Microbiologia General. Trimestre 16-P

Transcripción

1 Microbiologia General Trimestre 16-P

2 4. Hongos

3 micología Rama de la Biología que tiene por objetivo el estudio de los hongos

4 Características generales Organismos Eucariotas Aerobios Macro y Microscópicos Uni o pluricelulares Aclorófilos Heterótrofos Exoenzimas Enzimas de digestión absorción almacenamiento (glucógeno) levaduras PC compuesta principalmente por Quitina y Glucano Reproducción por propágulos (esporas) Hongos filamentosos setas Quitina

5 Diversidad de los hongos Hábitats diversos Terrestres y acuáticos Sólo ~ 100,000 especies descritas (~1.5 millones de especies en total)

6 Morfología de los hongos Unicelulares Levaduras Hongos levaduras Pluricelulares Hongos filamentosos Hifas Pseudotejido Micelio Hongos filamentosos Dimórficos 2 Etapas (crecimiento levadura o forma filamentosa) Depende factores ambientales (Temp., ph, etc.) Aureobasidium pullulans

7 levaduras Son hongos unicelulares no filamentosos de forma esférica u oval. Formas diversas esférica, ovoide, elipsoidal, cilíndrica Reproducción por gemación, fisión binaria o bipartición Forman cadenas seudohifas seudomicelio Colonias poco elevadas Consistencia: suave, cremosa Color: blanco-amarillo

8 hifas Es una fila de células alargadas envueltas por la pared celular que, reunidas, forman el micelio Estructura cilíndrica multinucleada* 2 tipos Cenocíticas (sin septos) Septadas (septos o tabiques) Crecimiento por elongación de ápice direcciones Hifas micelio colonia Uniporadas o multiporadas

9 Hifas uniporadas o multiporadas Las hifas septadas pueden presentar uno o más poros* a través de los cuales pueden fluir ribosomas, núcleos y mitocondrias Uniporadas Multiporadas Un poro en el centro Ascomicetos Varios poros Basidiomicetos *Es considerado un criterio de clasificación

10 micelio Es la masa de hifas que constituye el cuerpo vegetativo de un hongo Las hifas secretan enzimas para la digestión extracelular de sustratos orgánicos (heterótrofos) absorción de nutrientes Secreción de enzimas Las enzimas rompen el sustrato Absorción del sustrato digerido Digestión del sustrato por enzimas

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12 Estructura hongos filamentosos Hifas compuestas por organelos eucariotas y MC rodeada por PC Corte longitudinal de una hifa fúngica (microscopio electrónico) Aparato de Golgi Vesículas PC a Bacteria (composición): Capas de polisacáridos: 80-90% Proteínas, lípidos, polifosfatos, iones Punta en crecimiento Dos capas: Quitina Proteína Glicoproteínas Interna polisacáridos Polisacárido nitrogenado (residuos de N-acetil-glucosamina) quitina Glicanos Externa glicanos* glucanos*/mananos/galactanos Glicocalix * Polímero de monosacáridos unidos por enlaces glicosídicos * Polisacárido de monómeros de D-glucosa unidos glicosídicamente Principal polímero en PC (hongos verdaderos): quitina

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15 Reproducción asexual a) División transversal: célula madre división por constricción en el centro Fisura transversal y formación de nueva PC b) Gemación: célula vegetativa formación de yemas (levaduras) ~20 generaciones c) Producción de esporas: forma más común mitosis división celular dos tipos de esporas asexuales (MITOSPORAS): Esporangiosporas y conidiosporas

16 Esporas asexuales Endógenas Dentro de un saco: esporangio Esporangiosporas Zoosporas Esporangiosporas Esporas asexuales Conidiosporas Exógenas Conidias Artroconidias Clamidosporas Conidiosporas o conidias Artroconidias Blastosporas Usualmente, las esporas asexuales se desarrollan bajo condiciones de estrés Blastosporas Clamidosporas

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18 Reproducción sexual Producción de esporas principal forma de reproducción en hongos filamentosos. Dos tipos: Asexuales: MITOSPORAS producidas por mitosis Sexuales: MEIOSPORAS producidas por meiosis Condiciones ambientales Formación de esporas sexuales fusión de citoplasmas y de núcleos entre dos células compatibles: fusión sexual. Puede ser: Homotálica: autofertlización producción de gametos sexuales compatibles en el mismo micelio Heterotálica: fertilización entre micelios diferentes sexualmente compatibles debe haber dos colonias para reproducirse Gameto: células sexuales que al fusionarse forman un nuevo individuo

19 Fusión entre células Fusión de citoplasmas Plasmogamia Fusión de núcleos haploides (n) Cariogamia Generalmente hay un retraso entre la plasmogamia y la cariogamia: etapa dicariótica Fusión de citoplasmas (plasmogamia) Etapa dicariotica (n + n) n + n Fusión de núcleos (cariogamia) Etapa dicariótica: 2 núcleos haploides independientes (n + n) Célula diploide (2n): 2n cromosomas después de la unión entre gametos (fecundación) Célula haploide (n): la mitad (n) del número normal de cromosomas n Germinación Esporas Reproducción sexual Meiosis Estruct. productoras de esporas 2n

20 Etapa dicariótica (n + n) Célula diploide (2n) Célula haploide (n) Etapa dicariotica Plasmogamia Esporas Estruct. productoras de esporas Reproducción asexual Micelio Reproducción sexual Cariogamia Cigoto* Germinación Germinación Esporas Meiosis Estruct. productoras de esporas * Cigoto: célula resultante de la unión de gameto* masculino + gameto femenino * Gameto: célula sexual que al fusionarse forma un nuevo individuo

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22 Clasificación actual (2009) 5 divisiones: ARNr 18S Quitridios Reino Fungi: hongos verdaderos Pérdida de flagelos Evolución de ascosporas Hongos zigóticos Micorrizas arbusculares Evolución de la etapa dicariótica Hongos en saco Evolución de basidiosporas Hongos en masa (setas)

23 Organismos del tipo de los hongos H. verdaderos: Fungi Straminipila Hongos mucosos Chitridiomycota Oomycota* Myxomycota Zygomycota Glomeromycota Ascomycota Basidiomycota Hyphochytridiomycota Labyrinthulomycota Plasmodiophoromycota Dictyosteliomycota Acrasiomycota Deuteromycota (mitospóricos) * Relación con algas cafés y diatomeas (con algunas características comunes con Fungi)

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25 características Grupo más grande ~75% de todos los hongos descubiertos hasta hoy (~65,000 especies descritas) Características: La gran mayoría terrestres y sapróbios Hifas con septos uniporados Pared celular de quitina y glucano Reproducción asexual: Conidiosporas esporas asexuales (mitosporas) Coniodiosporas o conidias Reproducción sexual: Ascas estructuras reproductoras: células en forma de saco que producen las esporas en su interior Ascosporas Ascosporas esporas sexuales haploides Ascas

26 Conidias (gametos ) Haploide (n) Dicariótica (n + n) Diploide (2n) Conidióforo con conidisoporas (mitosporas) Conidias Conidióforos Rep. asexual Micelio Gametos + Plasmogamia Hifas y asca (n + n) Reproducción sexual Cariogamia Ascocarpo de Geoglossum Ascas Cigoto (2n) Ascocarpo Meiosis Ascosporas (n)

27 ejemplos Muchos hongos importantes para la industria: Levaduras Saccharomyces cerevisiae (4 ascosporas): pan, cerveza, vino Hongos filamentosos productores de antibióticos,ácidos orgánicos: Aspergillus, Penicillium Fitopatógenos Fusarium sp., Claviceps purpurea (ergot de cereales) Beauveria bassiana Parásitos de insectos: Beauveria, Metarrhizium Productores de aflatoxinas: Aspergillus flavus cáncer de hígado Simbiontes: asociaciones micorrícicas, líquenes (96% de las 13,500 asociaciones conocidas tienen hongos Ascomycota ) Penicillium sp. Ergot en trigo Maíz con A. flavus

28 Peziza sp. Ascas y ascosporas Trufas: Tuber sp. Ascosporas Morchella rotunda

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30 características Grupo más conocido hongos macroscópicos: setas (~30,000 especies descritas) La gran mayoría son terrestres Hifas septadas (pequeños poros sin movim. de núcleos) Pared celular: quitina y glucanos (quitina y mananos en levaduras) Reproducción asexual: Conidiosporas principalmente artrospora (conidias producidas por fragmentación de hifas) Reproducción sexual: Artrosporas Basidiosporas Basidios estructuras reproductoras donde se forman las basidiosporas Basidiosporas esporas sexuales hapliodes Basidio

31 Fragmentación de hifas Haploide (n) Dicariótica (n + n) Diploide (2n) Artrosporas (mitosporas) Rep. asexual Hifa Plasmogamia Micelio (n + n) Hifa + Geotrichum candidum Micelio (n) Reproducción sexual Láminas con basidios Basidiocarpo Basidiosporas Basidios con basidiosporas (meiosporas) Basidios (n) Meiosis Núcleos (2n) Basidios (n + n) Cariogamia Pearson Education Inc. 2008

32 Láminas de Amanita sp. Basidios sobre las láminas ubicadas en la parte inferior del basidiocarpo Láminas Basidiocarpo Hongos laminados: Basidiosporas en el basidio Parte vegetativa micelio bajo el suelo Basidiocarpo (champiñón) estructura donde se encuentran los basidios con las basidiosporas El basidiocarpo dura días, mientras el micelio puede durar años (vive de la MO del suelo)

33 ejemplos Hongos comestibles: Pleurotus ostreatus Pleurotus ostreatus (seta) Agaricus bisporus (champiñón) Ustilago maydis (huitlacoche: patógeno del maíz) Muchos forman asociaciones micorrícicas con árboles: Amanita, Boletus, Hebeloma Especies patógenas: Blastomyces, Cryptococcus, Histoplasma enfermedades pulmonares, histoplasmosis Especies venenosas: pueden matar en días si no se trata rápido Amanita muscaria A. muscaria: tóxica para intestino e hígado Psilocybe cubensis: efectos alucinógenos Histoplasma sp.

34 Agaricus bisporus (champiñón) Ustilago maydis (hutlacoche) Cortinarius rubellus (mortal) Lentinus edodes (shiitake) Coprinus comatus (comestible, pero puede causar reacciones con alcohol)

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36 características 1% de las especies descritas (~900 especies) Saprófitos, simbiontes o parásitos en hábitats terrestres Micelio cenocítico Pared celular: quitina + quitosano + ácido poliglucurónico Reproducción asexual: Principalmente esporangiosporas Reproducción sexual: Esporangiosporas Zigosporangio estructuras reproductoras Zigosporas esporas sexuales formadas por la fusión de gametangios Zigospora

37 Esporangio (saco que contiene las mitosporas) Gametangio con núcleos n Haploide (n) Dicariótica (n + n) Diploide (2n) Esporangioforo con esporangiosporas (mitosporas) Hifa + Hifa Reproducción sexual Plasmogamia Zigosporangio joven (n + n) Zigosporangio Esporangióforos Cariogamia Rep. asexual Esporangióforo Meiosis Cigoto (2n) Zigosporangio con una zigospora (meiospora) Mucor sp. Pearson Education Inc. 2008

38 Hifas especializadas (gametangios) se unen Cariogamia y formación del pro-zigosporangio Zigosporangio con una zigospora Fusión de gametangios (Mucor mucedo) Zigospora de Mycotypha africana Después de la fusión sexual, se forma una zigospora dentro de un zigosporangio

39 ejemplos Muchas especies importantes: Mucorales (muchos heterotálicos): Mucor, Phycomyces, Rhizopus stolonifer (hongo negro del pan) Muchos parásitos* de organismos pequeños: Nemátodos, invertebrados y otros hongos *Penetran células, sin matarlas, por la producción de haustorios** Hifa con haustorios (Hyaloperonospora parasitica) ** Hifas de succión en hongos parásitos

40 ejemplos Mucor sp. Fresas con micelio de Rhizopus Cunninghamella bertholletiae Zigosporas de Rhizopus Rhizopus stolonifer

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42 características Simbiontes obligados de plantas terrestres: forman arbúsculos en las raíces hongos micorrícicos arbusculares (~150 especies) Crecen dentro de las raíces y NO pueden crecer en su ausencia Micelio cenocítico Pared celular: quitina + quitosano + ácido poliglucurónico Solo reproducción asexual (mitosporas de gran tamaño) En general blastosporas Algunos clamidosporas Tipo de conidias formadas por gemación de una célula Tipo de conidias formadas a partir de hifas que forman una pared

43 ejemplos Clamidospora de Glomus sp. Arbúsculo dentro de células de una raíz Arbúsculos de Gigaspora Clamidosporas de Glomus intraradices

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45 características Se conocen ~1,000 especies: uni- y pluricelulares Son los hongos más primitivos (fósil más antiguo) La mayoría saprófitos y acuáticos (agua dulce) Micelio cenocítico con rizoides* Pared celular: quitina Reproducción asexual: Zoosporas esporas asexuales flageladas móviles Reproducción sexual: Gametangios gametos flagelados Esporangios con zoosporas Gametangio femenino Gametangio masculino * hifas de succión que penetran un sustrato

46 Diploide (2n) Haploide (n) Zoosporangio y micelio Zoosporangios con zoosporas (mitosporas) Zoosporas (n) Zoosporangi o Meiosis Gametofito (n) Micelio Rep. asexual Esporofito (2n) Reproducción sexual Gametos (n) Gametangio femenino Gametangio masculino Gametangios Cigoto (2n) Fertilización (fusión sexual) Life: The Science of Biology, 8th Ed. 2007

47 ejemplos Batrachochytrium dendrobatidis enfermedad mortal en anfibios (ranas): quitridiomicosis (problema mundial) Muchas especies fitopatógenas: Olpidium brassicae: maíz, alfalfa Synchytrium endobioticum: papas Allomyces: hongo acuático Zoosporas de O. brassicae B. dendrobatidis Si T, prospera e infecta anfibios choque osmótico deshidratación

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49 Organismos del tipo de los hongos H. verdaderos: Fungi Straminipila Hongos mucosos Chitridiomycota Oomycota* Myxomycota Zygomycota Glomeromycota Ascomycota Basidiomycota Hyphochytridiomycota Labyrinthulomycota Plasmodiophoromycota Dictyosteliomycota Acrasiomycota Deuteromycota (mitospóricos) * Relación con algas cafés y diatomeas (con algunas características comunes con Fungi)

50 características Grupo no emparentado con los hongos (hongos no verdaderos): Relación con organismos fotosintéticos (algas) Semejanzas con los hongos verdaderos: Hifas con crecimiento apical Penetran células vegetales enzimas que degradan PC Pared celular: celulosa + glucanos Hifas cenocíticas Reproducción asexual: Zoosporas (2 flagelos) Reproducción sexual: Flagelo con vellosidades ( potencia) Zoospora Flagelo plano Oosporas Oogonio Oosporas en órgano sexual femenino (oogonio) Órgano sexual masculino (anteridio) Anteridio

51 ejemplos P. infestans Económicamente importantes fitopatógenos que provocan enfermedades devastadoras: Phytophtora infestans peste de la papa (1840 s: ½ millón de personas murió de hambre en Irlanda) P. ramorum bosques de robles Roble infectado por P. ramorum Phytophtora cinnamomi Papa infectada por P. infestans Pino sin síntomas Pino afectado

52 Resumen División Hifas Esporas Ascomycota (mohos) Basidiomycota (setas) Septadas S: ascosporas A: conidiosporas S: basidiosporas A: conidiosporas Hongos verdaderos: Fungi Zygomycota (hongos del pan) S: zigosporas A: esporangiosporas Chytridiomycota (quitridios) Cenocíticas S: gametangios A: zoosporas (móviles) Glomeromycota (micorrizas arbusculares) S: - A: blastosporas Hongos no verdaderos: Straminipila Oomycota Cenocíticas S: oosporas A: zoosporas (móviles)

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54 Relaciones simbióticas La mayoría de los hongos verdaderos son terrestres (excepto Chytridiomycota) Pueden ser: Saprófitos (la mayoría): se alimentan de materia orgánica muerta Parásitos de plantas y animales: de ~90,000 5,000 patógenos Simbióntes: beneficio mutuo ventajas adaptativas: Líquenes: asociación hongo (micobionte) - alga (ficobionte) Micorrizas: asociación entre hongos y raíces de plantas

55 líquenes ~ 95% de los líquenes están formados por hongos de Ascomycota Varias capas hifas - células de algas - hifas Ascocarpo del hongo Hifas Capa de algas Ascocarpos en la superficie del talo (fase vegetativa) Célula del alga Hifas

56 micorrizas Planta: recibe nutrientes, minerales y agua del hongo Hongo: obtiene carbohidratos y vitaminas de la planta 90-95% de plantas tiene hongos micorrícicos: Endomicorrizas: las hifas penetran las células de la raíz ~80% gramíneas. Glomeromycota Ectomicorriza en la raíz de Rhodantha (pasto) Ectomicorrizas: las hifas rodean la raíz árboles (pinos...) Basidiomycota, Ascomycota Hifas y arbúsculos de Glomus sp. en células de Allium Raíz con hongo ectomicorrícico

57 Procesos industriales Proceso/producto Organismo Antibióticos Penicilinas (G y V) Cefalosporina Penicillium chrysogenum Cephalosporium acremonium Productos farmacéuticos Ciclosporina (inmunodepresor) Ergotamina (alcaloide vasoconstrictor) Griseofulvina (antifúngico) Lovastatina (colesterol) Tolypocladium inflatum Claviceps purpurea Penicillium griseofulvin Aspergillus terreus Enzimas a-amilasas Celulasa Invertasa (dulces, jarabes) Pectinasa (jugos) Proteasas (pieles, cerveza, limpieza) A. niger, A. oryzae Humicola insolens, P. funiculosum, T. viride A. niger, A. oryzae A. niger, A. oryzae, H. insolens A. oryzae, A. melleus, Rhizopus delemar

58 Procesos industriales Proceso/producto Organismo Ácidos orgánicos Ácido cítrico (saborizante, conservador) Ácido fumárico (conservador) A. niger Rhizopus oryzae Alimentos y bebidas Cerveza, vinos, panes Sake, miso, shoyu Quesos Hongos comestibles Saccharomyces cerevisiae A. oryzae Penicillium camembertii y P. roquefortii Agaricus bisporus, Pleurotus ostreatus Usos agrícolas Giberelina Biofungicidas Bioinsecticidas Gibberella fujikuroi Trichoderma sp. Beauveria bassiana, Metarrhizium sp.