1. 2.
Titulo: Fisiología de la
cochinilla (Dactylopius coccus Costa)
Autor: Gianfranco urday yucra
3. Intr Introd oduc ucci ción ón::
La grana o cochinilla cochinilla del nopal (Dactylopius ( Dactylopius coccus Costa) pertenece al orden Hemiptera, Hemiptera, familia familia Dactylopiidae, y gé géne nero ro Dactylopius (Hom (Homóptera óptera), ), son considerados parásitos de los cultivos de nopal (Opuntia ( Opuntia sp.) sp.) y producen ácido carminico. Se han descrito varias especies de cochinilla, pero generalmente son agrupadas en dos tipos: la grana fina ( D. coccus), coccus), son importantes como fuente de colorante natural (Méndez et al ., ., 2004) y como agentes de control biológ biológico ico del nopal, nopal,.. Dactylopi Dactylopius us coccus coccus tien tiene e gran gran impo import rtan anci cia a soci social al y económica debido a que del cuerpo seco de la hembra se obtiene el ácido carmín carmínico ico (AC) (AC)
(Ménde (Méndez-G z-Galle allegos gos et
al. ,
2003),
que
es
una hidroxi
antraquinona liga ligada da a una una unid unidad ad de gluc glucos osa, a, ampl amplia iame ment nte e usad usado o como como principio colorante en alimentos, bebidas, textiles y en la industria farmacéutica y cosmética (Baranyovits, 1978). El AC se considera inocuo (Sugimoto et al ., ., 1998), 1998), tiene propiedad propiedades es antivirale antivirales s (Krabill (Krabill et al ., ., 1993), 1993), anticance anticancerígen rígenas as (Tütem et al ., ., 1996) y antibióticas (Allevi et al ., ., 1998). La FDA, en los EE.UU. (US Government, Code of Federal Regulations 21) y el Cons Consej ejo o del del Parl Parlam amen ento to en la Unió Unión n Euro Europe pea a (EU, (EU, Comm Commun unity ity Dire Direct ctiv ive e 94/36/EC) han autorizado el uso del AC como colorante natural (González et al ., ., 2002). Cons Consid ider eran ando do las las polí polític ticas as en mate materi ria a de segu segurid ridad ad alim alimen enta tari ria a y a las las presiones de los consumidores por el uso de aditivos alimentarios inocuos en alimentos, productos farmacéuticos y cosméticos, los subproductos obtenidos a partir de D. coccus podrán incrementar su consumo (Méndez-Gallegos et al ., ., 2003). La grana se produce comercialmente en Bolivia, Chile, España, México y Perú (Gallegos-Vázquez y Méndez-Gallegos, Méndez-Gallegos, 2000), siendo este último país el mayor productor y exportador . Debido a la creciente demanda de D. coccus como fuente de colorante natural. Con lo ref refere erente nte se pre preten tende de ha hacer cer el est estudi udio o fis fisioló iológic gico o de la Coc Cochin hinilla illa (Dactylopi Dactylopius us coccus coccus Cost Costa) a).. En el cual cual se dete determ rmin inar ara a la fisi fisiol olog ogía ía de la hemolinfa del espécimen y los diferentes reflejos, suprareflejso suprareflejso y cicloreflejos cicloreflejos presentes.
4 ESTRUCTURAL: ESTRUCTURAL: 4.1 Sistema Periférico:
Fig 1 ºN; Hembra Dactylopius coccus Fig Nº 1; Macho de Dactylopius coccus
Fig.3. Hembra y colonia de hembras
(Opuntia ficus) ficus) Fig.4: Poblaciones de Dactylopius coccus en tuna (Opuntia
Fig.5: Morfología externa e interna de macho parte superior y hembra parte inferior.
Fig. 6: Estructuras morfológicas; Ala, antena, ata osterior osterior extremo extremo del abdomen. abdomen.
•
Sistema Muscular: Figura. 7:
Vista
lateral interior del protórax
y
mesotórax
típicos,
mostrando
la
musculatura.
Se
aprecia también el endoesqueleto. (Davies, 1991).
Fig.8 Músculos que participan en la contracción y relajación en el vuelo, esto lo tienen solo los machos de esta especie de la cochinilla.
Fig.
9 Inserción muscular en apodemas cuticulares. Pueden ser: apodemas corporales: todos los músculos del cuerpo, para movimientos corporales y apodemas apendiculares: responsables de los movimientos de los apéndices.
Fig. Inserción muscular en apodemas cuticulares. Pueden ser: apodemas corporales: todos los músculos del cuerpo, para movimientos corporales y apodemas apendiculares: responsables de los movimientos de los apéndices.
Fig.10 Los músculos inervados se asocian en unidades motoras superpuestas, inervación multiterminal y polineuronal, y con frecuencia inhibición periférica. Estas fibras musculares a menudo no generan potenciales de acción. •
Sistema Nervioso:
Figura 11. Sistema Nervioso (Davies, 1991).
Figura:12 Tipos de Neurona en el Sistema Nervioso de insectos:
Fisgura 13: a. Esquema de la conexión entre los organos de los entidos y el SNC. b. Esquema del omatidio de un ojo compuesto.
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Sistema Endocrino: El sistema esta formado por agrupaciones de células (las glándulas) que producen una serie de sustancias que son vertidas al interior del cuerpo del insecto, a la hemolinfa, o bien vierten sus productos al exterior del cuerpo del insecto o el interior de alguna víscera.
Figura 14. a. .(a) Diagrama simplificado mostrando las principales glándulas endocrinas y células neurosecretoras; (b) diagrama esquemático de las glándulas endocrinas y células neurosecretoras situadas en la cabeza y protórax; aparecen parte del sistema nerviosos central y visceral unto con la aorta el tubo di estivo. Liñán 1998 .
Fig... 15 Se observa la presencia de glándulas endocrinas (Cuerpos cardiacos, glándulas protoraxicas cuerpos cardicos, cuerpos alados) y exocrinas, como; las glándulas de laca , glándulas salivales, glándulas de seda, glándulas repugnantes glándulas productoras de feromonas y atrayentes sexuales.
•
Sistema digestivo: Morfológicamente el sistema digestivo se divide en tres regiones (Fig. ), según su origen embriónico: - el canal anterior o estomodeum, de origen ectodérmico - el canal medio o mesenteron, de origen endodérmico - el canal posterior o proctodeo, de origen ectodérmico
Figura 16. Diagrama esquemático de la estructura del aparato digestivo de un insecto tipo. (Liñan, 1998).
Estomodeum. Su función básica es la
Figura 17. Diagrama de la cabeza, mostrando la cavidad de ingerir los alimentos y realizar una predigestión de éstos con la saliva y bucal y algunos órganos del aparato digestivo. (Liñán, 1998). algunas otras enzimas En el estomodeum o estomodeo se encuentran a su vez las siguientes regiones:
Fig.18 Se observa la presencia del Mesenteron y del
I Fig 19. Integracion funcional de los distintos sistemas en el organismo coleoptero
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Sistema circulatorio: Figura 20. Vista esquemática del sistema circulatorio de un insecto tipo, mostrando el corazón, la aorta y el flujo de la hemolinfa. (Cifuentes, 1989).
Fig.21 El sistema circulatorio está formado por un tubo dorsal que recorre toda la longitud del cuerpo. Está cerrado por detrás y abierto por su parte anterior. Por el interior de este tubo circula el fluido que baña el interior del cuerpo: la hemolinfa, que hace las funciones de la sangre, donde Montiel et al. (1997), determino que en la hemolinfa se presenta el pigmento rojo carmin.
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Fig22… La composición de la hemolinfa es aproximadamente un 90 % de agua y el resto una gran variedad de componentes orgánicos e inorgánicos y células (los hemocitos). Destacan fundamentalmente los
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Sistema Respiratorio: •
Figura 23 (a) Vista de 1, las tráqueas dorsales, y 2, ventrales, (b) Esquema de la estructura de diversos tipos de espiráculos o estigmas. (Richards y Davies, 1983; Liñán, 1998).
Fig.24. Se observa la presencia de los Espiraculos en la disposición de 8 – 10 pares.
El aire entra desde el exterior en las tráqueas a través de aberturas pares laterales denominadas estigmas o espiráculos. En la muda se cambia la cutícula de las tráqueas, que sale por los estigmas, mientras se forman nuevas traqueolas. Los estigmas están en las pleuras de los segmentos meso y metatorácicos y los abdominales (ocho pares en este caso), lo que hace un máximo de 10 pares.
Fig. 25 Se observa el sistema traqueal, donde comienza externamente con los espiráculos, internamente pequeñas ramificaciones ( traqueolas).
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Sistema Reproductor: Esta formado por órganos pareados: testículos en el macho y ovarios en la hembra, conectados a un conducto mediano que se abre por un gonoporo al exterior. En ambos casos su función es la de formar las células germinales, proveer a su nutrición y suministrarles un espacio dentro del cuerpo donde puedan desarrollarse y madurar para convertirse en células aptas para la reproducción.
.
Figura 26 Diagrama del sistema reproductor masculino, con las principales partes de que consta. (Davis, 1991).
Figura …27 Esquema de un aparator reproductor típico de las hembras de, mostrando las - principales partes de que consta. (Davis, 1991). -
Fig 28. Micrográfica del aparato reproductor femenino de Dactylophus coccus; A. Sistema reproductor del adulto. B. Corte longitudinal de ovariola. C. Corte transversal de germariun. E. corte transversal de ovariola. Fcorte longitudinal de germariun. G. corte longitudinal de
Fig.29 Ciclo biológico de Dactylopius coccus
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Sistema digestivo: Morfológicamente el sistema digestivo se divide en tres regiones (Fig. ), según su origen embriónico: - el canal anterior o estomodeum, de origen ectodérmico - el canal medio o mesenteron, de origen endodérmico - el canal posterior o proctodeo, de origen ectodérmico
Figura 30. Diagrama esquemático de la estructura del aparato digestivo de un insecto tipo. (Liñan, 1998).
Los hemípteros tienen piezas bucales modificadas formando una estructura en forma de pico denominada rostro adaptado para perforar y succionar líquidos de plantas (como savia)
Estomodeum. Su función básica es la de ingerir los alimentos y realizar una predigestión de éstosdecon la saliva y Figura 31. Diagrama la cabeza, mostrando la cavidad algunas otras enzimas En el estomodeum obucal estomodeo encuentran a su vez (Liñán, 1998). y algunos se órganos del aparato digestivo. las siguientes regiones:
Fig 32. Se observa la presencia del Mesenteron y del
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Sistema Excretor :
Figura 33 . Esquema de dos tipos de funcionamiento y disposición de los tubos de Malpigio. A la derecha se presenta un ejemplo de criptonefridia. (Davis, 1991).
Fig..34 Se observa el principal órgano excretor que son los tubos de Malpigio, conjuntamente con el proctodeo . Otras estructuras excretoras son el cuerpo graso y los nefrocitos.
. Fig 35… Donde Los tubos de Mapigio participan en la eliminación de desechos de la hemolinfa y en el balance hídrico. Donde Se encargan de recoger sustancias de la hemolinfa y las depositan en el proctodeo, donde finalmente se reabsorben. El principal producto de la excreción de los insectos, derivado de la hidrólisis de las proteínas, es el ácido úrico. También puede encontrarse amoniaco (NH3). El ácido úrico (y también la urea) es el compuesto producido para la excreción
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Sistema Inmune:
Fig. 36.. Reaccion fagocitica de una invasión fungica realizada por células sanguíneas de Dactylopius coccus
Fig. .37. Mas detalles de la Reaccion fagocitica de una invasión fungica realizada por células sanguíneas de Dactylopius
5. FISIOLOGÍA:
MUSCULAR SOMATICO
REFLEJO DE RETIRADA MACRO 1.- Estimulo: Objeto acercandose. 2.- Sensor: Ojo Compuesto por muchos omatidios,. Cada uno de estos está formado por una cubierta cornea (lente), detrás esta el cono cristalino (2do lente ) y la base o retinula cuyo centro es la rabdona alrededor de esta existen largas células fotoreceptoras en número de 7 u 8 (retinulares)
3.-Brazo aferente: Nervio ocelar : 5.- 4.- Núcleo sensitivo: ganglio óptico que esta en el protocerebro EFERENCIA: 6 Músculos de las extremidades. Donde los musculos dorso ventrales se contraen y los músculos basales se relajan
cuerpo cardíaco n. ocelar protocerebro g. hipocerebral aorta corpora alata
deutocerebro tritocerebro g. frontal n.recurrente conectivo n. labral n. mandibular
n. esofágico
g. subesofágico g. protorácico
n. del cuello n.labial
n. hipofaringe n. maxilar
Reflejo acústico: Estimulo: vibración del sonido Sensor: neuronas que inervan a mecanoreceptores en citoesqueleto (sensilas) Brazo aferente: misma neurona
Nucleo sensitivo: ganglio del segmento Nucleo motor: ganglio del segmento Brazo eferente: axón de motoneurona Efector: musculo estriados transversales
reflejo acústico; el estímulo es vibración del sonido captado por neuronas que inervan a mecanoreceptores en citoesqueleto (sensilas) que llega al ganglio del segmento deuto y pasa al ganglio del segmento torácico y por ultimo sale hacia el musculo estriados transversales
Cicloreflejo locomotor CPG : ubicado en el tritocerebro Nucleo motor: ganglio hipocerebral Brazo eferente: nervios raquídeos que inervan los músculos de las patas (cuerpo en general) Efector: musculos transversales adosados al citoesquelto
MUSCULAR LISO
a)
Cicloreflejos pericárdico En la cochinilla al igual que cualquier ser vivo existe un órgano circulatorio que es el corazón, que es el que bonbea la hemolinfa a las diferentes partes del insecto. Marcapaso: CPG, ubicado en el corazón que es el que emite las pulsaciones Nucleo motor: neurona comunicada con GPC Brazo eferente: axón de la neurona Efector: músculos que recubren corazón y órganos accesorios
GLANDULAR: -
Estimulo : Ingerir alimento Sensor: receptores del gusto entre ellos epifarine maxilas labium.
-
Brazo aferente: Nerbios que inervan en sensor
-
Nucleo sensitivo: ganglio subesofagial
-
Nucleo motor: ganglio estomacal
-
Brazo eferente: axón de neurona eferente
-
Efector: glándulas secretoras del estomago
Reflejo del gusto: - Estimulo: Alimentarse - Sensor: receptores del gusto entre ellos epifarine maxilas labium. -
Brazo aferente: Nervios que inervan en sensor
-
Nucleo sensitivo: ganglio subesofagial
-
Nucleo motor: ganglio estomacal
-
Brazo eferente: axón de neurona eferente
-
Efector: glándulas secretoras del estomago
PROLIFERATIVO : -
ciclo reflejos: Marcapaso: Glándula protoraxica; donde se secreta ecdistoroides Efector: Receptores diana de las gonadas. Regulación de la muda
INMUNOLÓGICA Reflejo del anticuerpo Estimulo: fungisidas Sensor: anticuerpo Brazo aferente: hemocito 1 que detecta al intruso Nucleo sensitivo: células hemociticas 1 Nucleo motor: señal liberada por las células hemociticas Brazo eferente: recetor de señal hemocito 2 Efector: hemocitos 2 fagocitan al microbio MICRO:
MOLECULAR
Cicloreflejos de espermatogenesis Marcapaso: parte posterior del titrocerebro Nucleo motor: interneurona próximo al ganglio estomacal Brazo eferente: neurona efectora que lleva la señal Efector: testículos
cicloreflejo de ovogenesis Marcapaso: parte posterior del titrocerebro Nucleo motor: cerca al ganglio estomacal Brazo eferente: neurona efectora que lleva la señal Efector: ovarios
METABOLICO:
Suprareflejos metabolico instintivo: Los insectos deben mantener un balance energetico perfecto, energía que entra =energía que sale o se quema; este trabajo es hecho por el cerebro instintivo el único que poseen los insectos Cicloreflejos catabólico independiente: En la Respiración celular se considera como efector pasivo o consecuencia de los cicloreflejos cardiaco y respiratorio, gracias a estos se efectúa el intercambio gaseoso y luego su transporte hasta las células para que ocurra respiración celular El trasporte de oxigeno es dado por células presentes en la hemolinfa llamadas hemocitos,
El pigmento respiratorio es la hemocianina
6. Materiales y Métodos Fig. Se observa como por medio de la respiración hay un flujo de oxigeno hacia la hemolinfa que es captada por los hemocitos.
a. MATERIAL
Sujetos de Estudio Para el presente trabajo se utilizaron especímenes del género Dactylopius coccus ( Cochinilla).
Materiales de laboratorio; -Microscopio -estereoscopio -estilete -equipo de disección
b. Metodología; Para estudio de estructura:
-
-
Para poder observar las diferentes estructuras del coleóptero se observo directamente por el estereoscopio enfocando en menor y mayor aumento Para el estudio de la composición de células presentes en la hemolinfa se tuvo que dar muerte a los individuos jóvenes (hembra) y del cual se extrajo muestras de hemolinfa para ser observadas al microscopio.
Para estudios Fisiológicos: En el aspecto fisiológico se estudio el comportamiento de estos en su medio y se obtuvo fotografías:
7. Resultados: Estructural :
Fig 1 Se observa la presencia de un grupo de cochinillas hembras situadas en el nopal por estimulo de alimentación.
Fig 2 Cochinilla Fig 3 Cochinilla macho se le hembra en :plena diferencia porlalafisiología presenciasanguínea de alas y Para lo fisiológico se tomo en cuenta Fisiológico para ellos sealimentación. presenta lo siguiente
Fig..4 nSe observa las plaquetas del Dactylopius coccus.Donde en A.
se observa la cromatina homogénea y en B la cromatina se observa en lóbulos, lo cual se explica por la acción de esta
Fig.5. Muestra de hemolinfa de Dactylopius coccus.Donde en A. se
observa conglomerado de corpúsculos de acido carminico y a la derecha un plasmocito. En B se observa igual un conglomerado de corpúsculos de acido carminico pero
Fig.6. Muestra de hemolinfa de Dactylopius coccus.Donde en A.
plasmocitos fusiformes con nucleos extrínsecos.. En B
Fig.7. Muestra de hemolinfa de Dactylopius coccus.Donde en A.
Prohemocito con el núcleo ocupando casi todo el volumen celular.. En B un oenocito con la presencia de su cristal.
7. DISCUSION Dactylopius coccus se observa varias características de importancia como su hemolinfa, su daño hacia el nopal. Pero todo esto es parte de la vida la cual tiene funciones especificas. En la fisiología de la cochinilla se rescato puntos exactos de los cuales su mecanismo es de importancia para conocer fueron los efectores metabólicos, efectores proliferativos y entre otros. Se ha propuesto que la respuesta inmune en invertebrados depende de la presencia de moléculas denominadas lectinas. Para conocer la presencia de moléculas de este tipo en la hemolinfa de Dactylopius sp. y en la hemolinfa recuperada de L. coccidívora se hicieron ensayos de hemoaglutinación que resultaron positivos, lo que sugiere la presencia de receptores específicos para azúcares, como ha sido descrito para Manduca sexta (Minnick, Rupp y Spence, 1986). Respecto a esto se observa que la cochinilla tiene una rica inmunología por presentar células específicas en acciones. Peroaun quedan muhcos puntos eimportantes para el estudio de la cochinilla como por ejemplo; la importancia del carmín y que participación tiene como metabolito en la interacción de las vías de coagulación y proFO de la cochinilla, lo cual es posible dado que se conoce que varios difenoles y quinonas, compuestos con grupos reactivos similares a los que posee el ácido carmínico, son sustratos de la FO y participan en la formación de coágulos y cápsulas (Söderhall et al., 1994). Por otra parte, cabe resaltar que el estudio de Dactylopius sp. Es de importancia y que para tener conocimiento de ella es necesario saber su fisiología ya que como fuente del colorante ácido carmínico, de gran interés comercial–, así como los mecanismos de supervivencia del insecto, aportará nuevos conocimientos que podrán ser útiles para mejorar el cultivo y la producción de este valioso producto. En
8.
CONCLUSION
Poseen reflejos ciclo reflejos y suprareflejos al igual que organismos superiores con la diferencia de poseer estructuras menos desarrolladas como el cerebro (instintivo) En la hemolinfa de hembras de D. coccus se determinó la presencia de cuatro tipos de hemocitos, y con base en su forma, tamaño y tipo de granulaciones en el citoplasma, fueron identificados como granulocitos, plasmatocitos, prohemocitos y oenocitoides, siendo los primeros los más abundantes.-Poseen reflejos ciclo reflejos y suprareflejos al igual que organismos superiores con la diferencia de poseer estructuras menos desarrolladas como el cerebro (instintivo)
9. BIBLIOGRAFIA -
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http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S140531952008000300009&script=sci_arttext2.Azuma, M., Kojima, T., Yokoyama, I. Tajiri, H., Yoshikawa, K., Saga, S. y Del Carpio, C. A. (1999). Antibacterial activity of multiple antigen peptides homologus to a loop region in human lactoferrin. J. Pept. Ashida, M. y Yamazaki, H. (1990). Biochemistry of the phenoloxidase system in insects: With special reference to its activation. Berlín: Springer-Verlag.}
