILIDAD DE LAS CIANOBACTERIAS

Son las respuestas de los seres vivos, de tipo adaptativas, es decir, tienen un valor desde el punto de vista de la sobrevivencia o de la integridad del organismo.

En este sentido, a las respuestas adaptativas se les reconocen tres caractersticas relevantes:

a) permiten a los organismos adaptarse a las condiciones del medio ambiente,

b) pueden ser distintas para un mismo tipo de estmulos, y tercero,

c) son ajustadas a la intensidad del mismo.MECANISMOS ADAPTATIVOS DE LAS CIANOBACTERIAS

Las algas verdeazuladas son capaces de resistir una amplia variedad de condiciones ambientales, desde hbitats de agua dulce o marina, hasta terrenos nevados y glaciares. As mismo pueden sobrevivir y prosperar con temperaturas muy altas.

Las algas verdeazuladasse encuentran en hbitats diversos de todo el mundo. Abundan en la corteza de los rboles, rocas y suelos hmedos donde realizan la fijacin de nitrgeno.

Algunas coexisten en simbiosis con hongos para formar lquenes. Cuando hace calor, algunas especies forman extensas y, a veces, txicas floraciones en la superficie de charcas y en las costas.

En aguas tropicales poco profundas, las matas de algas llegan a constituir unas formaciones curvadas llamadas estromatolitos, cuyos fsiles se han encontrado en rocas formadas durante el precmbrico, hace ms de 3.000 millones de aos.

Fig. 16 Adaptabilidad de las cianobacterias

MECANISMOS HOMEOSTTICOS DE LAS CIANOBACTERIAS

Los distintos grupos de algas estn adaptados para desarrollarse bajo diversas condiciones del medio y, poresa razn, pueden sobrevivir en losambientes ms rigurosos.

La fotosntesis necesita anhdrido carbnico para poder llevarse a cabo, las plantas lo toman del aire para llevar a cabo su metabolismo a travs del ciclo de Calvin, almismo tiempo necesitan agua. Pero en las algas, al realizar la fotosntesis no disponen del CO2 de manera directa sino que tiene que difundir a travs delagua, por ello estas acumulan CO2 que van utilizando segn sus necesidades, la acumulacin larealizan bajo la forma debicarbonato, elcual al descomponerse proporciona el CO2 y agua.

Algunos helechos durante el da realizan la fotosntesis y por la noche toman el CO2 que lo almacenan como cido mlico, el cido mlico es aprovechado posteriormente como fuente de CO2.Cuando la temperatura es muy alta, la planta degrada productos propios para obtener el agua que necesita, realizado mediante el proceso defoto respiracin Las algas acuticas son uno de los organismos de plantas ms simples de nuestro planeta. Si lavida evolucion desde las bacterias a lasplantas, desde las criaturas marinas a las terrestres, las algas probablemente son los puntos de apoyo primitivos en el proceso evolutivo. Las algas acuticas demuestran propiedades que seencuentran en la vida animal yvegetal, incluyendo la capacidad de adaptarse a suentorno.

Adaptacin medioambiental

Las algas acuticas demuestran una adaptacin foto sensitiva y cosmtica por todo el ocano. Si las algas seoriginaron de una nicavariedad, las evolucin es medio ambientales han forzado la adaptacin de algas de color rojo, marrn, amarillo y verde que cada unase mezcla con losalrededores de suentorno. Estaadaptacin ayuda a las algas a evitar consumirse por completo por las especies de peceslocales.Adaptacin qumica interna

En un experimento de investigacin llevado a cabo en el rea de San Francisco, se tomar mltiples muestras de varias especies de algas deagua contaminadas y no contaminadas. Las pruebas demostraron que las algas que residan en aguas contaminadas sehaban adaptado internamente y producanvariaciones qumicascomo parte del proceso de adaptacin. Estas plantas cambiaron sucomposicin fsica y qumicamente para adaptarse a los contaminantes del agua.

Interaccin con la competicin

Como el camalen lagarto que cambia de color para mezclarse con sus alrededores, las variedades de algas individuales han demostrado la capacidad de adaptarse de forma excepcional a entornos individuales para mezclarse con ellos o vencer los retos de su entorno. En un escenario de arrecife de coral, las algas se vuelven muy regenerativas.Adaptacin reproductiva

La reproduccin asexual permite a una planta o animal reproducirse por s mismo y sobrevivir en entornos muy competitivos. La reproduccin sexual requiere un macho y una hembra de la especie para proporcionar los elementos necesarios de una fase de regeneracin completa. Por ejemplo, los mamferos necesitan un huevo hembra para que el esperma de un macho lo fertilice y crear una vidanueva.

Las algas acuticas han adaptado la capacidad de reproducirse asexual y sexualmente. La reproduccin asexual se lleva a cabo a travs de lafragmentacin. La planta deja caer lasesporas que se pueden plantar por smismas y crecer. La reproduccin sexual sucede cuando los gametos de dos especies se encuentran para formar una espora llamada singamia, que luego produce y libera semillas de alga, clulas maduras que se pueden plantar, crecer o reproducir por ellas mismas.93