BIOLOGÍA DE HONGOS Su estudio es importante porque ocasionan enfermedades en el humano. Reino de hongos = 20% de biodiversidad planetaria. Sentó bases de la micología, Destaca la importancia de estructuras reproductivas en la clasificación de hongos. Reconoce y describe los mohos Aspergillus y Botrytis y 900 más. Desarrollo individual de una colonia (Estadios) Existen 2 millones de especies. Son organismos de vida libre (No dependen de humanos-animales). Principales descomponedores de materia orgánica con limitada patogenicidad (No todos son patógenos). Son tolerantes: Algunas especies (Aspergillus nidulans) →Sobreviven a pH 2 (Jugo de limón, estómago) o pH 12 (amonio, lejía) →Temperaturas altas o bajas (2° vs 48°-> En estufas) Pueden ser Amigos o enemigos: AMIGO Ferment. de levadura Biotransform. (Pan-OH) Horm. Creci. Esteroides ENEMIGO Fitopatógeno Acorde a la imagen: (a y b se ven microscópicamente) a) Espora germinando (Espora cae a la piel, algún órgano o al medio de cultivo). → Forma un tubo germinal (Estructura tubular pequeña) b) Ramificación de un micelio radialmente expansivo → De los tubos germinales se forman ramificaciones continuas llamadas hifas que al formarse originan el micelio, talo o cuerpo. (Unidad estructural y funcional del micelio es la hifa) c) Red hifal interconectada por fusión de hifas. Metabolitos Antibiót. – Horm. Creci. Micosis (Huma-Anim) → Las hifas se conectan con otras hifas y es más notoria a la vista macroscópica. Actividad Enzi. Queso maduro - Industrias Micotoxinas d) Micelio descontinuado de una colonia fúngica Biomasa Alimento – Micoproteína Reacción Alérgica Control biológico Insec–Nemát Deterioración Forestal Asoc. Micorrizas → Visión completa de la colonia en vista macroscópica. EXTENSIÓN APICAL Y CRECIMIENTO SINCRONIZADO El hongo tiene un crecimiento apical, sufre ramificaciones y sigue proyectándose LOS HONGOS SON DIFERENTES: Ápice GRANDES 15km diámetro PEQUEÑOS (5um)3 = 1.3 x 10 -10g 6mil toneladas gramos Crecimiento de la hifa: Punta hifal Pier Antonio Micheli -> Padre de la micología Región muy pequeña < 100 µm N-acetilglucosamina-14C (Glucosamida marcada con carbono-14 un isótopo radioactivo que sirve en el crecimiento y el metabolismo de los hongos) ¿Por qué la diferencia de colores en el moho? Crecimiento polarizado en una sola dirección. ¿Tienen la misma estructura? PREGUNTA: ¿QUIÉN DIRIGE ESTE DESARROLLO ONDULANTE O RAMIFICADO DEL HONGO? Cuerpo Spitzenkörper (Microvesículas) Son: Acúmulos de vesículas pequeñas, sin delimitación, bien definida. Localizadas: Función de cada parte Debajo de la MC de la punta hifal. Micelio: El cuerpo del hongo Superficie del sustrato: Divide las H. aérea y vegetativa. Se desarrollan en: Hifa reproductiva y conidio: Reproducción. Cuerpo de Golgi, salen y se dirigen a la Membra. Cel. Hifas aéreas: Albergar las esporas. Hifas vegetativa: Sirven para nutrición y sostén. Avanza continuamente con la elongación hifal. MORFOLOGÍA DE HONGOS Morfología macroscópica de las colonias: Contiene enzimas y precursores polisacáridos preformados para síntesis de la pared. Si las vesículas están a la izquierda, crece hacia la izquierda, alcanzado su límite gira a la derecha. (Fundamento de desarrollo ondulante del hongo) • Levaduras, unicelulares, gemación, fisión • Mohos, espora (reproducción) ---→ hifas • MORFOLOGÍA DE MOHOS Y LEVADURAS Se diferencias macroscópicamente: MOHOS: Pluricelulares Hongos filamentosos c/ vellosidades. LEVADURAS: Unicelulares Hongos con crecimiento similar bacteriano Dimórficos: Hongos con características de: levaduras 37 °C (En el humano al ser inhalado) – moho 25-30 °C (a T°.A liberan esporas) Ocasionan micosis endémicas o sistémicas (Solo están en zonas específicas). Existen 6 en todo el mundo ( 3 en Perú, 2 en EE.UU y 1 en Asia) Conjunto de hifas Tipos de micelio: • Situación (aéreo, profundo o sumergido) • Tabicamiento (tabicados o septados, continuos o cenocíticos o en sifón) • Función (vegetativa, reproductiva o fructificación) Hifas: • • LEVADURAS: PIGMENTOS Hialinas o incoloras (No pigmento en pared de hifa) Negras o pardas, por melanina en pared de hifa. (Llamados hongos demateáceos) HONGOS FILAMENTOSOS: MOHOS • Pluricelulares • Hifas, filamentos ramificados • Diámetro constante, 1-30 µm o más, dependiendo de la especie • Pueden ser cultivados • Colonias radialmente expansivas El pigmento confiere color a la colonia. PIGMENTO Cremas Blancas Negras Rosadas Rojas Naranjas Amarillas HONGO Saccharomyces cerevisiae Geotrichum candidum Aureobasidium pullulans Phaffia rhodozyma Rhodotorula rubra Rhodosporidium spp. Cryptococcus laurentii Levaduras Unicelulares Geotrichum candidum ➔ Ascomycetes ➔ Basidiomycetes ➔ Deuteromycetes Aureobasidium pullulans, APD, 20 días Dividen asexualmente → Brotación → Fisión → Gemación • Tamaño variable • 2-3 µm a 20-50 µm longitud • 1-10 µm de ancho Diversidad de formas celulares de las levaduras Candida albicans Bhodotorula rubra Levaduras: pigmentos Uso biotecnológico como suplemento alimenticio (salmones) Phaffia rhodozyma -→ ASTAXANTINA (salmón no sintetiza) ENVOLTURA CELULAR Mohos y levaduras: tienen 1. 2. 3. 4. Membrana plasmática Periplasma Pared celular Componente estructural extracelular (fimbria y cápsula → No todos tiene estas estructuras) En la pared del hongo existen varios polímeros de glucosa. Los 2 más importantes son: a) B-(1,3)-glucano: Tiene B-(1,3)-glucano n F y B(1,3)-glucano n L. Es + importante en la P.C del H. Membrana Plasmática Este para polimerizarse necesita de una enzima llamada B-(1,3)-glucano sintetasa (están en la M.C) • Bicapa fosfolipídica • Interespaciada con proteínas globulares • Dicta entrada de nutrientes y salida de metabolitos b) B-(1,6)-glucano: El segundo más importante y en menor concentración. Polimerizado por B(1,6)-glucano sintetasa. • Barrera selectiva para su translocación Pared Celular • Lípido de mayor importancia: Ergosterol, mayor esterolde MC, contiene. → Exoesqueleto de formación dinámica (Se degrada y se sintetiza) • Colesterol, célula animal • Fitosterol, célula vegetal Nota: El Ergosterol es tan importante en la membrada del hongo que es por eso que los medicamentos atacan en esta zona. Periplasma (Espacio Periplásmico por encima de la Membrana Celular) • Región externa a MC e interna a la Pared Cel. • En levaduras, no atraviesan PC (Hay un buen especio periplásmico). • • Proteínas secretadas (manoproteínas) • Enzimas (invertasa y fosfatasa ácida) En mohos (No hay casi espacio Periplásmico) • MC y PC íntimamente ligadas: • Hifas a menudo resistentes a plasmólisis → Define crecimiento, rigidez celular, forma y propiedades interactivas. Mohos: Se ve más ligado al crecimiento apical Ejem: Neurospora crassa ➔ Delgada en ápice ~ 50 nm ➔ Engruesa detrás del ápice, 250 µm → Gruesa red de complejo fibrilar Mohos ➔ Tiene diferentes polisacáridos de acuerdo al grupo taxonómico (quitina, glucanos, manoproteínas, quitosan, ácido poliglucorónico o celulosa) ➔ Pequeñas cantidades de proteínas y glicoproéínas (Elementos no fibrilares) Mohos superiores (Septados o tabicados) →Crecimiento apical, formación de septos Componentes de la Pared Mohos inferiores (llamados Aseptados) Elementos fibrilares. →Crecimiento apical, sin formación de septos Elementos acuosos situados alrededor. Forma de Septos Glucanos (polímeros de glucosa) →Compartimentalizar la hifa (Forman espacios) →Pueden ser típicamente perforadas (poros): Es un pasaje y comunicación de citoplasma, permite el paso del alimento. →Pueden bloquearse cuando llegan a su tamaño máximo con denominados cuerpos de Woronin. Levaduras • Polisacáridos (predominantemente βglunacos, rigidez) →Otros tipos: • ribosomas, retículo endoplásmico, vacuolas, vacuolas lipídicas, partículas de almacenamiento de glucógeno, microtúbulos, vesículas. MICOLOGIA Estudio de los hongos (mikes = seta u hongo). • Proteínas (principalmente manoproteínas, porosidad) Organismos eucariotas, heterótrofos, uni o pluricelulares, con pared celular definida y se reproducen por esporas. • Lípidos Hay 100,000 especies válidamente descritas • Material fosfato inorgánico Se descubre 1,700 nuevas especies cada año Hifas tienen menos mananos que levaduras 1.5 – 2 millones de especies de hongos! La quitina de la levadura se encuentra en mayor cantidad en la cicatriz de brotación (zonas de inserción), donde se separa para formar una levadura hija. Menos del 5% son descritas, tomaría +800 años para describir todas las especies Estructura de envoltura celular, en Saccharomyces cerevisiae Fueron incluidos en plantas inferiores 50s, veinte patógenos 150 especies, patógenos de hombres y animales, década 80’. 394 especies, 2000 150 especies 2020 Organelas fúngicas →Núcleo • Característica de los hongos, multinucleación. (Almacén de N y P orgánico (DNA) • Mide 1-3 mm diámetro • Tiene de 3-16 cromosomas • Hasta 47 M bases de DNA (levaduras 15 Mb) Otras organelas → Mitocondria • Cuerpos de Golgi—consiste de una simple cisterna vs acúmulos de cisternas NUTRICION →Se nutren vertiendo enzimas al medio ambiente que degrada el sustrato de la materia orgánica, lo que la descompone. → Cuando degrada el sustrato, lo absorbe, por eso se dice que su nutrición es por absorción Guíese de la imagen que siguiente imagen. 3. Hongos: Eucariotas (carecen de flagelos y desarrollan de esporas) 4. Plantas: Eucariotas. 5. Animal: Eucariotas Paterso y Sogin, 1992 clasifican por ser: Procariota y Eucariotas Evidencia molecular: secuencia de bases de ARNr. 7 Reinos: Archaebacteria, Eubacteria, Protozoa. Chromista, Plantae, Animalia y Eumycota (Hongos verdaderos). Mucho de los hongos pueden ser: Saprofitos, Parásitos, Mutualistas (simbiontes). Moléculas estructurales: • Celulosa, hemicelulosa, almidón, lignina, quitina, queratina, lípidos entre otras. No hay pinocitosis o fagocitocis Enzimas estructurales: hidrólisis. • Moléculas simples C y/o Energía Absorción: Se da por las enzimas. Aplicación INDUSTRIAL de los Hongos • Lipasas, aceite vegetal • Invertasas, confitería • Lactasas, lácteos Existen procesos industriales aprovechando las reacciones de descomposición (enzimas, metabolitos primarios y secundarios). • Proteasas, hidrólisis de proteínas Fermentación alcohólica (cervecera y panadera): • Amilasas, almidón Levaduras, azúcar ---→ OH Y CO2 • Celulasa, celulosa y hemicelulosa Alcohol ----→ bebida alcoholicas • Pectinas, bebidas no alcohólicas CO2 • Etc. Preparación de Enzimas • No hay pinocitosis. Almidón -----→ dextrina (A. flavus) -----------→ ”nieve carbónica” TAXONOMÍA DE LOS HONGOS Amilasa (A. niger) Clasificación de Whittaker (1969), modificada por Margulis y Schwartz (1988): 5 reinos. (aflagelos) Maduración del queso: (Gusto ácido) 1. Roquefort -----→ P. roqueforti Monera: Procariotas (bacterias, actinomycetes, algas verdes azuladas) 2. Protista: Eucariotas (protozoarios y otros organismos uni y pluricelulares. Camembert ---→ Penicillium camemberti Enzimas fúngicas producidas a escala industrial su aplicación y organismo productor.