Algas: morfología, clasificación y especies.

Botánica. Algas.

1. ALGAS Prof. Andrés A. Orejuela Ramírez Programa de Biología [email protected] FACULTAD DE CIENCIAS FARMACEUTICAS Programa de Química Farmacéutica BOTÁNICA (T y P)

2. Las algas son un grupo de organismos eucariotas que incluye formas unicelulares y pluricelulares , microscópicas (microalgas) y macroscópicas (macroalgas ) pueden llegar a medir hasta 30 m de largo. Pueden ocupar cualquier hábitat que les ofrezca iluminación y humedad suficientes, por lo tanto, pueden vivir y desarrollarse en aguas dulces y muchos ambientes marinos, en suelos húmedos, en la nieve o el hielo polar (Hambright et al., 2014; Ortiz y Dodds, 2018). Grupo de organismos que solo se relacionan entre si por ser fotosintétic as y por la ausencia de un sistema vascular auténtico (Sharif et al., 2017; Chia et al., 2018). LAS ALGAS

3. Muchas son visibles como el verdín de las charcas , las algas marinas , la marea roja , las manchas verdeazuladas de las paredes de los acuarios , las capas verdes sobre los árboles. Juegan un papel importante en la ecología de diversos ambientes marinos . Son fuente de alimento para una gran variedad de herbívoros y constituyen la base de la red trófica de estos ecosistemas (Krienitz, 2009). Pueden contribuir a la formación de los arrecifes y sirven de hábitat para invertebrados y vertebrados de importancia ecológica y económica. Además, las algas pueden jugar un papel crítico en la degradación de los arrecifes , ya que su crecimiento puede verse favorecido por condiciones ambientales diversas compitiendo con los corales. LAS ALGAS

4. Muchos géneros de algas tienen representantes que viven en simbiosis con hongos y forman los líquenes. Producen el 30% de oxígeno de la tierra. Son un recurso alimenticio y los derivados de estas tienen una alta demanda en el sector industrial. Su cultivo en la industria a nivel mundial alcanzo una producción total de 28,5 millones de toneladas en 2014 (FAO, 2016). La industria de las algas proporciona una amplia variedad de productos alimenticios para consumo humano: los ficocoloides , que son hidrocoloides derivados de las algas, tienen gran utilidad en las industrias farmacéutica , de alimentos fertilizantes, aditivos para concentrados animales y en la industria cosmética . LAS ALGAS

5. El mercado mundial de ficocoloides alcanzó en años anteriores aproximadamente US$1,000 millones/año (Kraan, 2018). Un hidrocoloide es un biopolímero que tiene la capacidad de modificar las propiedades físicas de los sistemas acuosos. Los ficocoloides , derivados de algas , constituyen las categorías principales de agentes estructurantes en la industria de alimentos y desempeñan un papel crítico en su elaboración y estabilidad (White et al., 2015). Los ficocoloides son ahora ampliamente utilizados en la industria alimentaria en procesos de espesamiento y gelificación de soluciones acuosas, espumas estabilizantes, emulsiones y dispersiones, inhibición de formación de cristales de hielo y la liberación controlada de sabores (Qin, 2018b). LAS ALGAS

6. Las interacciones de los ficocoloides con otros componentes presentes en la formulación de los alimentos direccionan su ensamblaje molecular sobre la estructura final de los productos alimenticios, impactando la textura, aspectos nutricionales y funcionales de los alimentos (Gao et al., 2017; Qin, 2018b). El interés en los productos derivados de macroalgas se atribuye a las necesidades terapéuticas insatisfechas, la resistencia a antibióticos o plaguicidas, la necesidad de nuevos productos para las industrias farmacéutica, cosmética y alimentaria y la falta de estudios químicos y biológicos completos de un gran número de especies (Mohamed et al., 2012; Andrade et al., 2013). De otra parte, la extinción de especies no estudiadas ni valoradas podría causar una pérdida irreparable de compuestos farmacéuticamente inter esantes (McChesney et al., 2007). LAS ALGAS

7. En la actualidad se usan como alimento aproximadamente 135 especies de algas , mientras que por sus derivados se usan casi 86 especies (Dhargalkar y Verlecar, 2009). De todas las especies utilizadas, 125 corresponden a algas rojas, 64 a algas pardas y 32 a algas verdes (Dhargalkar y Verlecar, 2009). A nivel mundial se reporta producción de algas en 50 países, siendo los principales productores China, Corea del Norte, Corea del Sur, Japón, Filipinas, Chile, Noruega, Indonesia, Estados Unidos e India (Orts et al, 2000; McHugh, 2003; Rameshkumar y Rajaram, 2019). Se consideran una fuente importante de alimentos saludables por su bajo contenido de lípidos y alta concentración en polisacáridos , por ser fuente de ácidos grasos insaturados , vitaminas, riboflavina, niacina, ácido pantoténico y ácido fólico y minerales como calcio, fósforo, sodio, yodo, potasio y oligoelementos (Re et al., 1999; Lordan et al., 2011; Andrade et al., 2013; Mahadevan, 2015; Radulovich et al., 2015; Qin, 2018b) LAS ALGAS

8. En la actualidad hay más de 400 patentes basadas en algas marinas relacionadas con la cosmética, biomedicina, fármacos y agentes quimioterapéuticos, entre otros (Cardozo et al., 2007; Lordan et al., 2011; D’Orazio et al., 2012; Dawes, 2016). Comparadas con otras clases de algas, las algas rojas son consideradas la fuente más importante de metabolitos bioactivos . Además, son la principal fuente de recursos de la industria de ficocoloides (Pangestuti et al., 2011; Samarakoon et al., 2012). En el Caribe colombiano se han reportado cerca de 600 especies de a lgas, las cuales representan un 45% de las especies reportadas para todo el Atlántico occidental tropical y subtropical (Bula-Meyer y Norris, 2001; Díaz-Pulido y Garzón-Ferreira, 2002). Además de un intenso esfuerzo de investigación local , las peculiaridades ambientales y geográficas del Caribe colombiano , la surgencia estacional en los departamentos del Magdalena y La Guajira y la larga historia geológica de la región son posiblemente los factores determinantes para que exista tan alta diversidad de algas en el Caribe colombiano (Díaz-Pulido, 2000). LAS ALGAS

9. LAS ALGAS En contraste con los numerosos estudios sobre taxonomía y distribución geográfica del recurso algal en Colombia (Díaz-Pulido y Díaz-Ruiz, 2003), las investigaciones sobre el uso y el valor nutricional o industrial de las algas rojas en el país es muy escaso.

10. MORFOLOGÍA

11. Unicelulares, con formas redondeadas, cilíndricas, de huso, de hoja, de mazo.

12. Formas filamentosas y pueden estar cenocíticas o estar divididas en células. Los filamentos pueden estar agrupados y pueden ser ramificados o no.

13. Derbesia /filamentos sin septos)

14. Forma colonial, y generalmente están compuestas de células idénticas y otras por células diferentes, con funciones especializadas.

15. También hay algas semejantes a plantas, formadas por muchas células, o veces sin diferenciación y otras veces con diferenciación. Dictyopteris (Alga parda)

16. Sargassum (Alga parda)

17. Gracilaria (Alga roja)

18. Neurocystis (Alga parda) Anclaje Estipe Láminas Vejiga llena de aire

19. LAS DIATOMEAS Son unicelulares Posee una pared celular compleja, compuesta de sílice (la cual es rígida) Almacenan parte de la energía en forma de aceite Forman gran parte del petróleo. Diatomea pennada, dulceacuícola Diatomea dulceacuícola

20. Diatomeas centrales coloniales marinas Diatomea central marina, vista frontal

21. Diatomea colonial marina

22. Estructura de un alga unicelular típica

23. PRINCIPALES GRUPOS DE ALGAS

24. Carotenoides Carotenoides Carotenoides Carotenoides Biliproteínas y Carotenoides Carotenoides Bacillariophyta

25. ALGAS ROJAS (RHODOPHYTA) Las algas rojas son organismos eucariotas y por lo general están confinadas a hábitats marítimos. Algunas tienen pigmentos rojos (ficoeritrina) y azules(ficocianina). Estas algas son importantes en la formación de los arrecifes de coral. Gran importancia económica: el agar y el carraguín. El agar es conocido por su uso en la preparación de los medios de cultivo para los microorganismos El carraguín por su empleo en la fabricación de productos lácteos, aunque también se usa en la industria textil, en cosmética, en farmacia y en tipografía.

26. Laurencia Halymenia Chondria

27. ALGAS PARDAS (PHAEOPHYTA) Las algas pardas, como las algas rojas, se encuentran principalmente en hábitats marinos. Tienen clorofila C y pigmentos fotosintéticos especiales cuya coloración oscila entre amarillo y rojo intenso(fucoxantina). El alginato, un polisacárido que se obtiene de los faeofitos, se usa y comercializa del mismo modo que el agar o el carraguín. Las algas pardas son también fuente de vitaminas y minerales y se utilizan como fertilizantes.

28. Laminaria Dictiota Sargassum

29. ALGAS VERDES (CHLOROPHYTA). Las algas verdes se asemejan a las plantas superiores en que tienen clorofila A y B y almidón como material de reserva. La mayoría son unicelulares o coloniales.

30. Halimeda Penicillus Codium Valonia

31. Caulerpa Acetabularia

32. Movilidad Uno o más flagelos El número, tamaño de los flagelos y su localización ayuda a su clasificación La mayoría de las algas multicelulares no son móviles

33. Enfermedades producidas por algas

34. Puede decirse que las algas no son patógenas. Algunas, que componen el plancton poseen toxinas extracelulares que afectan peces, y otros animales incluyendo al ser humano. Gonyaulax - Neurotoxina y puede ocasionar paro respiratorio.

35. Gonyaulax catenella : Especie de vida libre que forma grandes agrupamientos de individuos. Estas agrupaciones reciben el nombre de “marea roja” y son alimento de bivalvos (mejillones). Estos protozoos producen una toxina inofensiva para los mejillones pero en el ser humano produce el “envenenamiento por mejillones” que puede producir la muerte.

36. Pyrodinium bahamense

37. ¿Cuál es la importancia económica y ecologica de las algas?

38. Taller - ¿Cómo pueden las características únicas de los ficocoloides derivados de las algas ser aprovechadas en la formulación de medicamentos y otros productos farmacéuticos?. - Dado el papel crítico que juegan las algas en los ecosistemas marinos y su potencial impacto en la salud de los arrecifes de coral, ¿qué estrategias de manejo sostenible podrían implementarse para asegurar que la cosecha y el cultivo de algas no comprometan la salud de los ecosistemas marinos? . - Considerando la diversidad y el potencial bioactivo de las algas, especialmente en el Caribe colombiano, ¿cuáles son los desafíos y oportunidades para la investigación y desarrollo de nuevos compuestos farmacéuticos derivados de algas? . - ¿Cómo influye la morfología en la clasificación de las algas?. - Considerando las diferencias morfológicas y los pigmentos fotosintéticos que caracterizan a los grupos de algas presentados, ¿cómo estas características morfológicas y bioquímicas influyen en la distribución y los roles ecológicos de cada grupo en su hábitat natural?