Características de los Hongos

Transcripción

1 Capítulo 31 Clade de los Hongos Dr. Fernando J. Bird-Picó Departamento de Biología Recinto Universitario de Mayagüez Características de los Hongos Mas de 100,000 especies descritas Eucariotas inferiores, unidad estructural es la hifa. Las hifas son filamentos cilíndricos con tabiques o septas (tabicadas) o sin los mismos (cenocíticas). Figure 31.3 Figure 31.4 Nematode Hyphae 25 µm Nuclei Cell wall Cell wall (a) Septate hypha Pore Septum Nuclei (b) Coenocytic hypha (a) Hyphae adapted for trapping and killing prey Fungal hypha Plant cell wall Haustorium (b) Haustoria Plant cell plasma membrane Plant cell Dr. Fernando J. Bird-Picó

2 Figure 31.2 Características de los Hongos Las hifas se entrelazan para formar el micelio, por medio del cual el hongo asume las funciones de colonización, anclaje y reproducción. Algunos hongos poseen hifas especializadas llamadas austorios que le permiten penetrar los tejidos del hospedero. Hyphae Reproductive structure Spore-producing structures 60 µm Mycelium Micorrizas: relaciones mutuamente beneficiosas entre hongos y raíces de plantas Hongos Ectomicorrizales forman vainas de hifas sobre una raíz y tambien crecen entre los espacios extracelulares de la corteza radical Hongos micorrizales arbusculares extienden sus hifas a través de la pared celular de las células radicales y en tubos formados por la invaginación de la membrana celular de estas células (radicales) Características de los Hongos Poseen pared celular compuesta mayormente de quitina; Son organismos mayormente heterótrofos, carecen de clorofila. Modo de nutrición es por absorción; se clasifican como saprófitos (saprobios), parásitos y mutualistas. Dr. Fernando J. Bird-Picó

3 Características de los Hongos Pueden ser multicelulares (hifas ramificadas y entrelazadas -- miceliales) o unicelulares (levaduras). Reproducción puede ser sexual (por fusión de hifas) o asexual (por gemación, espora asexual o fragmentación de micelio) grandes cantidades de esporas Utilizan feromonas para comunicar tipo de hifa ( mating type ) Los hongos son heterótrofos que absorben los nutrientes del exterior. Utilizan enzimas para romper moléculas grandes y complejas en compuestos orgánicos más simples y pequeños Esta versatilidad de enzimas contribuyen al éxito ecológico de los hongos Fig Esporas Clave Haploide (n) Heterocariótico (núcleos sin fusionar de diferentes parentales) Diploide (2n) Estructura que produce esporas REPRODUCCIÓN ASEXUAL GERMINACIÓN PLASMOGAMIA (fusión de citoplasma) Micelio GERMINACIÓN Etapa Heterocariótica REPRODUCCIÓN SEXUAL CARIOGAMIA (fusión de núcleos) Esporas cigoto MEIOSIS Reproducción Sexual Plasmogamia: la unión de dos micelios parentales (+ y -): por feromonas que comunican tipo de parental En la mayoría de los hongos, los núcleos haploide de cada parental no se fusionan de inmediato; coexisten en el micelio, llamado ahora micelio heterocarión (núcleos diferentes) En algunos hongos, el núcleo haploide se aparean dos por célula; a este micelio se le llama dicariótico (dos núcleos). Dr. Fernando J. Bird-Picó

4 Figure 31.6 Reproducción Asexual Pueden pasar horas, días, y a veces siglos antes de que se lleve a cabo la cariogamia (fusión nuclear) Durante la cariogamia, los núcleos haploides se fusionan, produciendo célula diploide (cigoto) La fase diploide es de corta vida y el cigoto lleva a cabo meiosis, produciendo esporas haploides Muchos hongos pueden llevar a cabo reproducción asexual (además de sexual) Los mohos ( molds ) producen esporas haploides por mitosis para formar un micelio visible (ver Penicilium en naranja). 1.5 µm Clasificación de los Hongos Otros como las levaduras (ambientes húmedos) y que son unicelulares también se reproducen asexualmente Las levaduras, en vez de producir esporas, se reproducen asexualmente formando yemas ( bud cells ) de las células parentales Yema Célula Parental Dentro de Opistokonta Se clasifican en cinco divisiones o filos, sobre la base de estructuras reproductivas, diferencias morfológicas y evidencias moleculares (DNA, etc.) Una sexta división no es aceptada filogenéticamente hablando, pero agrupa hongos que son mitospóricos. Dr. Fernando J. Bird-Picó

5 Fig Deuteromycetes Muchos mohos y levaduras no se les conoce etapa sexual en su ciclo de vida Los micólogos tradicionalmente han llamado deuteromicetos (u hongos imperfectos) a éstos. UNICELLULAR, FLAGELLATED ANCESTOR Animals (and their close protistan relatives) Nucleariids Chytrids Opisthokonts Other fungi Figure Chytrids (1,000 species) Evidencia evolutiva Hyphae 25 µm DNA: sugiere que hongos están mas relacionados a los nucleariidos unicelulares; los animales están mas relacionados a los coanoflagelados unicelulares Sugiere que hongos y animales evolucionaron de un ancestro comón unicelular flagelado; la multicelularidad evolucionó independientemente en ambos grupos Hongos: fósil más antiguo sin discusión tiene 460 mya (Ordoviciano ver Zygomycetes (1,000 species) Glomeromycetes (160 species) Fungal hypha Ascomycetes (65,000 species) 25 µm Basidiomycetes (30,000 species) Dr. Fernando J. Bird-Picó

6 Chytridiomycota Zygomycota Glomeromycota Ascomycota Evolución de ascosporas Basidiomycota Chytridiomycota Zygomycota Glomeromycota Ascomycota Basidiomycota Evolución de basidiosporas Evolución de etapa dicariótica Ancestro flagelado común Pérdida del flagelo Ancestro flagelado común Filo Chytridiomycota Filo Chytridiomycota Hongos acuáticos y terrestres; saprófitos de plantas y parásitos de animales; tambien mutualistas y descomponedores. Pared celular compuesta de quitina, celulosa y glucanos Células mótiles con ún sólo flagelo posterior Datos moleculares: algunos más relacionados a los zigomicetos (son un grupo parafilético) Reproducción asexual por esporas biflageladas (zoosporas) Reproducción sexual por esporas no mótiles (oosporas) Flagelo 4 µm Dr. Fernando J. Bird-Picó

7 Figure California Sixty Lake Basin 2 N Yellow-legged frogs killed by B. dendrobatidis infection 2 Key Boundary of chytrid spread Chytridiomiceto 07 Lake status in 2009: Frog population extinct Treatment lake: frogs treated with fungicides and released Chytridiomycota Zygomycota Glomeromycota Ascomycota Basidiomycota En Puerto Rico ya hay tres especies de coquies extintas, y se ha reportado la presencia del hongo! Ancestro flagelado común Dr. Fernando J. Bird-Picó

8 Filo Zygomycota Hongos terrestres, su hábitat natural es el suelo; son saprobios (importantes en la descomposición de carbohidratos) o parásitos de plantas y animales. Pueden ser simbiontes comensales Pueden ser contaminantes. Pared celular compuesta de quitina y glucanos. Filo Zygomycota Reproducción asexual por aplanosporas (esporas no mótiles que se desarrollan en un esporangio). Reproducción sexual por zigosporas (espora de resistencia producto de la fusión completa de dos gametangios). Figure 31.11b Rhizopus, moho del pan y las frutas Zygomycetes (1,000 especies) Dr. Fernando J. Bird-Picó

9 Figure Haploid (n) Heterokaryotic (n + n) Diploid (2n) Sporangia Rhizopus growing on bread Mating type ( ) New mycelia Mating type (+) Dispersal and germination of spores Gametangia with haploid nuclei PLASMOGAMY Young zygosporangium (heterokaryotic) SEXUAL REPRODUCTION KARYOGAMY 100 µm Zygosporangium ASEXUAL REPRO- DUCTION Sporangium MEIOSIS Diploid nuclei Zigosporangio inmaduro Zigosporangio maduro 50 µm Mycelium Pilobolus, zigomiceto que crece en el estiércol de vaca y caballos Microsporidios Parásitos unicelulares de células eucariotas (animales y protistas) Patógenos oportunistas de células animales No poseen mitocondrios, flagelos o complejo de Golgi; sus ribosomas guardan parecido a los de los procariotas = eucariotas más simples Clasificados tradicionalmente dentro de zigomicetos; en 1976 se clasificaban con Protozoa; estudios moleculares indican relación cercana a hongos y posible linaje divergente bien temprano en la evolución de hongos (2006) Dr. Fernando J. Bird-Picó

10 Microsporidios Poseen dos etapas dentro del huésped: Etapa alimentaria Etapa reproductiva Por fisión binaria o por división en varis células Esporas con paredes celulares gruesas, pueden diseminarse por la orina o piel de los organismos La espora es la única etapa que presenta las características típicas y distintivas de este grupo Célula microsporidiana Tubo polar Célula hospedera 1 Espora del microsporidio tiene tubo polar embobinado. 2 Espora emite el tubo polar y penetra la célula hospedera. 3 Citoplasma infectivo es inyectado a la célula hospedera. Fig Chytridiomycota Zygomycota Glomeromycota Ascomycota Basidiomycota Host cell nucleus Developing microsporidian Spore Evolución de ascosporas Evolución de basidiosporas Evolución de etapa dicariótica Pérdida del flagelo Ancestro flagelado común Dr. Fernando J. Bird-Picó

11 Filo Glomeromycota Hongos simbiontes que forman asociación intracelular en la mayoría de las plantas herbáceas y leñosas (micorrizas arbusculares) Anteriormente clasificados bajo Zygomycota; evidencia del ssrna apunta a que son un grupo monofilético Poseen hifas cenocíticas (sin septos o tabiques) Reproducción asexual por medio de esporas multinucleadas llamadas blastosporas; no se conoce reproducción sexual. Células de la corteza radical Vesícula Arbúsculo Epidermis radical Suelo Pelo radical Espora Célula de Corteza Hifa del hongo Figure 31.11c Fig Fungal hypha 25 µm Glomeromycetes (160 species) 2.5 µm Dr. Fernando J. Bird-Picó

12 Filo Ascomycota Chytridiomycota Zygomycota Glomeromycota Ascomycota Basidiomycta Hongos terrestres, acuáticos y marinos. La mayoría de las levaduras pertenecen a este filo. Son saprobios y parásitos de plantas y animales. Reproducción asexual por fisión, gemación y esporas llamadas conidios en hifas especializadas llamadas conidióforos (no esporangios) Reproducción sexual por ascosporas. Ancestro flagelado común Fig Morchella esculenta, the tasty morel Filo Ascomycota Tuber melanosporum, a truffle Las ascosporas se forman dentro de un asca (saco), el cual puede estar desnudo o protegido por un ascocarpo (cuerpo fructífero -- arreglo especializado de micelio que se puede observar a simple vista -- se observa en la naturaleza) Dr. Fernando J. Bird-Picó

13 Ciclo de vida de un ascomiceto típico: Fusión de gametangios, formando una hifa dicariótica Ascas se desarrollan de esta hifa dicariótica Las ascas se incorporan en un ascocarpo En cada asca se fusionan los núcleos para formar un cigoto Por meiosis, se producen cuatro núcleos haploides Luego por mitosis, se producen ocho núcleos haploides Cada núcleo haploide se incorpora en una ascospora Cuando estas ascosporas se liberan, germinan y forman un nuevo micelio Reproducción asexual envuelve la producción de conidios haploides Fig Haploid spores (conidia) Conidiophore Dispersal ASEXUAL REPRODUCTION Germination Mycelium Germination Ascocarp Hypha Conidia; mating type ( ) Mycelia Dispersal Asci Mating type (+) SEXUAL REPRODUCTION Eight ascospores Four haploid nuclei PLASMOGAMY Dikaryotic hyphae MEIOSIS Key Haploid (n) Dikaryotic (n + n) Diploid (2n) KARYOGAMY Ascus (dikaryotic) Diploid nucleus (zygote) Ciclo de vida de un ascomiceto típico Dr. Fernando J. Bird-Picó

14 Filo Ascomycota Los ascocarpos se clasifican de acuerdo a su forma: cleistotecio (estructura esférica, hueca y cerrada) peritecio (estructura en forma de frasco o pera,con un poro angosto), apotecio ( estructura en forma de copa abierta) 100 µm Apotecio: estructura en forma de copa abierta Peritecio Dr. Fernando J. Bird-Picó

15 Cleistotecio Chytridiomycota Zygomycota Glomeromycota Ascomycota Basidiomycota Ancestro flagelado común Fig Maiden veil fungus (Dictyphora), a fungus with an odor like rotting meat Filo Basidiomycota Puffballs emitting spores Shelf fungi, important decomposers of wood Hongos terrestres, son saprobios o parásitos de plantas (royas y tizones - patógenos de plantas) y animales. Muchos son micorrízicos (asociados a raíces de plantas) Pared celular compuesta de quitina y glucanos. Reproducción sexual por basidiosporas formadas a partir de hifa especializada: el basidio Ciclo de vida envuelve un micelio dicariótico de larga vida Dr. Fernando J. Bird-Picó

16 BIOL Hongos Filo Basidiomycota Omphalotus olearius Los basidiocarpos (cuerpos fructíferos con los basidios) pueden ser de diversar formas tales como: sombrillas (setas), orejas de palo, nidos de pájaro, cuernos, bejines o bolas, estrellas entre otros. Dr. Fernando J. Bird-Picó

17 BIOL Hongos Coprinus Tremella Geastrum Ciclo de vida de un basidiomiceto Hifa de micelio primario (monocariota) se fusiona a otra hifa igual, pero de diferente polaridad [ mating type ] Los dos núcleos permanecen separados Se produce un micelio secundario cuyas hifas n+n continúan creciendo Las hifas forman botones a lo largo del micelio Estos botones se desarrollan en un basidiocarpo Dr. Fernando J. Bird-Picó

18 (cont) En el basidio recién formado, los núcleos se fusionan formando cigotos diploides Por meiosis, de cada cigoto diploide se producen cuatro núcleos haploides Se desarrollan las extensiones del basidio Los núcleos y parte del citoplasma se trasladan al basidio Cada extensión del basidio da a lugar a una basidiospora Se forma un septo o tabique que separa las basidiosporas del resto del basidio Fig Basidium 1 µm Dispersal and germination Haploid mycelia Basidiospore Mating type ( ) Haploid mycelia Mating type (+) Basidiospores (n) PLASMOGAMY SEXUAL REPRODUCTION Basidium with four basidiospores Basidium containing four haploid nuclei MEIOSIS Diploid nuclei Gills lined with basidia Basidia (n+n) Dikaryotic mycelium KARYOGAMY Key Basidiocarp (n+n) Haploid (n) Dikaryotic (n+n) Diploid (2n) Basidiospora Basidio 5 µm Dr. Fernando J. Bird-Picó

19 División Deuteromycota Hoy en día asignados en su mayoría a los Ascomycota y algunos a los Basidiomycota Hongos mitospóricos; terrestres, acuáticos o marinos; reproducción sexual ausente. La etapa asexual aún se le identifica como deuteromycota (ver p. 653) Hongos Tabla Comparativa Importancia Ecológica Division Ejemplo Reproducción asexual Chytridiomicetos Filo Chytridiomycota Zygomicetos Filo Zygomicota Glomeromicetos Filo Glomeromycota Ascomicetos Filo Ascomycota Basiomicetos Filo Basidioomicota Chytridos algunos de los hongos que forman micorriza con raices B. dendrobatidis (ranas) Hongo negro pan Rhizopus, mohos Micorrizas arbusculares Levadura y Sac fungi Hongos de colores que contaminan alimentos, etc. Setas, puffballs, shelf fungi Club fungi Zoospora biflagelada Aplanosporas en esporangios Blastosporas (multinucleadas) Esporas pigmentadas (Conidia) en conidioforos (hifa especializada) Conidia (pero no común) Reproducción sexual Gametos flagelados Zigosporas en zygosporangio NO SE CONOCE Ascosporas En ascas en ascocarpo Basidiosporas En basidia Saprófitos que descomponen y reciclan materia orgánica; Micorrizas Líquenes Mutualistas con plantas, algas, cianobacterias y animales Dr. Fernando J. Bird-Picó

20 Micorrizas Importancia ecológica de las micorrizas Descomponen materia orgánica en el suelo Aumentan superficie de área en la raíz de la planta haciéndolas más efectivas en la absorción de nutrientes Raíces le proveen al hongo azúcares y amino ácidos Hay movimiento de materiales entre ambos organismos en beneficio mutuo Cedro rojo occidental creciendo sin micorrizas Cedro rojo occidental creciendo con micorrizas Dr. Fernando J. Bird-Picó

21 Simbiosis hongo-animal Tracto digestivo de muchos animales Vacas y otros animales herbívoros: digestión de celulosa Hormigas y termitas: cultivan hongos Líquenes Asociación entre un organismo fotosintético (alga) y un hongo Fotosintético: alga, cianobacteria o ambos Hongo: mayormente ascomiceto; o basidiomiceto Alga provee cadenas de carbono; cianobacteria provee nitrógeno orgánico y el hongo el ambiente propicio para los primeros dos Se reproduce asexualmente (mayoría) por soredios (fragmentos del líquen con células de ambos grupos parentales) El hongo del líquen se puede reproducir tanto sexual como asexualmente Formas morfológicas: Crustosa, foliosa, y fruticosa Fig Fig Líquen fruticoso (arbustivo) Líquen Crustoso (formando costra) Ascocarpo del hongo Hifas del Hongo Células de Alga Soredios Líquen folioso (parecido a hoja) Célula de Alga Hifas del Hongo Dr. Fernando J. Bird-Picó

22 Importancia ecológica de hongos como descomponedores: Absorben nutrientes de desperdicios orgánicos Liberan agua, CO 2 y nutrientes minerales para ser reciclados en el medioambiente Enfermedades ocasionadas por hongos Verticillium (en plantas) Royas (en plantas) Ergotismo (en plantas, pero el humano consume) Pie de atleta y ringworm (humanos) micosis Histoplasmosis (humanos) Aspergiliosis (humanos) Síndrome de edificio enfermo [contribuye] Cancer [contribuye] Roya del tallo Ergotismo en trigo Dr. Fernando J. Bird-Picó

23 Botritis en las fresas Daño en mazorca de maíz Plantas de arroz infestadas por el hongo Fusarium fujikori (masas esporulando sobre el nivel del agua) que ocasionan la enfermedad de bakanae Importancia médica y económica de los hongos Bebidas (bebidas alcohólicas) Medicinas (antibióticos) Alimentos (quesos, panes) Agentes químicos Dr. Fernando J. Bird-Picó

24 Fig Figure 31.UN07 Staphylococcus Penicillium Zone of inhibited growth Fungal Phylum Chytridiomycota (chytrids) Zygomycota (zygomycetes) Glomeromycota (arbuscular mycorrhizal fungi) Flagellated spores Distinguishing Features Resistant zygosporangium as sexual stage Arbuscular mycorrhizae formed with plants Ascomycota (ascomycetes) Sexual spores (ascospores) borne internally in sacs called asci; vast numbers of asexual spores (conidia) produced Basidiomycota (basidiomycetes) Elaborate fruiting body (basidiocarp) containing many basidia that produce sexual spores (basidiospores) Dr. Fernando J. Bird-Picó