clase 01 biologia y reproduccion de los hongos

MICOLOGIA

Lic. ROBERTO E. ROJAS LEON

rerojasle@yahoo.com

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.