clase 01 biologia y reproduccion de los hongos
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BIOLOGIA Y REPRODUCCION DE LOS HONGOS
Lic. ROBERTO E. ROJAS LEON
INTRODUCCION
• El reino de los hongos comprende tal vez el
20% de la biodiversidad sobre el planeta tierra
• Existen aproximadamente 2 millones de
especies
• Son organismos de vida libre no dependen de
los seres humanos ni animales
• Principal descomponedor de materia orgánica
• La mayoría tiene una limitada patogenicidad
Organismo vivo más grande ?
• Ballena azul 150 Tm
• Elefante africano 5 Tm
• Sequoias (arboles gigantes) 10 m diámetro 85 m altura
UN HONGO: Armillaria ostoyae
2.400 años
890 Ha
6.000 Tm
Oregón (USA)
NO
Fungi Experimental Methods in Biology Maheshwari 2005
Muy tolerantes
Algunas especies (ejm. Aspergillus nidulans) pueden sobrevivir y crecer a:
pH 2 (jugo de limón, estómago) vs pH 12 (amonio, lejía)
2 ºC vs 48 ºC
Fungi Experimental Methods in Biology Maheshwari 2005
Estrategia hifal de ataque a los árboles
Fungi Experimental Methods in Biology Maheshwari 2005
Diagrama de los estadios en el desarrollo de una colonia individual de un hongo
a) Espora germinando
b) Ramificación de un micelio radialmente expansivo
c) Red hifal interconectada por fusión de hifas
d) Micelio descontinuado de una colonia fúngica
Fungi in the Environment GADD 2007
Morfología colonial fúngica:Periferia, hifas no se fusionanSubperiferia, se fusionan.
The Fungi CARLILE 2001
Anastomosis hifalA. Hifa a hifaB. Hifa a “estaca”C. “estaca” a “estaca”D. Hifa a lateral de hifa
Fungi Experimental Methods in Biology Maheshwari 2005
Fusión hifal
EXTENSION APICAL Y CRECIMIENTO SINCRONIZADO
• Crecimiento de la hifa: punta hifal
• Región muy pequeña < 100 µm
– N-acetilglucosamina-14C
• Crecimiento polarizado en una sola dirección
Fungi Experimental Methods in Biology Maheshwari 2005
Cuerpo
Spitzenkörper
• Acúmulos de vesículas pequeñas, sin delimitación, bien definida.
• Derivadas del cuerpo de golgi.
• Debajo de la MC de la punta hifal.
Fungi Experimental Methods in Biology Maheshwari 2005
Cuerpo
Spitzenkörper
• Avanza continuamente con la elongación hifal.
• Contiene enzimas y precursores polisacáridos preformados para síntesis de la pared.
Fungi Experimental Methods in Biology Maheshwari 2005
Morfología de Mohos y Levaduras
HONGOS FILAMENTOSOS: MOHOS
• Pluricelulares
• Hifas, filamentos ramificados
• Diámetro constante, 1-30 µm o más, dependiendo de la especie
• Pueden ser cultivados
• Colonias radialmente expansivas
Cabello vs Hifa
Levaduras• Unicelulares
– Ascomycetes
– Basidiomycetes
– Deuteromycetes
• Dividen asexualmente– Brotación
– Fisión
• Tamaño variable– 2-3 µm a 20-50 µm longitud
– 1-10 µm de ancho
Levadura típica gemando, microscopía de barrido (x10000)
Fungi Biology and Applications Kavanagh 2005
Diversidad de formas celulares de las levaduras
Levaduras: pigmentos
• Confiere color a la colonia
– Cremas Saccharomyces cerevisiae
– Blancas Geotrichum candidum
– Negras Aureobasidium pullulans
– Rosadas Phaffia rhodozyma
– Rojas Rhodotorula rubra
– Naranjas Rhodosporidium spp.
– Amarillas Cryptococcus laurentii
Aureobasidium pullulans
APD, 20 días
Rhodotorula rubra
Geotrichum candidum
Candida albicans
Levaduras: pigmentos
• Uso biotecnológico
– Suplemento alimenticio (salmones)
Phaffia rhodozyma
ASTAXANTINA(salmón no sintetiza)
ENVOLTURA CELULAR• Mohos y levaduras:
– Membrana plasmática
– Periplasma
– Pared celular
– Componente estructural extracelular (fimbria y cápsula)
Infectious disease pathogenesis, prevention, and case studies Shetty 2009
Membrana Plasmática
• Bicapa fosfolipídica
• Interespaciada con proteínas globulares
• Dicta entrada de nutrientes y salida de metabolitos
• Barrera selectiva para su translocación
• Ergosterol, mayor esterolde MC
– Colesterol, célula animal
– Fitosterol, célula vegetal
Periplasma (Espacio Periplásmico)
• Región externa a MC e interna a PC
• En levaduras, no atraviesan PC
– Proteínas secretadas (manoproteínas)
– Enzimas (invertasa y fosfatasa ácida)
• En mohos
– MC y PC íntimamente ligadas:
• Hifas a menudo resistentes a plasmólisis
Pared Celular
• Exoesqueleto de formación dinámica
• Define crecimiento, rigidez celular, forma y propiedades interactivas.
• Mohos:
– Ligado al crecimiento apical
• Neurospora crassa– Delgada en ápice ~ 50 nm
– Engruesa detrás del ápice, 250 µm
Pared Celular
• Gruesa red de complejo fibrilar
• Mohos
– Diferentes polisacáridos de acuerdo al grupo taxonómico (quitina, glucanos, manoproteínas, quitosan, ácido poliglucorónico o celulosa)
– Pequeñas cantidades de proteínas y glicoproéínas
Pared Celular• Mohos superiores
– Crecimiento apical…..formación de septos
• Mohos inferiores
– Crecimiento apical…..sin formación de septos
• Septos
– Compartimentalizar hifa
– Típicamente perforadas (poros)
• Pasaje y comunicación de citoplasma
– Pueden bloquearse (cuerpos de woronin)
Pared Celular
• Levaduras
– Polisacáridos (predominantemente β-glunacos, rigidez)
– Proteínas (principalmente manoproteínas, porosidad)
– Lípidos
– Material fosfato inorgánico
• Hifas tienen menos mananos que levaduras
• Quitina en mayor cantidad en cicatriz de brotación
Estructura de envoltura celular, en Saccharomyces cerevisiae
Fungi Biology and Applications Kavanagh 2005
Fimbrias
• Protrusiones proteicas largas que aparecen desde PC de ciertos basidiomicetos y ascomicetos
• Involucradas en conjugación cel.-cel.
Polimero Pullulan
• Substancia extrahifal
• Comercialmente producido de
– Aureobasidium pullulans
Organelas fúngicas
• Núcleo
Característica de los hongos, multinucleación (?)
o Almacén de N y P orgánico (DNA) 1-3 m diámetro
3-16 cromosomas
Hasta 47 Mb DNA (levaduras 15 Mb)
Fungi in the Environment GADD 2007
Neurospora crassa, mostrando estado multinucleado en sus hifas.
Otras organelas
• Mitocondria
• Cuerpos de Golgi—consiste de una simple cisterna vs acúmulos de cisternas
• Otros tipos:
– ribosomas, retículo endoplásmico, vacuolas, vacuolas lipídicas, partículas de almacenamiento de glucógeno, microtúbulos, vesículas.
MICOLOGIA
• Estudio de los hongos (mikes = seta u hongo.
• Organismos eucariotas, heterótrofos, uni o pluricelulares, con pared celular definida y se reproducen por esporas.
• 100,000 especies válidamente descritas
– 1,700 nuevas especies cada año
• 1.5 – 2 millones de especies de hongos!
• Menos del 5% son descritas, tomaría >800 años para describir todas las especies
MICOLOGIA
• Fueron incluidos en plantas inferiores
• 150 especies Patógenos de hombres y animales, década 80’.
• 397 especies, 2000
• (?) …….2011
NUTRICION
• Absorción: enzimas– Lipasas, aceite vegetal– Invertasas, confitería– Lactasas, lácteos– Proteasas, hidrólisis de
proteínas– Amilasas, almidón– Celulasa, celulosa y
hemicelulosa– Pectinas, bebidas no alcohólicas– Etc.
• No hay pinocitosis.
Aeróbios obligados
Aunque, ciertas levaduras fermentadoras, anaeróbiasfacultativas, se desenvuelven en ambientes con pocooxígeno o en ausencia de este elemento.
Los hongos pueden reproducirse aunque lentamente, enatmósfera con reducida cantidad de oxígeno.
Temperatura -
Psicrófilos, mesófilos, termófilos. Dimorfismo fúngico.
METABOLISMO FUNGICO
• Habitat:• suelo, agua, vegetales. (parásitos, sapróbios, simbiontes).
• Vías de diseminación:• viento, agua, suelo, insectos, animales, hombre.
MICOLOGIA
Clasificación Whittaker (1969) ymodificada por Margulis y Schwartz(1988): 5 reinos.
1. Monera: Procariotas (bacterias, actinomycetes, algas verdes azuladas)
2. Protista: Eucariotas (protozoarios y otros organismos uniy pluricelulares.
3. Hongos: Eucariotas (carecen de flagelos y desarrollan de esporas)
4. Plantas: Eucariotas.5. Animal: Eucariotas
MICOLOGIA
Paterso y Sogin, 1992
Procariota y Eucariotas
Evidencia molecular: secuencia de bases de ARNr.
7 ReinosArchaebacteria
Eubacteria
Protozoa
Chromista
Plantae
Animalia
Eumycota
Aplicación INDUSTRIAL de los Hongos
Existen procesos industriales aprovechando las reacciones de descomposición (enzimas, metabolitos primarios y secundarios).
Fermentación alcohólica (cervecera y panadera):
Levaduras, azúcar OH y CO2
Alcohol bebidas alcohólicas
CO2 “nieve carbónica”Preparación de Enzimas
Almidón dextrina (A. flavus)
Amilasa (A. niger)
Aplicación INDUSTRIAL de los Hongos
– Maduración del queso:
Camembert P. camemberti
Roquefort P. roqueforti
Acido Cítrico
Principal ácido orgánico de frutas cítricas
Producida por fermentación de carbohidratos (sucrosa preferido)
Aspergillus niger
Especies de Candida
Fungi Biology and Applications Kavanagh 2005
Enzimas fúngicas producidas a escala industrial su aplicación y organismo productor
Producción de vitaminas
Via fermentativaRiboflavin (B2)
Ergosterol (provitamina D2)
Cianocobalamina (B12)
Acido orotico (B13)
Vitamina grupo F
Vitamina C
Vitamina B2 (riboflavina)
2 ascomicetos mejores productores de rivoflavina (Clostridium sp. y Candida sp.)
Ashbya gossypii, preferida
Eremothecium ashbyi, genéticamente inestable
Reproducción de los Hongos
The Fungi CARLILE 2001
Esporas.Mostrando rangos de formas y tamañosLínea curva es punta de alfiler
REPRODUCCION DE LOS HONGOS
Espora Tubo Germinativo
HIFA
No hay esporas Micelio estéril (Mycellia sterillia)
Fenómeno del Pleomorfismo: Mutación irreversible, pierde órganos de reproducción
REPRODUCCIÓN SEXUADA
Producción de órganos sexuados y gametos
Fusión de Protoplastos (Plasmogamia)
Fusión nuclear (Cariogamia)
Desarrollo deCuerpos fructíferos
Esporas sexuadas
CUERPOS FRUCTIFEROS SEXUALES
• Ascoma ó ascocarpo:
Cleistotecio. Cerrado
Peritecio. Ostiolo
Apotecio. Abierto
• Basidiocarpo
CUERPOS FRUCTIFEROS ASEXUALES
–Picnidio: conidias ó picnosporas
–Coremios: hifas fasciculadas
– Esporodoquio
–Acérvulo
REPRODUCCION DE LOS HONGOS
Forman ESPORAS (perpetuar especie).
Son de dos tipos:Esporas. Reproducción Sexuada (teleomorfo ó perfecto), fusión protoplasma y núcleo
(meiosis).
Conidios. Reproducción Asexuada (anamorfo ó imperfecto), no fusión de núcleos (mitosis).
Ambas formas de Reproducción Holomorfos
ESPOROS
Pueden clasificarse:
A Por su forma, esferoides, cilindroides, poliédricas, ovoides, alantosporos (“relleno”), helicosporo, estaurosporo (estrella), acicular.
Esporos ClasificaciónB. Por su aspecto externo
(a)Verrugoso
(b)Equinulado
(c)Aciculado
(d)Fobeado
(e)Ribuloso
(f)Estriado
(g)punteado.
g
Esporos ClasificaciónC Por el tabique(a) amerosporo (sin tabique)
(b) didimosporo (tabique único)
(c) fragmosporo (tabiques transversales)
(d) dictiosporos o muriformes (tabique transversales y longitudinales).
Esporos Clasificación
D. Por su tamaño• Macroconidias
• microconidias.
Agrupación de conidias basadas en su ontogenia: CONIDIOGENESIS
TALICO: Artroconidia
BLASTICO: Blastoconidia
Phialoconidia
Aneloconidia
Poroconidia
Simpoduloconidia
Aleurioconidia
BLASTOCONIDIAConidios producidos por gemación ó
blastogénesis.
Ejm. Levaduras, Cladosporium sp.
POROCONIDIAConidios producidos a través de poros
en la célula conidiógena.
Ejm. Alternaria sp., Drechslera sp., Curvularia sp.
SIMPODULOCONIDIAConidios que nacen por gemación
pero el conidióforo sigue creciendo después de formado otras conidias dando el aspecto de cienpies. Ejm. Sporothrix schenkii.
FIALOCONIDIAProducida endógenamente por fiálide
sobre hifa (Phialophora sp.) ó sobre conidióforo complejo (Aspergillus sp., Penicillium sp., Malassezia sp.
ANELOCONIDIAProducido como blastoconidio en
secuencia basípeta a partir de una célula conidiógena dejando cicatriz (anélido). Scopulariopsis sp., Scedosporium sp., Exophiala sp., Phaeoannellomyces sp.
ALEURIOCONIDIAProducidos ensanchamiento del extremo
de cel. conidiógena. Unicelulares (microconidias) y Pluricelulares (macroconidias). Blastomyces dermatitides, Dermatofitos, Chrysosporium, Histoplasma.
ARTROSPOROS
Conidios producidos por la fragmentación de hifas en células individuales.
Ejm. Geotrichum sp., Coccidioides immitis.