Partes de los protozoos y sus funciones

Los protozoos son organismos microscópicos, unicelulares y eucariotas: todo su cuerpo está formado por una sola célula con núcleo, citoplasma y orgánulos especializados. Aunque carecen de tejidos y órganos, sus estructuras celulares realizan de manera coordinada las funciones de nutrición, movimiento, respiración, excreción, reproducción y relación con el ambiente.

Las partes principales de un protozoo son la membrana celular, el citoplasma, el núcleo, las vacuolas, los orgánulos de locomoción y, en algunas especies, estructuras protectoras como quistes, cápsulas o tecas. La forma y la importancia de cada parte varían según el grupo: los rizópodos utilizan seudópodos, los flagelados se desplazan mediante flagelos, los ciliados emplean cilios y los esporozoos suelen presentar escasa movilidad porque viven como parásitos internos.

Qué son los protozoos

Los protozoos, también llamados protozoarios, son organismos microscópicos, unicelulares eucarióticos; heterótrofos, fagótrofos, depredadores o detritívoros, a veces mixótrofos (parcialmente autótrofos); que viven en ambientes húmedos o directamente en medios acuáticos, ya sean aguas saladas o aguas dulces; la reproducción puede ser asexual por bipartición y también sexual por isogametos o por conjugación intercambiando material genético.

Los protozoos son microorganismos unicelulares que pertenecen al reino Protista. El término "protozoo" se emplea para agrupar a diversos grupos de eucariotas unicelulares que están distantes entre sí, pero que sin embargo tienen una relación evolutiva remota.

Por su estructura los protozoos se parecen a una célula de los Metazoos, pero funcionalmente son organismos completos, equilibrados fisiológicamente y realizan todas las funciones esenciales de un animal. Algunos son de estructura muy simple y otros complejos, con orgánulos (celulares) que sirven para determinados procesos vitales y funcionalmente son análogos a los sistemas de órganos de los animales pluricelulares.

En este grupo encajan taxones muy diversos con una relación de parentesco remota, que se encuadran en muchos filos distintos del reino Protista, definiendo un grupo polifilético, sin valor en la clasificación de acuerdo con los criterios actuales. Puesto que casi todos son móviles y muchos de ellos son neterotróficos, hasta hace algún tiempo se consideraba que este grupo era un solo phylum (filo) dentro del reino Animalia: el phylum Protozoa.

Organización general del cuerpo protozoario

Protoplasma

El cuerpo de un protozoario se le llama protoplasma, que se diferencia en núcleo y citoplasma. El protoplasma constituye la materia viva de la célula y contiene las estructuras responsables de sus actividades vitales.

Los protozoarios son un conjunto heterogéneo formado por aproximadamente 50 000 organismos unicelulares que poseen organelo celulares típicos (eucarióticos) rodeados por una membrana. A pesar de que una célula protozoaria es microscópica, en ella se concentran todas las funciones necesarias para mantener la vida.

Membrana celular o membrana citoplasmática

La membrana celular delimita el cuerpo del protozoo y separa el citoplasma del medio exterior. También interviene en el intercambio de sustancias, la respiración, la excreción y la recepción de estímulos ambientales.

Obtienen su oxígeno respirando a través de su pared celular y capturando partículas presentes en el agua. La eliminación del agua y los productos de desecho del proceso digestivo puede desarrollarse en los protozoarios de dos maneras: por difusión a través de la membrana citoplasmática y por medio de vacuolas contráctiles que se comportan como organismos osmoreceptores.

La membrana puede ser flexible, permitiendo que la célula cambie de forma, o estar reforzada por estructuras externas. Su composición y grado de rigidez contribuyen a determinar la forma del organismo y su capacidad de desplazamiento.

Citoplasma

El citoplasma es la región celular situada entre la membrana y el núcleo. En él se encuentran los orgánulos y se desarrollan procesos como la digestión, la producción de energía, el transporte de sustancias y la eliminación de residuos.

El citoplasma puede experimentar modificaciones de forma para producir seudópodos, formar vacuolas alimenticias o participar en la división celular. En los protozoos, esta región no solo sirve de soporte para los orgánulos, sino que también participa directamente en la locomoción y en la captura del alimento.

Núcleo

El núcleo contiene el material genético y coordina la organización y el funcionamiento de la célula. El núcleo varía en su forma, tamaño y conformación, además tiene una organización del individuo.

La mayoría de los Protozoarios poseen un solo núcleo aunque muchos tienen dos o más durante la mayor parte de su ciclo biológico. El núcleo controla actividades como el crecimiento, el metabolismo, la regeneración y la reproducción.

Los nucleos se clasifican de acuerdo así a su estructura, y compacto, un nucleo vesicular contiene una pequeña membrana delgada al observar una gran cantidad de nucleoplasma homogéneo fijando en si como una serie de filamentos acromáticos, que también son llamadas redes que se encargan de conectar al endosoma o nucleolo, con membrana nuclear.

El endosoma de un Protozoario es un cuerpo intranuclear más o menos esférico que esta compuesto probable mente de cromatina, plastina mezclada en ambas. El nucleoplasma tiene forma de gránulos pequeños de cromatina, la cormatina tiene forma de gránulos en la periferia interior de la membrana nuclear.

Tanto el nucleocleoplasma como el núcleo puede estar compacto contiene una mayor cantidad de cromatina y un poco de nucleoplasma un tanto masivo, en donde no siempre hay una limitación

Macronúcleo y micronúcleo

Los protozoarios ciliados son binucleados, poseen un macronúcleo que regula las funciones metabólicas y el desarrollo y mantienen las características visibles. Además poseen un micronúcleo que regula los procesos reproductivos.

En los ciliados, el macronúcleo está relacionado con las actividades tróficas, el metabolismo y la regeneración del organismo, mientras que el micronúcleo participa principalmente en la reproducción y en el intercambio de material genético.

Por ejemplo un Hexamila presenta dos núcleos iguales en forma, función y tamaño, en lo que es des igualdades, como son los ciliados donde el macro núcleo se encarga de controlar las actividades troficas y sus procesos de regeneración del organismo conformado.

Orgánulos y estructuras especializadas

Vacuolas alimenticias

Las vacuolas alimenticias son compartimentos temporales donde se digieren las partículas ingeridas. Se forman cuando el protozoo incorpora bacterias, algas, restos orgánicos u otros organismos.

El metabolismo se lleva a cabo en las vacuolas donde se producen enzimas digestivas. Según la manera en que los protozoarios obtiene y utiliza las materias nutritivas se pueden dividir en holozóicos, cuando el protozoo ingiere y digiere los nutrientes, y saprozoicos, cuando el protozoo absorbe el material nutritivo del medio que lo rodea.

La digestión dentro de las vacuolas transforma las sustancias complejas en moléculas que pueden pasar al citoplasma. Los materiales que no se aprovechan se expulsan posteriormente a través de la membrana celular o de estructuras excretoras especializadas.

Vacuolas contráctiles

Las vacuolas contráctiles regulan el equilibrio de agua y sales dentro de la célula. Se llenan con el exceso de agua y después se contraen para expulsarlo al exterior.

Por medio de vacuolas contráctiles que se comportan como organismos osmoreceptores, los protozoos pueden evitar la acumulación excesiva de agua, especialmente cuando viven en ambientes de agua dulce.

Esta función es esencial porque el agua tiende a entrar en la célula por diferencias de concentración. Las vacuolas contráctiles colaboran así con la osmorregulación y mantienen condiciones internas compatibles con la actividad celular.

Flagelos

Los flagelos son prolongaciones largas y relativamente poco numerosas que impulsan al protozoo a través del agua o de otros medios líquidos. También pueden contribuir a generar corrientes que acercan partículas alimenticias a la célula.

Los flagelados presentan un solo núcleo y están formados por células aisladas o en colonias. Se hallan entre los protozoos y las algas. La mayoría tienen alimentación heterótrofa.

La euglena se mueve mediante un flagelo. Además, Euglena es un mixótrofo (holofítico porque produce su propio alimento por fotosíntesis en sus cloroplastos, y es heterótrofo (holozóico) por alimentarse de materia orgánica ya elaborada); además, Euglena posee un receptor sensible a la luz (fotosensor) y una mancha ocular.

Cilios

Los cilios son prolongaciones cortas y numerosas que cubren total o parcialmente la superficie celular. Su movimiento coordinado permite el desplazamiento y puede producir corrientes de agua para dirigir el alimento hacia la zona de ingestión.

Los ciliados se caracterizan por tener el cuerpo cubierto de cilios los cuales son utilizados para moverse. Consumen bacterias en los medios acuáticos y poseen dos núcleos.

Los cilios también ayudan a mantener el contacto con el entorno y a orientar la célula. En especies como Paramecium, el movimiento de numerosos cilios permite desplazarse con rapidez y cambiar de dirección.

Seudópodos

Los seudópodos son extensiones temporales del citoplasma y de la membrana celular. Permiten cambiar de forma, desplazarse y capturar partículas sólidas mediante fagocitosis.

Los rizópodos son una clase de protozoarios unicelulares que cambian de forma mediante la emisión de seudópodos para capturar el alimento sólido. La mayoría habita en el mar o en las aguas dulces, aunque también los hay de tierra húmeda.

Los rizópodos se caracterizan por su desplazamiento mediante pseudópodos, o sea, la formación de protuberancias de su citoplasma y la membrana plasmática, proyectándolos hacia donde desee avanzar. Dichas proyecciones sirven también para capturar alimentos e introducirlos al citoplasma (fagocitosis), ya sea depredando otros organismos o asimilando materia orgánica de desecho.

Mancha ocular y fotosensor

Algunos protozoos poseen estructuras sensibles a la luz que les permiten detectar la dirección o la intensidad de la iluminación. En Euglena, el receptor sensible a la luz y la mancha ocular contribuyen a orientar el movimiento.

Esta función permite relacionar la locomoción con la nutrición, especialmente en organismos mixótrofos que necesitan situarse en condiciones adecuadas para realizar la fotosíntesis.

Cloroplastos en protozoos mixótrofos

Algunos protozoos pueden combinar nutrición autótrofa y heterótrofa. Euglena es holofítica porque produce su propio alimento por fotosíntesis en sus cloroplastos, y es heterótrofa por alimentarse de materia orgánica ya elaborada.

Esta combinación se denomina mixotrofía y permite utilizar la luz cuando está disponible, así como incorporar materia orgánica cuando las condiciones no favorecen la fotosíntesis.

Citopigio y estructuras excretoras

Los residuos de este metabolismo se eliminan a través de la membrana celular, en algunas especies se hace por orificio excretor llamado citopigio, en otros se liberan los residuos cuando sucede la ruptura de la célula, como es el caso de la liberación del pigmento malarico, en los protozoarios del genero Plasmodium.

El citopigio funciona como una zona especializada para expulsar restos no digeridos. Cuando no existe una abertura excretora permanente, los residuos pueden liberarse directamente a través de la superficie celular.

Cápsulas, cubiertas y testas

Algunas especies poseen cápsulas protectoras o testas. Estas cubiertas pueden reforzar la célula, protegerla frente a agresiones externas y contribuir a conservar su forma.

Su cuerpo puede adquirir diversas formas, algunos prácticamente desnudos, otros con la presencia de cubiertas esqueléticas. La presencia o ausencia de una cubierta externa depende del grupo y del ambiente donde vive el organismo.

Quistes y esporas

Los quistes son estructuras de resistencia que se forman cuando las condiciones ambientales se vuelven desfavorables. Protegen al protozoo frente a la falta de agua, las variaciones de temperatura, los cambios de pH, la escasez de alimento y determinadas sustancias químicas.

La fase donde los protozoarios llevan a cabo su actividad principal (nutrición y crecimiento) es en la fase de trofozoito. En esta fase no pueden soportar los efectos de diferentes sustancias químicas, deficiencias de comida, cambios drásticos en temperatura, pH y otros factores ambientales.

Para contrarrestar estos factores adversos forman cistos o quistes. El cisto es la fase del ciclo de vida de los protozoarios donde es resistente a diferentes condiciones ambientales. Los cistos se encuentran en estado latente o metabólicamente inactivo.

Esta fase es importante para la dispersión de los organismos. Un ejemplo de protozoarios patógenos cuya dispersión se efectúa por medio de cistos es Entamoeba histolytica, que causa la disentería amébica.

Funciones de las partes de los protozoos

Locomoción y función de las estructuras externas

Una de las características más importantes de los protozoos es la capacidad de moverse por sí mismos utilizando flagelos, cilios o extendiendo parte de su citoplasma. Esta movilidad permite buscar alimento, alejarse de condiciones desfavorables, encontrar parejas reproductivas y establecer relaciones con otros organismos.

La locomoción de los protozoos puede realizarse por flagelos, pseudópodos, cilios o movimientos de la propia célula. Los organismos que no tienen estructuras locomotoras evidentes pueden desplazarse mediante deformaciones de la superficie celular o permanecer asociados a un huésped.

• Rizópodos o ameboides: se desplazan y capturan alimento mediante seudópodos.
• Flagelados: utilizan uno o más flagelos para impulsarse.
• Ciliados: emplean numerosos cilios coordinados.
• Esporozoos: suelen ser inmóviles o presentar una movilidad limitada, ya que acostumbran a vivir como parásitos internos.

Nutrición y función de las estructuras celulares

Los protozoos presentan una nutrición muy variada. Pueden alimentarse de bacterias, levaduras, algas, otros protozoos, materia orgánica disuelta o sustancias animales muertas.

• Holozoicos: se alimentan de otros organismos, como bacterias, levaduras, algas y otros protozoos.
• Saprofititos: se alimentan de sustancias disueltas en su medio.
• Saprozoicos: se alimentan de sustancia animal muerta.
• Holofíticos: producen alimento por fotosíntesis, como las plantas.

Algunos organismos son capaces de consumir directamente la materia orgánica del medio. Esto puede ocurrir por ingestión directa de partículas sólidas o bien por materiales disueltos en el agua.

Su principal fuente de alimentación la constituyen las bacterias, otros organismos y algunos restos orgánicos. Por lo tanto, son más abundantes en ambientes donde exista materias de descomposición o bacterias que puedan subministrarse alimentos para su subsistencia.

Respiración y metabolismo

Los protozoos pueden desarrollar dos tipos de respiración: aeróbica, absorbiendo oxígeno y eliminando dióxido de carbono, y anaeróbica, mediante la conversión de sustancias intracelulares complejas en compuestos más sencillos originando energía.

El intercambio de gases se realiza principalmente a través de la superficie celular. Debido a su pequeño tamaño, la distancia entre el interior de la célula y el medio exterior permite que el oxígeno y el dióxido de carbono se movilicen mediante difusión.

El metabolismo se lleva a cabo en las vacuolas donde se producen enzimas digestivas. Los residuos de este metabolismo se eliminan a través de la membrana celular, en algunas especies se hace por orificio excretor llamado citopigio.

Algunos protozoos producen fermentos o segregan toxinas capaces de afectar al organismo hospedador. Estas sustancias participan en la interacción con otros organismos y, en las especies parásitas, pueden contribuir a causar alteraciones en el huésped.

Reproducción y función del núcleo

Reproducción asexual

La reproducción asexual permite originar nuevos individuos sin la unión de gametos. Es frecuente en condiciones favorables porque produce descendientes genéticamente iguales o muy parecidos al organismo progenitor.

1. Fisión binaria: es el tipo más común de reproducción asexual y consiste en la división de una célula para formar dos individuos.
2. Gemación: se forma un nuevo individuo en la superficie o en la cavidad interna del organismo progenitor.
3. Fisión múltiple: implica la formación de organismos multinucleados que posteriormente llevan a cabo la división.
4. Esporulación: el protozoo original se fragmenta en un conjunto de esporas o endosporas resistentes que posteriormente originan individuos completos.

La división binaria consiste en una célula dividiéndose en dos. El resultado son individuos nuevos, idénticos entre sí y a la célula progenitora.

En la gemación, un protozoo genera una copia idéntica de sí mismo dentro de una estructura resistente que permanece junto a su progenitor. El nuevo individuo es genéticamente idéntico al progenitor.

Reproducción sexual

La reproducción sexual implica la combinación de material genético y puede producir descendientes con mayor variedad genética. En los protozoos puede realizarse mediante la unión de células sexuales, la conjugación o la autogamia.

1. Singamia: consiste en la unión de dos células sexuales diferentes con el resultado de un cigoto.
2. Conjugación: es característica de los protozoarios ciliados y permite el intercambio de material genético entre dos individuos.
3. Autogamia: el micronúcleo se divide en dos partes y luego estas se reúnen para formar un cigoto.

La conjugación envuelve la unión parcial de dos ciliados; en donde ocurre el intercambio de un par de micronúcleos haploides. Luego de la fusión de estos micronúcleos se forman micronúcleos diploides, que se dividen por mitosis dando lugar a 2 organelos diploides idénticos.

En la autogamia el protozoario se divide para dar lugar a 2 células, cada una con las estructuras nucleares completas. La unión de dos células haploides puede formar una sola célula, huevo o cigoto que es diploide.

Ciclo de vida: trofozoito y quiste

El ciclo de vida de muchos protozoos consiste de trofozoitos y cistos o quistes. El trofozoito es la fase activa, durante la cual el organismo se alimenta, crece, se desplaza y puede reproducirse.

El quiste es la fase resistente y metabólicamente inactiva. Su función principal es permitir la supervivencia durante períodos desfavorables y facilitar la dispersión hacia nuevos ambientes o huéspedes.

Los protozoos tienen la capacidad de formar estructuras de resistencia llamadas quistes, que les permiten protegerse cuando escasea el agua o con fines reproductivos. Resisten fácilmente la ausencia de humedad, se enquista y aguanta hasta que llegue el agua.

Tipos tradicionales de protozoos y sus estructuras características

Rizópodos o ameboides

Los rizópodos son organismos unicelulares que cambian de forma mediante la emisión de seudópodos. Estas prolongaciones sirven para la locomoción y para capturar alimentos sólidos mediante fagocitosis.

Entre los ejemplos se encuentran Amoeba proteus, Entamoeba histolytica, Entamoeba gingivalis, Naegleria fowleri, Dictyostelium discoideum y Physarum polycephalum.

Flagelados

Los flagelados poseen uno o más flagelos, estructuras que funcionan como elementos de propulsión. Pueden vivir como células aisladas o formar colonias y presentan formas de nutrición heterótrofa o mixótrofa.

Entre los ejemplos se encuentran Trypanosoma cruzi, Trypanosoma brucei, Giardia lamblia, Trichomonas vaginalis, Leishmania donovani y Leishmania braziliensis.

Ciliados

Los ciliados tienen el cuerpo cubierto de cilios, que utilizan para moverse y dirigir partículas alimenticias. Poseen dos núcleos con funciones diferenciadas: el macronúcleo y el micronúcleo.

Entre los ejemplos se encuentran Paramecium caudatum, Stentor coeruleus, Vorticella spp., Tetrahymena thermophila, Oxytricha spp. y Balantidium coli.

Esporozoos

Los esporozoos acostumbran a permanecer inmóviles porque son parásitos internos. Poseen un ciclo de vida asociado al individuo que parasitan y pueden reproducirse de forma sexual o asexual.

Entre los ejemplos se encuentran Plasmodium malariae, Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Toxoplasma gondii, Cryptosporidium parvum y Cyclospora cayetanensis.

Importancia ecológica de las partes y funciones protozoarias

Los protozoos juegan un papel muy importante. Aunque su tamaño sea mínimo, sus poblaciones son muy numerosas, y por tanto su acción sí que es apreciable.

Los que no son parásitos, son depredadores de otros protozoos y de pequeños invertebrados, y otros serán herbívoros que consumen algas y bacterias. Por esto, los protozoos juegan un papel importante en la depuración de aguas residuales y son capaces de reciclar la materia, porque degradan materia orgánica.

Conforman una gran cantidad del plancton por lo que forman parte de la cadena alimenticia de los ambientes acuáticos. Muchos protozoos sirven de alimento a otros animales pequeños.

Algunos son útiles en la purificación de los lechos de filtraje o alcantarillado, mientras que las especies productoras de enfermedades como la disentería amebiana, la malaria o la enfermedad del sueño son un azote de la humanidad.

Importancia médica

Algunas especies de protozoarios son dañinas para el ser humano y se han adaptado a parasitar su cuerpo. Entre las enfermedades relacionadas con protozoos se encuentran la malaria, la amibiasis, la toxoplasmosis, la enfermedad de Chagas y otras parasitemias.

Malaria

Esta enfermedad es causada por diferentes especies de protozoos parásitos del género Plasmodium. Se caracteriza por sudoración, fiebres altas, dolor de cabeza y, en casos más graves, puede presentar síntomas como tos, dolores musculares, heces sanguinolentas, ictericia y complicaciones como shock, daño renal o hepático, e incluso puede llevar a la muerte.

Amibiasis

Se trata de una infección intestinal común la causan amibas patógenas en el intestino o el tracto digestivo. Estas amibas recubren la pared intestinal, dificultando la absorción de nutrientes y ocasionando diarrea y otros daños gastrointestinales.

Toxoplasmosis

Esta enfermedad es causada por Toxoplasma gondii y se transmite al ser humano a través del contacto con gatos y otros felinos infectados, así como con heces animales o humanas infectadas. Los síntomas son similares al de una gripe, pero también puede inflamar los ganglios linfáticos, el bazo, el hígado y formar quistes en los tejidos.

Ejemplos y diversidad de tamaños

La mayor parte de los Protozoos son tan pequeños que se miden en micras (μ) y esta es igual a 1/1000 de milímetro. Algunos solo tienen 2 ó 3 μ de longitud.

Su tamaño varía de 10 a 50 micrómetros, aunque algunas especies pueden crecer hasta un milímetro o más. La mayoría de las especies tienen menos de 250 μ de longitud; pero Spirostomun (ciliado) crece hasta 3mm, y Porospora gigantea (esporozoo) hasta 16mm.

Una docena de Babesia (esporozoo) puede vivir dentro de un glóbulo rojo, y varios centenares de Leshmania (flagelados) dentro de una sola célula. Estas diferencias muestran la gran diversidad de tamaños, formas y relaciones biológicas presentes entre los protozoos.

Algunos protozoos comunes son Paramecium, un protozoario ciliado de vida libre, de forma ovalada y rápido movimiento; Giardia, un protozoo parásito que invade los intestinos humanos; Amoeba, un género de protozoarios depredadores; y Trichomona, otro género de protozoos parásitos.

Relación con otros organismos

Muchos viven y nadan libremente, mientras que otros son sedentarios, y en ambas categorías los hay coloniales. Otros viven encima o en el interior de algunas especies de plantas y de toda clase de animales desde otros protozoos al hombre.

En cada caso varia la relación con el huésped, desde ser meramente casual hasta un parasitismo estricto. Algunos protozoos mantienen relaciones beneficiosas o neutrales con otros seres vivos, mientras que otros provocan enfermedades.

Son muy comunes como parásitos en animales o plantas. Los esporozoos suelen ser parásitos internos y su ciclo de vida está asociado al organismo que parasitan.

Aplicaciones científicas

La protozoología es la ciencia que estudia los protozoos. Esta ciencia se inició a finales del siglo XVII cuando Anton van Leeuwenhoek de los Países Bajos observó por primera vez los protozoarios gracias a sus mejoras en el microscopio.

Los protozoos son útiles para estudios bioquímicos y moleculares, porque muchas de sus vías metabólicas están presentes en todas las células eucariotas. Sus estructuras celulares permiten investigar la locomoción, la digestión, la osmorregulación, la reproducción, la genética y las relaciones entre organismos.

La protozoología tiene otras aplicaciones científicas aparte de la médica. El estudio de sus orgánulos ayuda a comprender cómo una sola célula puede realizar funciones equivalentes a las de los sistemas de órganos de los animales pluricelulares.

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