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La hifa y el micelio. Estructura celular. Pared celular: composición, estructura,. Reproducción asexual: tipos. Reproducción sexual. Clasificación Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota y Basidiomycota Ph. D. Otto Zea Mendoza HONGOS SON PROTISTAS NO FOTOSINTÉTICOS QUE CRECEN COMO UNA MASA DE FILAMENTOS RAMIFICADOS Y ENTRELAZADOS (HIFAS) INCLUYEN A LOS MOHOS, SETAS Y LEVADURAS LAS FORMAS MICELIALES SE DENOMINAN MOHOS Algunos tipos como las levaduras no forman micelio Son el grupo microbiano más estrechamente relacionados con los animales Pueden ser parásitos de plantas, animales o establecer relaciones simbióticas con plantas FISIOLOGÍA, ESTRUCTURA Y SIMBIOSIS DE LOS HONGOS Los hongos son quimiorganótrofos Se alimentan mediante la secreción de enzimas extracelulares que digieren compuestos orgánicos complejos, como polisacáridos o proteínas, hasta lograr sus monómeros constituyentes, que son absorbidos por la célula fúngica como fuentes de carbono y energía. Como organismos relacionados a la descomposición los hongos digieren animales muertos y restos vegetales. Cuando son parásitos de plantas y animales, los hongos emplean el mismo modo de alimentación, pero toman sus nutrientes de las células vivas de las plantas o de animales invadidos e infectados en vez de a partir de materiales orgánicos inertes. FISIOLOGÍA, ESTRUCTURA Y SIMBIOSIS DE LOS HONGOS Algunos tienen función ecológica: Basidiomicetos: Descomposición de madera, papel, tejidos y otros productos derivados de fuentes naturales. Los hongos que degradan estos materiales pueden utilizar la celulosa o la lignina como fuente de carbono y energía La lignina es descompuesta en la naturaleza casi exclusivamente mediante la actividad de ciertos basidiomicetos, denominados hongos de la podredumbre de la madera. MORFOLOGÍA, ESPORAS Y PAREDES CELULARES Los hongos son multicelulares (excepto las levaduras) y forman un entramado de filamentos denominados hifas, a partir de las cuales se forman esporas asexuales Las hifas están formadas por paredes celulares tubulares que rodean la membrana citoplasmática. Aunque las hifas exhiben paredes transversales, estas están perforadas y permiten el paso libre de núcleos y citoplasma. Las hifas fúngicas a menudo están septadas, es decir, con paredes que dividen cada hifa en células separadas. En algunos casos la célula vegetativa de una hifa fúngica contiene más de un núcleo (es cenocítica) MORFOLOGÍA, ESPORAS Y PAREDES CELULARES Cada filamento de una hifa crece fundamentalmente por su extremo, mediante extensión de la célula terminal LAS HIFAS HABITUALMENTE SON MACROSCÓPICAMENTE VISIBLES, DENOMINADAS COLECTIVAMENTE MICELIO A partir del tapiz miceliar, algunas hifas pueden formar ramas que se extienden hacia arriba sobre la superficie, y en el extremo de estas hifas aéreas se forman las esporas denominadas conidios Los conidios son esporas asexuales que a menudo están pigmentadas de color negro, verde, rojo, amarillo o marrón. Los conidios dan al micelio un aspecto polvoriento y sirven para la dispersión del hongo a nuevos hábitats. MORFOLOGÍA, ESPORAS Y PAREDES CELULARES: CONIDIAS Estructuras reproductivas asexuales producidas a partir de la transformación de una levadura vegetativa o célula hifal o de una célula conidiógena especializada, que puede ser simple o compleja y elaborada. Las conidias se pueden formar en hifas especializadas, denominadas conidióforos. Los microconidios son pequeños y los macroconidios son grandes MORFOLOGÍA, ESPORAS Y PAREDES CELULARES La mayoría de las paredes celulares fúngicas contiene quitina, que es un polímero de N- acetilglucosamina. La quitina se dispone en las paredes celulares formando haces microfibrilares, como sucede con la celulosa en las paredes celulares de plantas, dando consistencia estructural a esta formación. En algunas paredes celulares de hongos, otros polisacáridos, como por ejemplo mananos, galactosanos o incluso celulosa, pueden suplementar o sustituir a la quitina. Las paredes celulares fúngicas están habitualmente compuestas de un 80-90 % de polisacáridos, además de una matriz compuesta por pequeñas cantidades de proteínas, lípidos, polifosfatos e iones inorgánicos, que cementan la pared. REPRODUCCIÓN SEXUAL DE LOS HONGOS Los hongos se reproducen de modo asexual por alguna de estas tres maneras distintas: (1) Mediante el crecimiento y extensión de las hifas filamentosas (2) Mediante la producción de esporas asexuales (conidios) (3) Por simple división celular como en las levaduras con yemas La mayoría de los hongos también forman esporas sexuales como parte de un elaborado ciclo vital. REPRODUCCIÓN SEXUAL DE LOS HONGOS: ESPORAS SEXUALES Algunos hongos producen esporas como resultado de la reproducción sexual. Las esporas se desarrollan por la fusión de gametos unicelulares o bien por la fusión de hifas especializadas denominadas gametangios. Alternativamente, las esporas sexuales pueden originarse por la fusión de dos células haploides para dar lugar a una célula diploide; esta célula diploide sufre meiosis y mitosis para producir esporas haploides individuales. Dependiendo del grupo, se pueden producir distintos tipos de esporas sexuales REPRODUCCIÓN SEXUAL DE LOS HONGOS: ESPORAS SEXUALES 1. Las esporas formadas dentro de un saco cerrado (asca) se denominan ascósporas. Muchas levaduras producen ascósporas 2. Las esporas sexuales producidas en los extremos de estructuras en forma de maza (basidios) se denominan basidiósporas. 3. Las zigósporas, producidas por zigomicetos como el moho común del pan, Rhizopus, son estructuras visibles macroscópicamente que se forman mediante la fusión de hifas e intercambio genético. ◦ La zigospora madura produce esporas asexuales que se dispersan por el aire y germinan para formar nuevo micelio fúngico. ◦ Los hongos quitridios producen esporas sexuales móviles llamadas zoosporas ◦ Ni las esporas sexuales ni las asexuales de los hongos son tan resistentes al calor como las endósporas bacterianas Filogenética de los hongos A CHYTRIDIOMYCETES Géneros principales: Allomyces, Batrachochytrium B ZIGOMICETOS Y GLOMEROMICETOS Géneros principales: Rhizopus, Encephalitozoon, Glomus C ASCOMICETOS Géneros principales: Saccharomyces, Candida, Aspergillus D SETAS Y OTROS BASIDIOMICETOS Géneros principales: Agaricus, Amanita Filogenética de los hongos Chytridiomycetes Esporas sexuales: Zoosporas Los más antiguos Son cenocíticos: multinucleados Fase sexual: Gametangios Fase asexual: Esporangios Zigomicetos Ascomicetos Fase sexual: Ascas se convierten en ascosporas Hifas septadas Fase sexual: 4 esporas basiodiosporas apoyadas por un basidio en forma de raqueta Basidiomicetos Chytridiomycetes o Quitidromicetos QUITRIDOMICETOS Se considera que el linaje fúngico más antiguo lo constituyen los quitridiomicetos, un grupo inusual en el que las células producen esporas flageladas (zoosporas) Los quitridiomicetos están filogenéticamente más cercanos a la raíz del árbol filogenético respecto a los demás grupos de hongos Más alejados de la raíz son los basidiomicetos, que incluyen las setas y los ascomicetos, que incluye las levaduras como Saccharomyces y los mohos como Aspergillus Chytridiomycetes Estructura de sus cuerpos fructíferos («pequeño tiesto»), que contiene esporas sexuales (zoosporas) Algunos son unicelulares, mientras que otros forman colonias con hifas. Incluyen formas de vida libre que degradan material orgánico, como Allomyces y también parásitos de animales, plantas y protistas. ALGUNAS BACTERIAS TAMBIÉN PRESENTAN ZOOSPORAS Las bacterias filamentosas tales como el Dermatophilus congolensis ¿Qué es una zoospora? Es una espora asexual motil provista de flagelos para la locomoción SARNA POLVOSA DE LA PAPA Spongospora subterranea BACTERIAS FILAMENTOSAS 1. Actinomyces sp 2. Nocardia sp 3. Dermatophillus sp 4. Streptobacillus sp DERMATOPHILUS: BACTERIA FILAMENTOSA ZigomicetosZigomicetos La clase Zygomycetes se divide en dos órdenes principales: MUCORALES Y ENTOMOFTORALES. Los hongos del orden Mucorales son los agentes causantes de lo que clásicamente llamamos mucormicosis o zigomicosis, y se distribuyen en seis familias diferentes: MUCORMICOSIS Zigomicetos y Glomeromicetos Los géneros y especies de la familia Mucoraceae son los que causan más frecuentemente mucormicosis Géneros principales: Rhizopus, Encephalitozoon, Glomus Dos grupos de hongos: 1. Los zigomicetos, conocidos principalmente por su papel en el deterioro de alimentos 2. Los glomeromicetos, que son importantes por establecer varias asociaciones como micorrizas. Los zigomicetos se suelen encontrar en el suelo o en materiales vegetales en descomposición mientras que los glomeromicetos se encuentran formando simbiosis radiculares en las plantas. Hifas grandes y no septadas en su mayoría Todos estos hongos son cenocíticos (multinucleados) y una propiedad común a todos ellos es la formación de esporas sexuales llamadas zigósporas Microrrizas Zigomicetos y Glomeromicetos Rhizopus, el moho común del pan El moho negro del pan Rhizopus es un zigomiceto común. Desarrolla un ciclo de vida complejo que incluye reproducción tanto sexual como asexual Durante la fase asexual el micelio forma esporangios, dentro de los cuales se producen esporas haploides. Durante la fase sexual, gametangios miceliares de diferente tipo sexual (análogos a macho y hembra) se fusionan para formar una célula con dos núcleos que se llama zigosporangio Cuando las condiciones son favorables, los diferentes núcleos haploides se fusionan para formar núcleos diploides, que sufren meiosis produciendo esporas haploides. MICROSPORIDIO Encephalitozoon intestinalis MICROSPORIDIOS Zigomicetos?? Los microsporidios son minúsculos (2-5 µm) organismos unicelulares, parásitos obligados de animales y de protistas. Los microsporidios tienen los genomas más pequeños entre los genomas eucariotas reportados y este Phylum ha sido recientemente reclasificado dentro del reino Fungi dada sus características genéticas y estructurales Zigomicetos?? LOS MICROSPORIDIOS El microsporidio Encephalitozoon carece de todo orgánulo, incluyendo el aparato de Golgi y los hidrogenosomas El genoma de Encephalitozoon no tiene genes para rutas metabólicas básicas Encephalitozoon causa enfermedades crónicas y debilitantes en el intestino, pulmones, ojos, músculos Las enfermedades por microsporidios aparecen actualmente con incrementada frecuencia en individuos inmunocomprometidos Encephalitozoon cuniculi Chilón (2014) determinó la presencia del Encephalitozoon cuniculi y se encontró una prevalencia alta (56.6%) en conejos destinados como mascota en la provincia de Lima. https://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/han dle/20.500.12672/3807/Chilon_cv.pdf?sequence =1&isAllowed=y ZIGOMICOSIS EN AVES La zigomicosis es causada principalmente por hongos pertenecientes a los géneros Mucor, Rhizopus, Absidia, Rhizomucor y Mortierella. La mucormicosis es un término comúnmente utilizado para estas infecciones porque la mayoría de los casos de cigomicosis son causada por miembros de la Orden Mucorales ASCOMICETOS ASCOMICETOS La reproducción sexual implica un saco o ascus en el cual se presenta cariogamia y meiosis y se producen ascosporas La reproducción sexual se da por conidios Los mohos poseen hifas septadas ASCAS: células en las que dos núcleos haploides de diferente tipo sexual se fusionan, formando un núcleo diploide que sufre meiosis para formar ascósporas haploides. Además de producir ascósporas, los ascomicetos se reproducen asexualmente mediante la producción de conidios que se forman por mitosis en el extremo de hifas especializadas denominadas conidióforos Candida, Aspergillus, Microsporum, Trichophyton, y género levadura como los Sacharomyces ASCOMYCETOS 1. DERMATOPHYTOS (NOTA: DERMATOPHILUS no es igual a DERMATOPHYTOS. La primera es una bacteria y la segunda una hongo) 1. ASPERGILLUS 2. FUSARIUM 3. SACHAROMYCES ASCOMYCETOS UNICELULARES Saccharomyces cerevisiae presenta reproducción sexual (mediante un proceso en el cual se fusionan dos células de levadura) y asexual Dentro de la célula producto de dicha fusión, denominada zigoto, ocurre una meiosis y acaban formándose ascósporas. Las células de S. cerevisiae pueden crecer vegetativamente en fase haploide o diploide. S. cerevisiae forma dos tipos diferentes de células haploides llamados tipos sexuales o tipos de apareamiento, que se designan como α (alfa) y como a (codificados por los genes α y a), y que son análogos a los gametos masculinos y femeninos. BASIDIOMICETOS BASIDIOMICETOS La reproducción sexual produce una progenie de 4 esporas basiodiosporas apoyadas por un basidio en forma de raqueta Las hifas poseen septos complejos Cryptococcus neoformans ENFERMEDADES PRODUCIDAS POR HONGOS Los hongos provocan enfermedades a través de tres mecanismos principales: 1. Respuestas inmunitarias inadecuadas 2. Producción de toxinas 3. Micosis La mayor parte de los hongos patógenos son exógenos, siendo sus hábitats naturales, el agua, el suelo y los desechos orgánicos Respuestas inmunitarias inadecuadas Algunos hongos disparan una respuesta inmunitaria que provoca reacciones alérgicas (hipersensibilidad) después de la exposición a determinados antígenos Producción de toxinas: Micotoxinas LAS ENFERMEDADES POR HONGOS PUEDEN DEBERSE A LA PRODUCCIÓN DE MICOTOXINAS, UN GRUPO GRANDE Y DIVERSO DE EXOTOXINAS FÚNGICAS. LOS EJEMPLOS DE MICOTOXINAS QUE SE CONOCEN MEJOR SON LAS AFLATOXINAS PRODUCIDAS POR ASPERGILLUS FLAVUS, UNA ESPECIE QUE SUELE CRECER EN LOS ALIMENTOS SECOS ALMACENADOS INADECUADAMENTE, COMO LOS CEREALES. LAS AFLATOXINAS SON MUY TÓXICAS Y CARCINÓGENAS, E INDUCEN TUMORES EN ALGUNOS ANIMALES. LAS AFLATOXINAS DAÑAN EL HÍGADO HUMANO Y PRODUCEN CIRROSIS LOS ADULTOS NO SE VEN AFECTADOS GRAVEMENTE POR UNA EXPOSICIÓN BAJA A LA AFLATOXINA. EXPOSICIÓN CRÓNICA EN LOS NIÑOS MICOTOXINAS Metabolitos primarios: Son aquellos producidos por los hongos tanto para la síntesis de biomasa como para generar energía necesaria para el metabolismo primario Metabolitos secundarios Están restringidos a un pequeño número de especies (pueden ser cepas específicas) y principalmente se dan luego de la fase de crecimiento, usualmente asociados con cambios morfogenéticos como la esporulación Los metabolitos secundarios incluyen: pigmentos, compuestos activos contra microorganismos (antibióticos), plantas (fitotoxinas) o animales/humanos (micotoxinas) MICOTOXINAS Cuando los hongos micotoxigénicos contaminan el grano, dos tipos de hongos pueden ser reconocidos: 1. Saprofíticos: Infectan los granos almacenados: Aspergillus y Penicillium ¿QUÉ QUIERE DECIR ESTO EN TÉRMINOS PRACTICOS?. INDICA QUE SI ALMACENAN BIEN EL GRANO, NO SE VA A DAR ESTE TIPO DE MICOTOXICOSIS 1. Fitopatogénicos: Atacan a la planta en el campo: Fusarium ¿Qué QUIERE DECIR ESTO EN TÉRMINOS PRACTICOS?. INDICA QUE SUS MICOTOXINAS SON INDEPENDIENTES DEL TIPO DE ALMACENAMIENTO No todas las especies de una especie particular son capaces de producir micotoxinas. Por ejemplo, solamente 10% de las cepas de Aspergillus flavus son capaces de producir micotoxinas Micotoxinas del género Fusarium El género Fusarium produce muchas micotoxinas perjudiciales para las aves de corral a través de lesiones químicas y radiomiméticas, toxicidad cardíaca y trastornos esqueléticos, digestivos y reproductivos. Las toxinas de Fusarium que se detectan comúnmente en cereales y piensos incluyen tricotecenos, fumonisinas, zearalenona y moniliformina, beauvericina, enniatinas y fusaproliferina presentes solas y en combinaciones. FUSARIUM : TRICOTECENO : DON DEOXYNIVALENOL MICOTOXINAS: AFLATOXINAS Producidas por Aspergillus flavus, A. parasiticus y Penicillum puberulum Sus miembros son designados como B1, B2, G1 y G2 La aflatoxina B1 es la más tóxica y la hepatotoxicidad es elefecto primario en casi todos los animales SECUESTRANTES DE MICOTOXINAS (Sinónimo: ADSORBENTES DE MICOTOXINAS) 1 ppb = 1 nanogramo/gramo Zeolita, bentonita, aluminosilicatos, arcilla, etc
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