Características de los Hongos: Estructura y Nutrición

4.2: Características de los Hongos
Objetivos de aprendizaje
Enumerar las características de los hongos.
Describir la composición del micelio.
Describir el modo de nutrición de los hongos.
Explicar la reproducción sexual y asexual en hongos.
El cuerpo fúngico
Los hongos tienen características bien definidas que los diferencian de otros organismos. La mayoría de los cuerpos fúngicos
multicelulares están formados por filamentos llamados hifas. Las hifas pueden formar una red llamada micelio, que es el talo
(cuerpo) del hongo (Figura4.2.1). Los hongos son heterótrofos que excretan enzimas para digerir los alimentos externamente,
luego absorben los alimentos digeridos. Debido a esta estrategia de alimentación, los hongos tienden a vivir dentro de cualquiera
que sea su sustrato alimenticio. La estructura delgada y filamentosa hifa permite una superficie máxima y, por lo tanto, un contacto
máximo con el sustrato alimenticio.
Figura4.2.1 : El micelio de un hongo se abaniza a través de un sustrato leñoso, ramificándose sucesivamente. Foto de Dr Mary
Gillham Archive Project, CC BY 2.0, vía Wikimedia Commons.
Las hifas que tienen paredes (septos) entre las células se llaman hifas septadas; las hifas que carecen de paredes y las membranas
celulares entre las células se denominan hifas no septadas o coenocíticas (Figura4.2.2 − 3). Los linajes tempranos divergentes de
hongos tienen hifas coenocíticas, mientras que los linajes posteriores (a menudo denominados “hongos superiores”) tienen hifas
septadas.
Figura4.2.2 : Los hongos multicelulares forman hifas, las cuales pueden ser septadas o no septadas. Las hifas septadas tienen
distintos compartimentos celulares separados por paredes llamadas septos. Estos septos pueden permitir que el hongo mantenga
núcleos (mostrados como puntos oscuros en el diagrama) contenidos en regiones específicas. Las hifas coenocíticas carecen de
septos y el contenido de las hifas puede moverse libremente. Los hongos unicelulares (levaduras) a veces pueden formar
pseudohifas a partir de células de levadura individuales. La evolución de la multicelularidad se estudia a veces en levaduras
productoras de pseudohifas.
4.2.1
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Figura4.2.3 : En la imagen de arriba, hay varias estructuras largas, transparentes, filiformes (hifas). En este hongo en particular, las
hifas son septadas. Hay cuatro flechas en la imagen, cada una apunta a un tabique. Foto de Maria Morrow, CC-BY-NC.
A diferencia de los hongos filamentosos, las levaduras son unicelulares. Las levaduras en ciernes se reproducen asexualmente al
brotar de una célula hija más pequeña (Figura4.2.4); las células resultantes a veces pueden pegarse juntas como una cadena corta o
pseudohifas (Figura4.2.2). Candida albicans (Figura4.2.5) es una levadura común que forma pseudohifas; se asocia con diversas
infecciones en humanos, incluyendo infecciones vaginales por levaduras, aftas orales y candidiasis de la piel.
Figura4.2.4 : En el diagrama anterior, una célula de levadura se reproduce por gemación. En el extremo izquierdo se encuentra la
célula madre de levadura (el núcleo está marcado). Moviéndose de izquierda a derecha, la célula de levadura forma una
protuberancia, luego produce una copia del núcleo por mitosis. En el siguiente cuadro, se ha formado una pared celular entre la
protrusción (brote) y la célula madre, y se han separado físicamente. En el marco final, las dos células de levadura son iguales en
tamaño y genéticamente idénticas, pero la célula progenitora puede identificarse por la presencia de una cicatriz circular del brote.
Obra de Nikki Harris, CC-BY-NC.
4.2.2
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Figura4.2.5 : Candida albicans es una célula de levadura y el agente de candidiasis y aftas. Este organismo tiene una morfología
similar a la de las bacterias cocos; sin embargo, la levadura es un organismo eucariota (nótese el núcleo). (crédito: modificación del
trabajo del Dr. Godon Roberstad, CDC; datos de barra de escala de Matt Russell)
Algunos hongos son dimórficos, teniendo más de una apariencia durante su ciclo de vida. Estos hongos dimórficos pueden
aparecer como levaduras o formas filamentosas, lo que puede ser importante para la infectividad. Son capaces de cambiar su
apariencia en respuesta a cambios ambientales como disponibilidad de nutrientes o fluctuaciones de temperatura, creciendo como
moho, por ejemplo, a 25 °C (77 °F), y como células de levadura a 37 °C (98.6 °F). Esta capacidad ayuda a los hongos dimórficos a
sobrevivir en diversos ambientes.
Estructura y función de la célula
Los hongos son eucariotas, y como tales, tienen una organización celular compleja. Como eucariotas, las células fúngicas contienen
un núcleo unido a la membrana. El ADN en el núcleo está envuelto alrededor de proteínas histonas, como se observa en otras
células eucariotas. Algunos tipos de hongos tienen estructuras comparables a los plásmidos bacterianos (bucles de ADN); sin
embargo, la transferencia horizontal de información genética de una bacteria madura a otra rara vez ocurre en los hongos. Las
células fúngicas también contienen mitocondrias y un complejo sistema de membranas internas, incluyendo el retículo
endoplásmico y el aparato de Golgi.
A diferencia de las células vegetales, las células fúngicas no tienen cloroplastos ni clorofila. Muchos hongos muestran colores
brillantes que surgen de otros pigmentos celulares, que van del rojo al verde y al negro, aunque ninguno de estos son para la
fotosíntesis. La venenosa Amanita muscaria (agárico de mosca) es reconocible por su gorra roja brillante con manchas blancas
(Figura4.2.6). Los pigmentos en los hongos están asociados con la pared celular y algunos juegan un papel protector contra la
radiación ultravioleta. Algunos pigmentos fúngicos son tóxicos.
Figura4.2.6 : Amanita muscaria es un hongo que produce pigmentos brillantes. La piel de las gorras (pileipellis) de estos hongos es
de color rojo brillante debido a la interacción de varios pigmentos. Los pigmentos fúngicos aún son poco conocidos. (Crédito de la
foto: Christine Majul)
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Al igual que las células vegetales, las células fúngicas tienen una pared celular gruesa. Las capas rígidas de las paredes celulares
fúngicas contienen polisacáridos complejos llamados quitina y glucanos (a diferencia de las paredes celulares de las plantas, que
contienen celulosa). La quitina, también encontrada en el exoesqueleto de insectos, da resistencia estructural a las paredes celulares
de los hongos. La pared protege a la célula de la desecación y los depredadores. Los hongos tienen membranas plasmáticas
similares a otros eucariotas, excepto que la estructura es estabilizada por ergosterol, una molécula esteroide que reemplaza el
colesterol que se encuentra en las membranas celulares animales. Los ergosteroles a menudo se explotan como dianas para los
fármacos antifúngicos.
La mayoría de los miembros del reino Los hongos son no móviles. Los flagelos se producen solo en los quítridos. Las células
móviles tienen un solo flagelo de latigazo cervical, colocando estos organismos en los Opisthokonts (junto con los animales).
Figura4.2.7 : Estructura química de la quitina. Como polisacárido, la quitina está compuesta por cadenas de monómeros de azúcar.
Sin embargo, a diferencia de la celulosa o el almidón, estos monómeros de glucosa tienen cada uno un grupo amida adicional
unido.
Crecimiento
Para los hongos filamentosos, una espora fúngica germina y crece apicamente. El micelio suele ser altamente ramificado y el hongo
crece desde el ápice de cada hifa, formando un patrón de crecimiento radial (Figura4.2.8). Debido a que los hongos crecen dentro
de su sustrato, muchas veces no vemos el micelio, solo las estructuras fructíferas. En Figura4.2.9, un círculo de setas llamado
anillo de hadas se ha formado en un césped herboso. La espora original habría sido depositada en el centro de ese anillo y el
micelio creció hacia afuera desde allí. Los hongos se producen en el borde del micelio.
Figura4.2.8 : El micelio del hongo Neotestudina rosati que crece en una placa de Petri. El hongo se transfirió a la placa en un punto
en el centro, luego creció hacia afuera hacia los bordes de la placa. Texto descriptivo: El hongo, que mide unos 8 centímetros de
diámetro, tiene la apariencia de piel redonda arrugada rodeada de residuos polvorientos. Existe una indentación similar a un cubo
en el centro del hongo. Desde este buje se extienden pliegues que se asemejan a radios en una rueda. (crédito: CDC)
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Figura4.2.9 : Un anillo de hadas de hongos blancos, demostrando el crecimiento radial del micelio. Foto de Aviddoghug en
Wikipedia en inglés (Texto original: David Gough), Dominio público, vía Wikimedia Commons.
Nutrición
Al igual que los animales, los hongos son heterótrofos; utilizan compuestos orgánicos complejos como fuente de carbono, en lugar
de fijar el dióxido de carbono de la atmósfera como lo hacen las plantas. Además, los hongos no fijan el nitrógeno de la atmósfera.
Al igual que los animales, deben obtenerlo de su dieta. Sin embargo, a diferencia de la mayoría de los animales, que ingieren
alimentos y luego los digieren internamente en órganos especializados, los hongos realizan estos pasos en el orden inverso; la
digestión precede a la ingestión. Primero, las exoenzimas son transportadas fuera de las hifas, donde procesan los nutrientes en el
ambiente. Entonces, las moléculas más pequeñas producidas por esta digestión externa son absorbidas a través de la gran superficie
del micelio. Al igual que con las células animales, el polisacárido de almacenamiento es el glucógeno, más que el almidón, como
se encuentra en las plantas.
Los hongos son en su mayoría saprotrofos, organismos que derivan nutrientes de la materia orgánica en descomposición. Obtienen
sus nutrientes de materia orgánica muerta o en descomposición, principalmente material vegetal. Las exoenzimas fúngicas son
capaces de descomponer polisacáridos insolubles, como la celulosa y la lignina de la madera muerta, en moléculas de glucosa
fácilmente absorbibles. El carbono, nitrógeno y otros elementos se liberan así en el ambiente. Debido a sus variadas vías
metabólicas, los hongos cumplen importantes roles ecológicos y están siendo investigados como herramientas potenciales en la
biorremediación. Por ejemplo, algunas especies de hongos pueden ser utilizadas para descomponer el gasoil y los hidrocarburos
aromáticos policíclicos (HAP) debido a su similitud química con la lignina que se encuentra en la madera. Otras especies captan
metales pesados, como el cadmio y el plomo.
Algunos hongos son parásitos, provocando infecciones en otros organismos. Muchos parásitos importantes de las plantas son las
oxidaciones, hongos en la Basidiomycota con ciclos de vida complejos. En ambientes pobres en nitrógeno, algunos hongos
recurren a la depredación de nematodos (pequeños gusanos redondos no segmentados). Las especies de hongos Arthrobotrys tienen
una serie de mecanismos para atrapar nematodos. Un mecanismo implica la constricción de anillos dentro de la red de hifas. Los
anillos se hinchan cuando tocan el nematodo, agarrándolo en un agarre apretado. El hongo penetra en el tejido del gusano
extendiendo hifas especializadas llamadas haustoria. Muchos hongos parásitos poseen haustoria, ya que estas estructuras penetran
en los tejidos del huésped, liberan enzimas digestivas dentro del cuerpo del huésped y absorben los nutrientes digeridos.
Algunos hongos viven en una relación simbiótica mutuamente beneficiosa con otro organismo, a menudo un organismo
fotosintético como una planta o alga. La asociación del hongo y la raíz de la planta se llama micorrizas. Más del 90% de las
especies de plantas terrestres se benefician de relaciones micorrízicas simbióticas. La planta se beneficia por la absorción más
eficiente de minerales (p. ej. fósforo) y los beneficios del hongo por los azúcares translocados a la raíz por la planta.
Los hongos micorrícicos también pueden formar conductos para nutrimentos entre especies de plantas, para bien o para mal. El
tubo fantasma incoloro, y por lo tanto heterotrófico (Monotropa uniflora - representado en la Figura4.2.10) es una angiosperma
que debe asegurar todo su alimento de los hongos micorrícicos que se adhieren al mismo tiempo a las raíces de alguna planta
autótrofa como un pino. El carbono radiactivo administrado al pino (como CO 2) pronto aparece en carbohidratos en pipas
fantasma cercanas.
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Figura4.2.10 : Las plantas micoheterótrofas como Monotropa uniflora (pipa fantasma) no tienen clorofila y por lo tanto no pueden
hacer su propio alimento. En cambio, roban azúcares de sus parejas micorrízicas.
Reproducción
Los hongos se dispersan liberando esporas (haploides, en la mayoría de los casos). Las esporas de hongos están presentes en casi
todas partes (y son una causa frecuente de alergias). Se han encontrado esporas del hongo de la roya del trigo a 4000 m en el aire y
a más de 1450 km (900 millas) del lugar donde fueron liberadas. No es de extrañar entonces que muchos hongos parezcan tener
una distribución mundial.
Figura4.2.11 : Esporas producidas por Psilocybe cyanescens, Basidiomycota (izquierda) y Tuber gibbosum, Ascomycota (derecha).
Fotos de Alan Rockefeller, CC-BY-NC.
Los hongos se reproducen sexual y/o asexualmente. Los hongos pueden exhibir reproducción asexual por mitosis con gemación
(Figura4.2.13), fragmentación de hifas y formación de esporas asexuales por mitosis (Figura4.2.14). Dependiendo del grupo
taxonómico, las esporas producidas sexualmente se conocen como cigoesporas (en la antigua Zygomycota), ascosporas (en
Ascomycota) o basidiosporas (en Basidiomycota).
Tanto en la reproducción sexual como en la asexual, los hongos producen esporas que se dispersan del organismo progenitor al
flotar en el viento, enganchando un paseo en un animal, o algún otro medio. Las esporas de hongos son microscópicas y a menudo
se producen en grandes cantidades. Cuando el hongo puffball gigante se abre de golpe, libera billones de esporas. La gran cantidad
de esporas liberadas aumenta la probabilidad de aterrizar en un ambiente que apoyará el crecimiento (Figura4.2.12).
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Figura4.2.12 : El (a) hongo bola de hojaldre gigante libera (b) una nube de esporas cuando alcanza la madurez. (crédito a:
modificación de obra de Roger Griffith; crédito b: modificación de obra de Pearson Scott Foresman, donado a la Fundación
Wikimedia)
Figura4.2.13 : Las células oscuras en esta micrografía de luz de campo brillante son la levadura patógena Histoplasma capsulatum,
vista en un telón de fondo de tejido azul claro. El histoplasma infecta principalmente los pulmones pero puede diseminarse a otros
tejidos, causando histoplasmosis, una enfermedad potencialmente mortal. Texto descriptivo: Las células parentales se tiñen de azul
oscuro y redondas, con células más pequeñas en forma de lágrima brotando de ellas. Las celdas tienen aproximadamente 2
micrones de ancho y 3 micrones de largo. (crédito: modificación de obra del Dr. Libero Ajello, CDC; datos de barra de escala de
Matt Russell)
Figura4.2.14 : Esta micrografía de luz de campo brillante muestra la liberación de esporas de un esporangio al final de una hifa
llamada esporangióforo. El organismo es un hongo Mucor sp., un moho que a menudo se encuentra en interiores. Texto descriptivo:
Una hifa tiene un esporangio redondo, de aproximadamente 35 micras de diámetro, en la punta. El esporangio es azul oscuro en el
cuello, y granulado blanco—azul en otras partes. Las esporas que ya han sido liberadas aparecen como pequeños óvalos blancos.
(crédito: modificación del trabajo de la Dra. Lucille Georg, CDC; datos de barra de escala de Matt Russell)
Los ciclos de vida de los hongos son únicos y complejos, aunque típicamente se dice que los hongos tienen un ciclo de vida
haplónico (Figura4.2.15). En un ciclo de vida fúngico generalizado, los micelios haploides de diferentes tipos de apareamiento
forman hifas que tienen gametos en las puntas o se fusionan directamente (somatogamia). El citoplasma se fusiona en un evento
llamado plasmogamia, produciendo una célula con dos núcleos distintos (una célula dicariota o n+n). En algún momento después,
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los núcleos se fusionan (en un evento llamado cariogamia) para crear un cigoto diploide. El cigoto se somete a meiosis para formar
esporas haploides que germinan y crecen hasta convertirse en un nuevo micelio haploide. La forma en que ocurren estos eventos es
una de las principales formas en que clasificamos los hongos, y los ciclos de vida de los diferentes grupos fúngicos contrastan
significativamente.
Figura4.2.15 : Los hongos pueden tener etapas de reproducción tanto asexual como sexual. El ciclo de vida es, en general,
haplónico: la etapa multicelular es haploide. En el ciclo de vida asexual, un micelio haploide (1n) se somete a mitosis para formar
esporas. La germinación de las esporas da como resultado la formación de más micelios. En el ciclo de vida sexual, el micelio sufre
plasmogamia, proceso en el que las células haploides se fusionan para formar un heterocarión (una célula con dos o más núcleos
haploides). A esto se le llama la etapa heterocariótica. Las células dicariotas (células con dos núcleos más) se someten a
cariogamia, proceso en el que los núcleos se fusionan para formar un cigoto diploide (2n). El cigoto se somete a meiosis para
formar esporas haploides (1n). La germinación de las esporas da como resultado la formación de un micelio multicelular. Diagrama
original alterado por Maria Morrow.
Revise las características de los hongos visitando este sitio interactivo de Wisconsin-online.
Resumen
Los hongos son organismos eucariotas que aparecieron en tierra hace más de 450 millones de años. Son heterótrofos y no contienen
pigmentos fotosintéticos como la clorofila, ni cloroplastos. Los hongos son importantes descomponedores que liberan elementos
esenciales en el ambiente. Sin embargo, tienen muchos otros papeles importantes en los ecosistemas como parásitos y mutualistas.
Las enzimas externas digieren los nutrientes que luego son absorbidos por el micelio del hongo, el cual se compone de células
filamentosas llamadas hifas. Una gruesa pared celular hecha de quitina rodea las hifas. Los hongos unicelulares se llaman levaduras
y se reproducen por gemación. Los hongos pueden reproducirse asexualmente (típicamente denominados mohos) y/o sexualmente.
4.2.8
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Una de las principales formas en que los hongos se clasificaron en phyla se basó en el ciclo de vida y el tipo de estructuras sexuales
producidas.
Características de los Hongos:
Eucariotas
Heterotrófico por absorción
Morfología: unicelular o un talo compuesto por hifas. Si están presentes, las células móviles solo tienen un solo flagelo de
latigazo cervical.
Paredes celulares: Quitina
Almacenamiento de carbohidratos: Glucógeno
Ciclo de vida: Haplontic (aunque este se pone un poco raro)
Ecología: Muchos hongos son descomponedores, principalmente en ecosistemas terrestres. Otros grupos de hongos viven en
simbiosis con otros organismos como parásitos, mutualistas o comensales.
Atribución
Curada y autoría de Maria Morrow, CC-BY-NC, utilizando las siguientes fuentes:
19.1.7 Hongos de la Biología por John. W. Kimball (con licencia CC-BY)
24.1 Características de los Hongos de Biología 2e por OpenStax (licenciado CC-BY). Accede gratis en openstax.org.
5.3 Hongos de Microbiología por OpenStax (licenciado CC-BY). Accede gratis en openstax.org.
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Ha, Maria Morrow, & Kammy Algiers (ASCCC Open Educational Resources Initiative) .
2.3.2: Characteristics of Fungi by Melissa Ha, Maria Morrow, & Kammy Algiers is licensed CC BY-NC 4.0.
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