hongos ligninolÍticos
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trabajo final de investigación sobre Los hongos ligninolíticos, también llamados “hongos de podredumbre blanca de la madera”.Tienen la capacidad de producir un complejo enzimático con actividad oxidativa contra una amplia variedad de sustancias tóxicas recalcitrantes como plaguicidas, tintes, hidrocarburos poliaromáticos, explosivos, etc., que contaminan suelos y cuerpos de agua. También mineralizan la lignina. Su propagación sobre suelos contaminados, la producción de enzimas ligninolíticas y la biodegradación de contaminantes, se favorece cuando estos hongos se inoculan en el suelo mezclados con materiales lignocelulósicos que les suministran la fuente de carbono necesaria para sostener su crecimiento e inducir la producción del complejo enzimático.Los hongos ligninolíticos mineralizan la lignina basados en la producción de radicales libres, principalmente por medio de las enzimas extracelulares ya mencionadas.ETC.TRANSCRIPT
BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE
PUEBLA
BIOLOGÍA DE HONGOS
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
CORRESPONDIENTE AL LA ULTIMA EVALUACIÓN PARCIAL
HONGOS LIGNINOLÍTICOS
HEROICA PUEBLA DE ZARAGOZA A LUNES 9 DE MAYO DE 2011
INTRODUCCIÓN:
Los hongos ligninolíticos, también son llamados “hongos de
podredumbre blanca de la madera”.
Estos hongos pertenecen a la clase basidiomycetes, pero también han
sido reportados en algunos otros tipos como Ascomycetes y Levaduras
(Milstein et al. 1983, Kadam y Drew, 1985, Betts y Dart 1989, Cardoso y
Costa 1994, Conesa et al. 1999, Steffen et al. 2002, Olvera 2003).
Tienen la capacidad de producir un complejo enzimático con actividad
oxidativa contra una amplia variedad de sustancias tóxicas recalcitrantes
como plaguicidas, tintes, hidrocarburos poliaromáticos, explosivos, etc.,
que contaminan suelos y cuerpos de agua.
También mineralizan la lignina basados en la producción de radicales
libres, principalmente por medio de las enzimas Extracelulares lignino
peroxidasa, manganeso peroxidasa y lacasa.
Su propagación sobre suelos contaminados, la producción de enzimas
ligninolíticas y la biodegradación de contaminantes, se favorece cuando
estos hongos se inoculan en el suelo mezclados con materiales
lignocelulósicos que les suministran la fuente de carbono necesaria para
sostener su crecimiento e inducir la producción del complejo enzimático.
La lignina es un polímero complejo conocido por su resistencia al
ataque microbiano y es considerado como un componente anticalidad por
su impacto negativo en la disponibilidad nutricional de la fibra de algunas
plantas (Moore y Jung 2001). Los hongos con actividades ligninolíticas se
vienen estudiando desde hace dos décadas en “pajas”, como las de trigo, la
cascarilla de arroz y en madera (Steffen et al. 2002).
Los hongos ligninolíticos mineralizan la lignina basados en la
producción de radicales libres, principalmente por medio de las enzimas
extracelulares ya mencionadas.
El mecanismo por el que los hongos degradan la lignina no involucra
a un solo tipo de enzimas, sino que precisa de la acción coordinada de un
conjunto.
HONGOS LIGNINOLÍTICOS
Para entender por qué a estos organismos se les llama “ligninolíticos”
y “los hongos de la pudredumbre blanca de madera” hay que tomar en
cuenta lo siguiente:
La lignina, después de la celulosa, es el mayor componente
de la materia vegetal y la forma más abundante de
material aromático en la biosfera.
La madera y otros tejidos vasculares contienen alrededor
del 20-30% de lignina.
Éstos hongos son los microorganismos más eficientes en
degradar totalmente la lignina, ya que éstos hongos
secretan varias enzimas extracelulares que son esenciales
para la transformación inicial de la lignina y que en
conjunto logran su mineralización.
Ahora bien, el mecanismo de estos sistemas responsables de
degradar la lignina, está basado en la formación de radicales libres, lo cual
hace que estas enzimas sean muy activas catalíticamente sobre una gran
diversidad de sustratos orgánicos.
Debido a esto, los hongos ligninolíticos poseen un uso potencial muy
atractivo en la biorremediación de ambientes contaminados con mezclas
complejas de contaminantes peligrosos.
Además, éstos hongos tienen la capacidad de mineralizar
completamente a CO2 los contaminantes muy recalcitrantes, como los
bifenilos policlorados, los explosivos aromáticos, los hidrocarburos
policíclico aromáticos, los plaguicidas clorados y organofosforados.
Asimismo, también pueden decolorar efluentes contaminados con
colorantes de origen industrial.
Todo esto resalta la versatilidad de los sistemas enzimáticos de los
hongos ligninolíticos, ya que son enzimas de poca especificidad que pueden
reconocer sustratos con estructuras moleculares muy diversas.
ACTIVIDAD LIGNINOLÍTICA POR BASIDIOMICETOS
Los basidiomicetos que descomponen la madera han sido
categorizados en dos grupos, los hongos de la podredumbre blanca y la
café, de acuerdo a su capacidad para degradar la lignina de compuestos de
madera.
Los hongos blancos son capaces de degradar lignina produciendo una
zona coloreada alrededor del micelio en placas de agar que contienen
taninos u otros sustratos fenolitos. La coloración es causada por fenol
oxidasas secretadas extracelularmente; mientras que los hongos cafés no
pueden llevar a cabo la degradación de la lignina y por lo tanto no
producen dicha coloración. Sin embargo estos basidiomicetes son
conocidos como responsables de numerosos decaimientos de paredes
celulares de la madera, ya que digieren componentes celulolíticos sin
remoción de lignina.
CARACTERISTICAS
La gran mayoría de estos hongos considerados como “ligninolíticos”
pertenecen a la clase basidiomycetes, aunque también han sido reportados
en algunos otros tipos como Ascomycetes y Levaduras (Milstein et al. 1983,
Kadam y Drew, 1985, Betts y Dart 1989, Cardoso y Costa 1994, Conesa et
al. 1999, Steffen et al. 2002, Olvera 2003).
Los basidiomicetes: son una clase de hongos con aparato
vegetativo formado por hifas tabicadas o anastomosadas y caracterizadas
por sus esporas de origen sexual en el exterior de las células madres, que
reciben el nombre de basidios, y el de basidiósporas las esporas formadas
por ellas. Tienen gran importancia por su actividad sapróbica como
descomponedores, principalmente de la sustancia leñosa (celulosa y
lignina). Una gran mayoría de las especies viven en árboles muertos en pie
o en el suelo, sobre ramas caídas, sobre tocones, entre la hojarasca, sobre
madera estacionada o en obra, u otros productos maderables. Aunque
también pueden actuar como verdaderos patógenos, provocando
enfermedades en árboles vivos, debilitándolos y matándolos.
Entre los basidiomicetos que causan la podredumbre blanca de la
madera, se encuentran las especies con las características más adecuadas
para ser utilizadas en diferentes procesos biotecnológicos, incluidos los de
biodescontaminación.
ALGUNOS EJEMPLOS DE HONGOS LIGNINOLITICOS
Phanerochaete chrysosporium
Hongo basidiomuceto termófilo de la
podredumbre blanca que puede ser
encontrado en bosques templados
de Norteamérica, Europa e Irán.
Se utiliza para la oxidación de
efluentes derivados del blanqueo del
papel.
También degrada eficientemente 2,4-diclorofenol, 2,4,6-triclorofenol,
guayacoles policlorados y diversas vainillinas cloradas. Además este
hongo mineraliza pentaclorofenol(PCP). (Imagen: PHanerochaete
chrysosporium creciendo en madera)
Trametes versicolor
Éste es un hongo que desarrolla
cuerpos fructíferos o setas con
sombreros imbricados, de 3 a
6cm, presenta anillos
concéntricos; abunda sobre madera muerta y es normal q crezcan juntos
de forma imbricada.
Es utilizado en la decoloración de efluentes.
Pleurotus ostreatus
Seta de la madera en
descomposición, generalmente
madera de chopo. Es frecuente
encontrarlo en casi toda España. Se
presta para ser cultivada con gran
facilidad, usando trozos de chopo
inoculadas con micelio. Sobre un
lecho de trozos de madera se inocula una mezcla de micelios del hongo con
serrín y algo de agar malta que sirve para iniciar el desarrollo. También se
pueden utilizar maderas distintas del chopo y paja de cereales. Fue capaz
de transformar tres plaguicidas organofosforados: Fosmet, Terbufos y
Azinfos-metílico, además de otros plaguicidas como el paratión, malatión y
triclorfón
Bjerkandera adusta
Pleurotus eryngii
Coriolopsis gallica
Se utiliza en la degradación de colorantes sintéticos tipo azo, o de
diversos colorantes industriales
SISTEMA DE DEGRADACIÓN DE LA LIGNINA
El mecanismo de estos sistemas responsables de degradar la
lignina, está basado en la formación de radicales libres, lo cual hace que
estas enzimas sean muy activas catalíticamente sobre una gran
diversidad de sustratos orgánicos.
Este sistema comprende una serie de enzimas extracelulares entre
las que se encuentran celobiohidrolasas, endoglucanasas, β-glucosidasas,
glioxal oxidasa, xilanasas, xilosidasas, α-galactosidasa, piranose 2-
oxidasa, superoxido dismutasas, manosa -6-fosfatasas y principalmente
lignin peroxidasas (lignin peroxidasas (LiP), manganeso peroxidases
(MnP)), comúnmente conocidas como ligninasas, que son capaces de
catalizar la depolimerización oxidativa inicial del polímero de lignina en
CO2 y H20 en cultivos puros; esta reacción se da por el clivaje del grupo
propilo del polímero entre el C y Cß.
Figura 1. Esquema de la degradación oxidativa inicial del polímero
de Lignina.
Figura 2. Rutas propuestas para la transformación de lignina en
alcanos y metanol
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