En este artículo hablaremos de las estructuras celulares en las algas con la ayuda de diagramas.

I. Pared celular:

La pared celular de la mayoría de las algas es celulósica. También contiene hemicelulosa, mucílago, pectina y otras sustancias como ácido algínico, fucoidina, fucina, carbonato de calcio, sílice, etc. en diferentes combinaciones en diferentes grupos de algas. Los estudios de microscopía electrónica revelan que la pared celulósica está compuesta por microfibrillas de celulosa de grosor variable que permanecen orientadas de forma variada en una matriz granular.

La pared celular de las diatomeas está silicificada y muestra estructuras secundarias características. En las Cianofíceas, la pared celular está compuesta por mucopeptido que consiste principalmente en un péptido de pocos aminoácidos unido covalentemente a amino azúcares, glucosamina y ácido murámico.

Este complejo muco está también presente en la pared celular de las bacterias. Una pared celular verdadera está ausente en ciertas algas como Gymnodinium y Pyramimonas. En su lugar, poseen una membrana limítrofe conocida como pellícula.

II. El protoplasto:

El contenido protoplásmico de una célula se denomina protoplasto. El protoplasto de las algas eucariotas está rodeado por un límite externo lipoproteico, llamado membrana celular, y consiste en uno o más núcleos generalmente esféricos o elipsoidales y citoplasma.

La membrana celular está formada por lípidos y proteínas y es de naturaleza fluida mosaica como todos los demás sistemas de membranas biológicas. Es muy fina y elástica y selectivamente permeable. Controla el paso de materiales dentro y fuera de las células.

En todas las algas eucariotas (Chlorophyceae etc.), el núcleo es un cuerpo esférico o elíptico bien organizado. Permanece rodeado por una membrana nuclear distinta. La cara interna está ocupada por un retículo de cromatina incrustado en una matriz llamada cariografía. La membrana nuclear tiene dos capas. La membrana externa es continua con el retículo endoplásmico.

Cada núcleo contiene uno o más nucléolos o endosomas. El número de nucléolos varía en las diferentes algas. Puede ser uno, dos o más. Los cromosomas pueden tener un centrómero localizado o difuso. El número de cromosomas varía de una especie a otra: el número más bajo es n=2 (por ejemplo, Porphyra linearis), mientras que el más alto es n=592 (Netrium digitali).

En las células de las algas eucariotas hay orgánulos celulares unidos a la membrana como los cloroplastos, las mitocondrias, el aparato de golgi, el retículo endoplásmico y, en algunos casos, el punto ocular o el estigma.

En las células de las algas procariotas (miembros de la Cianofícea), el núcleo no está limitado por ninguna membrana. En su lugar, el protoplasto está diferenciado en el cromoplasma periférico externo que contiene pigmentos fotosintéticos y un centroplasma interno incoloro donde el material genético no se encuentra dentro del núcleo limitado por una membrana y las hebras de ADN no se combinan con las histonas para formar cromosomas.

Así el centroplasma representa el núcleo incipiente en las Cianofíceas. El núcleo en las Dinophyceae tampoco es verdaderamente eucariota, aunque está unido a una membrana, pero los cromosomas y el aparato mitótico están ausentes. El citoplasma de las células de las algas se divide en orgánulos celulares y citosol.

1. El cloroplasto:

Los cloroplastos son la característica más destacada de las células de las algas. Llevan los pigmentos fotosintéticos. Es una estructura de doble membrana.

Se conocen varias formas de cloroplastos en diferentes tipos de algas, de las cuales se reconocen generalmente ocho tipos principales: en forma de copa (por ejemplo, Chlamydomonas y Volvox), discoide (por ejemplo, Chara, Vaucheria y diatomeas céntricas), parietal (por ejemplo, Chaetophorales, Phaeophyceae, Rhodo- phyceae, muchas Chrysophyceae y diatomeas pinnadas), en forma de faja o en forma de C (por ejemplo, Ulothrix), en forma de espiral (por ejemplo, Spirogyra), reticulado (por ejemplo, Oedogonium, Hydrodictyon y Cladophora), estrellado (por ejemplo, Zygnema) y acanalado (por ejemplo, Volvocales). La estructura básica del cloroplasto es casi similar en todo el reino vegetal.

Hay tres regiones estructurales principales en el cloroplasto:

1. Una envoltura que consiste en dos membranas con un espacio cerrado.

2. El estroma móvil que contiene las enzimas solubles para el metabolismo, la síntesis de proteínas y el almacenamiento de almidón, y

3. Las membranas laminares internas altamente organizadas que contienen pigmentos y participan en la captación y transducción de energía.

El sistema lamelar interno forma discos que se apilan como pilas de monedas para formar grana. Cada disco es un saco o vesícula y se denomina tilacoide. Cada tilacoide encierra un espacio intertilakoide.

El sistema tilacoide constituye una cavidad única y compleja, separada del estroma por la membrana tilacoide. En las membranas de los tilacoides hay sistemas de pigmentos y portadores de electrones, que llevan a cabo la fase luminosa de la fotosíntesis.

En las Cianofíceas, los tilacoides no están encerrados en grupos unidos por una membrana para formar cloroplastos, sino que se encuentran libres en el citoplasma. Los tilacoides son el sitio de la clorofila a, y los pigmentos accesorios también se presentan en su superficie en forma de pequeñas vesículas llamadas ficobilisomas.

a. Pigmentación:

Los pigmentos que proporcionan el color real del talo son de varios tipos:

i. Clorofilas:

Hay cinco tipos de clorofilas que se encuentran en las algas, Chi a, b, c, d y e. De ellas, la clorofila a está presente en todos los grupos de algas. La clorofila b se encuentra sólo en las Chlorophyceae, la clorofila c en las Phaeophyceae, Cryptophyceae, Bacillariophyceae y Chrysophyceae, la clorofila d en algunas algas rojas, y la clorofila e en ciertas Xanthophyceae.

ii. Caroteinoides:

Los carotenos y las xantofilas constituyen conjuntamente los carotenoides. Son pigmentos fotosintéticos accesorios.

Se encuentran cinco tipos de carotenos en las algas: α-caroteno en Chlorophyceae, Cryptophyceae y Rhodophyceae; β-caroteno en todos los grupos de algas, excepto Cryptophyceae; c-caroteno en Chlorophyceae; e-caroteno en Bacillariophyceae, Cryptophyceae, Phaeophyceae y Cyanophyceae y flavaceno en. miembros de Cyanophyceae.

iii. Xantofilas:

Se encuentran varios tipos de xantofilas en las algas. De ellas, la luteína, la violaxantina y la neoxantina se encuentran en los miembros de Chlorophyceae y Phaeophyceae. La fucoxantina es el principal pigmento xantófilo en las Phaeophyceae y las Bacillariophyceae, mientras que la mixoxantófila, la mixoxantina y la osciloxantina sólo se encuentran en las Cyanophyceae.

iv. Ficobilinas:

Las ficobilinas son tetr’apiros lineales solubles en agua. Son biliproteínas de color rojo (ficoeritrina) o azul (ficocianina). Sólo se encuentran en las rodofíceas y las cianofíceas. Funcionan como pigmentos accesorios absorbiendo y transfiriendo la energía luminosa al centro de reacción.

b. Pirenoides: Los pirenoides son cuerpos proteináceos presentes en los cloroplastos o cromatóforos, muy característicos de los cloroplastos de las algas. Suelen estar asociados a la síntesis y almacenamiento del almidón. En las Bacillariophyceae acumulan lípidos. El número de pirenoides puede ser uno (por ejemplo, Chlamydomonas) o más de uno (por ejemplo, Oedogonium) por cromatóforo.

2. Mitocondrias:

Las mitocondrias se encuentran en todas las células de las algas excepto en las Cianofíceas. Cada mitocondria está rodeada por una envoltura de doble membrana. La membrana interna de las mitocondrias vegetales encierra una matriz acuosa de solutos, enzimas solubles y la glucosa mitocondrial.

La membrana interna es más grande que la membrana externa y sufre una invaginación que produce cristas en forma de saco de forma y número variable – generalmente con un cuello estrecho. Toda la mitocondria está de nuevo rodeada por una membrana externa que se encuentra cerca de la interna, dejando un espacio intermembrana que es continuo con el espacio intercristal.

La matriz es finamente granular y altamente proteica. El orgánulo es de naturaleza semiautónoma ya que contiene un ADN circular y ribosomas propios, con la ayuda de los cuales puede sintetizar algunas de sus proteínas. Suele haber más de una mitocondria por célula, pero en Micromonas (Chlorophyceae) cada célula contiene una sola mitocondria

Las células de las algas verdeazules carecen de mitocondrias. La membrana citoplasmática es el lugar de las funciones bioquímicas normalmente asociadas a los orgánulos membranosos bien definidos en las células eucariotas. Al igual que las bacterias, la membrana celular se invagina para formar una estructura llamada meso-soma donde se localizan las enzimas respiratorias.

3. Retículo Endoplásmico (RE):

Los estudios de microscopía electrónica indican que las células de las algas contienen una extensa red de membranas de túbulos interconectados y cisternas (saco aplanado), llamada retículo endoplásmico. Las membranas del RE atraviesan todo el citoplasma.

El retículo está formado por cisternas paralelas interconectadas y asociadas a los ribosomas, unidas a la cara citoplasmática de la membrana. Esta forma de RE se conoce como retículo endoplásmico rugoso (RER) que es un sitio importante de la síntesis de proteínas. Por el contrario, las membranas del RE que no llevan ribosoma se denominan retículo endoplásmico liso (SER).

4. Dictiosomas o aparato de Golgi:

Los dictiosomas o cuerpos de Golgi se encuentran en todas las células algales, excepto en las algas verde-azules, y pueden observarse al microscopio electrónico. El aparato de Golgi es un componente del sistema de endomembranas de la célula y parece servir de intermediario entre el retículo endoplásmico y la membrana plasmática.

Los cuerpos de Golgi pueden encontrarse en la región del núcleo (por ejemplo, Chlamydomonas), cerca de los plastos (por ejemplo, diatomeas y Bulbochaete), o puede encontrarse en cualquier parte de la célula. Los cuerpos de Golgi se componen de 2-20 vesículas planas que se disponen en pilas.

Cada pila se llama ditiosoma. Todos los ditiosomas forman colectivamente el aparato de Golgi. Funciona en el empaquetamiento de materiales para su exportación al exterior de la célula. También es responsable de la formación de nueva membrana plasmática para apoyar el crecimiento o reemplazar la perdida.

5. Mancha ocular o estigma:

Las células móviles vegetativas y reproductivas de las algas tienen unas manchas pigmentadas en la parte anterior, media o posterior de la célula, conocidas como eye-spot o estigma (Fig. 3.12). Está implicado directa o indirectamente en la percepción de la luz. El estigma se encuentra normalmente dentro de los tilacoides que recorren longitudinalmente la mancha ocular entre dos filas de gránulos.

6. Vacuolas:

Casi todas las células de algas, excepto los miembros de Cyanophyceae, poseen una o más vacuolas. Cada vacuola está limitada por una membrana distinta llamada tonoplasto.

Tres tipos de vacuolas se encuentran en las formas móviles:

(i) Vacuola simple:

Son de tamaño muy pequeño y presentan contracción y expansión periódicas. También se denominan vacuolas contráctiles. Eliminan los desechos metabólicos de las células. También regulan el contenido de agua de la célula descargando la cantidad sobrante en intervalos cortos. Por lo tanto, tienen una función secretora.

(ii) Vacuola compleja:

Esta es la característica de las Dinophyceae y Euglenophyceae. Consta de una citofaringe en forma de tubo, un gran depósito y un grupo de vacuolas de diferentes tamaños. Las vacuolas realizan la función de osmorregulación dentro de la célula. A veces, las vacuolas también almacenan materiales alimenticios de reserva como la laminarina y la crisolaminarina.

(iii) Vacuolas gaseosas:

En las células de los miembros de Cyanophyceae hay cavidades que contienen gas y que se presentan como pilas de pequeños cilindros transparentes de diámetro uniforme. Sus paredes son libremente permeables a los gases. Las vacuolas de gas dan flotabilidad a las formas planctónicas y también sirven como pantallas protectoras contra la luz brillante incidente.

7. Flagelos:

Las células vegetativas o reproductoras móviles están presentes en todos los grupos de algas excepto en las Cianofíceas y Rtiodofíceas. El movimiento se realiza mediante la acción batiente de pequeños apéndices protoplasmáticos filiformes o en forma de hilo, llamados flagelos. Varían en número, longitud, posición y presencia o ausencia de pelos en diferentes números. El número varía de uno a cuatro o muchos.

Son principalmente de dos tipos:

1. Latigazos o acronemáticos:

Son flagelos de superficie lisa y sin pelos (Fig. 3.13A, Fig. 3.14A), y 2. De oropel o pleuronemáticos: Tienen una o más filas de pelos filamentosos finos laterales conocidos como mastigonemas o flimmers Se clasifican además en:

a. Pantonemáticos. Cuando los mastigonemas están dispuestos en dos filas opuestas (Fig. 3.13B).

b. Pantoacronemático. El flagelo pantonemático con una fibrilla terminal se denomina pantoacronemático (Fig. 3.13C).

c. Esticonemático. Tiene mastigonemas unilaterales (Fig. 3.13D).

Si el número de flagelos por célula es superior a uno e idéntico, se conoce como isoconte y cuando es disímil, se conoce como heteroconte.

Las raíces flagelares en las algas:

Las flagelas son el surgimiento extremadamente fino e hialino del citoplasma. Comúnmente hay un solo gránulo en la base de cada flagelo (Fig. 3.15A), el blefaroplasto o cuerpo basal. Si la célula algal tiene una pared firme, el flagelo emerge a través de un poro.

Cada flagelo tiene un filamento central o axial delgado, el axonema. El axonema está rodeado por una membrana citoplasmática o vaina formada por una extensión de la célula o membrana plasmática. La vaina termina justo antes del ápice de los flagelos. La porción apical desnuda del axonema se denomina pieza final.

En sección transversal, el flagelo (Fig. 3.15B) muestra dos fibrillas centrales singulares rodeadas por nueve fibrillas periféricas dobles. Cada fibrilla está cubierta por una membrana y las dos centrales están cubiertas además por una membrana adicional.