Micología Generalidades Mgster. María de los Ángeles Sosa Microbiología General

Generalidades Mykes del griego= seta, hongo Micología (del griego mykes-logos) Los hongos juegan un rol preponderante en los ambientes terrestres ya sea como saprotrofos, parásitos y simbiontes. Son indispensables como descomponedores reciclando materia orgánica junto a las bacterias, protozoos y microfáuna. Representan una significante proporción en la diversidad microbiológica, calculándose en aproximadamente >1,5 M. de spp.(?)... Solo conocemos un limitado número de hábitat fúngicos. Nuestros conocimientos se basan principalmente en observaciones morfológicas, lo que oculta las especies crípticas incluidas en el concepto de especie morfológica (actualmente estudios polifásicos) El empleo de técnicas moleculares sugiere un mayor número de especies que las estimadas, permitiendo aumentar el número de filogrupos. Los ambientes marinos son muy poco estudiados (solo 250 géneros)

¿ En que grupo de organismos clasificamos a los hongos dentro de los seres vivos ? Los sistemas de clasificación han evolucionado en el tiempo, en especial en estos últimos decenios debido a la biología molecular

El sistema de 5 Reinos de Whittaker (Cornell University 1969) Prevaleció 25 años ? Las evidencias moleculares de ciertos Reinos no reflejan adecuada- mente sus historias evolutivas y sus filogenias

Baldauf ,L.S. 2008

Reino Fungi - Universo biológico > 1,5 Millones de especies Sólo una pequeña fracción (800 spp) causan enfermedades en el hombre y animales Ubicuidad Diversidad Existen desde hace más de 900 millones de años Gran capacidad de adaptación Generan estructuras de resistencia Microevoluciones genéticas constantes Adaptación Resistencia antifúngica

Nichos ecológicos Mecanismos de dispersión Anemófilos Hongos acuáticos Rizósfera Queratinófilos Geohongos Coprófilos

Reino Eumycota Euascomycetes (comunes) Chytridiomycota Zygomycota Chytridiales* (Batrachochytrium dendrobatidis) Zygomycota Entomophthorales Mortierellales Mucorales Ascomycota Archiascomycetes Pneumocystidiales Hemiascomycetes Saccharomycetales Euascomycetes (comunes) Chaetothyriales Dothideales Eurotiales Hipocreales Microascales Onygenales Ophiostomatales Pleosporales, Sordariales Reino Eumycota Basidiomycota Hymenomycetes* Agaricales Uredinomycetes Sporidiales Ustilaginomycetes* Ustilaginales

Definición general Eucariotas Inmóviles Pared celular con quitina Membrana citoplasmática con ergosterol Incapaces de formar tejidos Heterótrofos por absorción Unicelulares o pluricelulares Reproducción por esporos: sexual o asexual Respiración aerobia estricta o anaerobia facultativa. Pueden fermentar azúcares.

Nutrición absortiva Esquema digestión exógena Hifa vegetativa Enzimas alfa (celulasas) Enzimas beta (celulasas) Sustrato Polímero de celulosa Glucosa B glucosidasa Celobiosa

Hongos vs animales Células totipotentes, pueden regenerarse Poseen hifas capaces de ramificarse y fusionarse (anastomosis) Sedentarios pasivos Desarrollo regulado por el medio ambiente (Hongos dimorfos, polimorfos y bifásicos) Crecimiento indeterminado Tejido preformado con células especializadas, organizado en T, O y S. No ramificados Móviles, activos El medio ambiente tiene escasa influencia en su desarrollo Crecimiento limitado

Hongos & animales Ambos grupos son heterótrofos Ambos utilizan el glucógeno como sustancia de reserva. Ambos tienen mitocondrias con crestas achatadas. Ambos pueden sintetizar la lisina por la vía del acido amino adípico.

Colonias algodonosas/ TALO = cuerpo del hongo Morfología Elementos tubulares cilíndricos filamentosos c\ crecimiento apical Células aisladas esféricas\ovoideas Levadura Hifa Micelio Multicelular (H. filamentoso o moho) Micelio Unicelular (H. levaduriforme) Colonias cremosas /húmedas Colonias algodonosas/ vellosas - secas

Talo Los hongos están constituidos por un: Talo vegetativo, cuya función es: *Nutrición *Crecimiento *Resistencia *Fijación Talo de reproducción o de fructificación cuya función principal es la CONSERVACIÓN DE LA ESPECIE y la dispersión a distancia a través de Propágulos de dispersión o ESPORAS.

Levadura Unicelular Esféricas u ovoides 1 núcleo 1 vacuola mitocondria Organelas citoplasmáticas RA por gemación o división RS por formación de esporas Mas grande que una bacteria No tienen flagelos

H. UNICELULAR (levadura) Blastoconidio Reproducción por brote o gemación Cuando el blastoconidio se elonga y no se separa entre sí, dando brotes alargados adheridos Pseudomicelio

Levaduras Seudomicelio a veces * Micelio verdadero a veces * Gemación H M Levaduras Seudomicelio a veces * Micelio verdadero a veces *

Estrangulaciones de las seudohifas Tinción de Gram (+) del seudemicelio de la levadura Candida albicans en orina Gemació n Estrangulaciones de las seudohifas a nivel del septo

Hifa Ultraestructura y extensión hifal + + + + + ZONA DE SENESCENCIA ALMACENAMIENTO ZONA DE ABSORCIÓN ZONA DE CRECI- MIENTO APICAL Ultraestructura y extensión hifal

Desarrollo de una colonia fúngica en cultivo y tipos de micelio (vegetativo, aéreo, reproductivo) Medio de cultivo Hifas Micelio o talo Desarrollo centrífugo de un colonia en superficie a partir de una espora

Diferenciación y morfogénesis de una colonia fúngica Micelio reproductivo Micelio senescente ? Hifas marginales Hifas heterogéneas

Hifas 2-5 micras 10-15 micras Micelio contínuo o cenocítico Septada o tabicada 2-5 micras Hifas Aseptada 10-15 micras Micelio contínuo o cenocítico

Septo El septo o tabique presenta poros (1 o +) a través de los cuales se produce activo intercambio de citoplasma y pasaje de núcleos. En los zigomicetos los septos son raros o esta solo presente para aislar las partes viejas o las reproductoras

Dematiacea Hifas Hialina Pigmentos (melanina). Función: tolerancia al estrés ambiental y contra oxidantes antimicrobianos. Hialina

Pared celular Polisacacáridos Constituida por varias capas de estructura microfibrilar embebidas en una matriz amorfa. Polisacacáridos Quitina (N-acetil glucosamina) Celulosa Manano (D-manosa) Glucano (D-glucosa) Quitosano (D-glucosamina) Proteínas Componente fibrilar Componente amorfo

Pared celular de C. albicans proteínas mananos ß-1,6-D glucano ß-1,3-D glucano quitina

Funciones de la pared celular Confiere la forma al hongo Brinda protección ante el shock osmótico (esferoplastos) Sitio de unión de enzimas Nutrición Confiere propiedades antigénicas (Mananoproteinas y Glucomananos) Sus componentes (glucan, mananos y zimosan) son receptores de los receptores Toll.

Membrana plasmática Compuesta por: Fosfolípidos Carbohidratos Proteínas: estructurales funcionales ERGOSTEROL Función: Regula el pasaje de sustancias. Posee permeabilidad selectiva por las permeasas Posee enzimas de la cadena respiratoria

Citoplasma Mitocondria: contiene ADN autoreplicable RE : origina microvesículas, transporta enzimas hidrolíticas Ribosomas: peso molecular de 80 S, aislados o en polirribosomas. Aparato de Golgi: rudimentario Microtúbulos Vesículas de glucógeno. Corpúsulo de Woromin Inclusiones: vacuolas lipídicas

Núcleo Capsula Las células fúngicas pueden ser uni o multinucleadas. Pueden homocarioticas o heterocariotas. Poseen nucleolos. La membrana nuclear es doble y posee poros. El número de cromosomas es variable. Capsula Presente en algunas levaduras (Cryptococcus neoformans) Compuesta por mucopolisacaridos. Es un factor de virulencia con propiedades antifagocíticas.

Metabolismo fúngico Quimioorganotrofos Absorción Enzimas hidrolíticas Obtienen la energía y el carbono de compuestos orgánicos sintetizados por otros organismos y asimilan dichos nutrientes por absorción. Absorción activa y selectiva Enzimas hidrolíticas Pared celular Degradación Incorporación de agua, sales, aminoácidos, monosacáridos

Metabolismo fúngico Necesitan una fuente de nitrógeno, micro/macro nutrientes inorgánicos, vitaminas, etc Exoenzimas Factor de virulencia. Difusión pasiva o facilitada (permeasas a favor de gradiente o mecanismos de transporte activo) Aerobios estrictos o anaerobios facultativos. No anaerobios estrictos Algunos son únicamente fermentadores Tº y pH: poco exigentes Rango de pH de 2 a 9 (PH óptimo: 5,6 –7,2) Rango de Tº 10 y 40 °C (Tº óptima: 20-39 ºC)

Modalidades econutricionales Hongos zootróficos deben crecer en tejidos de organismos vivos durante parte de su ciclo de vida. Siempre Son patógenos primarios. Hongos Saprófitos: Restos vegetales y animales muertos. (no vertebrados) Hongos Necrotróficos: Matan el tejido y utilizan compuestos orgánicos producidos por animales vertebrados (Ej:queratinofílicos)

Dimorfismo fúngico FISIOLOGIA MORFOGENESIS estrecha relación FISIOLOGIA MORFOGENESIS Condicionada por factores del medio Temperatura Nutrientes pH

Dimorfismo fúngico Forma saprofítica Medio ambiente (Tº 25-28ºC), medios pobres (Hongo filamentoso) (micelial) Forma saprofítica Forma en que se encuentra en la naturaleza Dimorfismo fúngico Tejido (parásito): (levaduriforme) Forma parasitaria Disponibilidad de monosacáridos Presencia de grupos sulfhidrilos Agregado de proteínas como fuente de Nitrógeno Cultivo a 37ºC – 6% CO2 Forma en que se encuentra en el huésped

Reproducción Sexual Asexual Proceso Meiótico (condiciones adversas) Proceso Mitótico (condiciones favorables) Propágulos de dispersión Células uni o multinucleadas destinadas a propagación a distancia

Las “esporas” en los hongos Pequeños propágulos (unidades) de dispersión, que funcionan como una semilla, pero no contienen un embrión preformado Función: Reproducción, dispersión, sobrevivencia Una especie fúngica puede producir varios tipos esporas, sin embargo, las condiciones ambientales determinan generalmente su tipo (pleo-polimorfismo..) Inicio de la esporulación (determinada por la Nutrición) Nutrientes abundantes: Mayor crecimiento vegetativo Menor esporulación Nutrientes escasos: Menor crecimiento vegetativo Mayor esporulación

Ciclo de vida de un Ascomycete Tiempo n días Inicios Tejidos Conidiogénesis Ascoma Micelio Aéreo Ascos y ascosporas Micelio Vegetativo Tiempo n días Propágulo y promicelio

Modalidades Reproductivas Simple división Gemación Fragmentación Esporulación Asexual (vegetativa) *Plasmogamia *Cariogamia seguida o retardada (Dicariofase) *Meiosis Diploide en zigoto Sexual Diversas modali- dades en los grupos Gametos haploides compatibles Esporas haploides

Reproducción en los hongos Sexual solamente. Varias modalidades Sexual y asexual. Varias modalidades (especialmente en los Ascomycota) Sexual Asexual Asexual solamente. (Generalmente relacioandos con los Ascomycota),muy común e importante ecoló- gicamente

Reproducción sexual Es la unión de 2 núcleos haploides compatibles (no necesariamente en gametos especializados), en una célula diploide (Zigoto), donde la división meiótica origina una progenie recombinante con la producción de nuevas células haploides. La progenie da origen a las esporas (meios- poras), que tienen distintos nombre según los grupos taxonómicos: Zigosporas, Ascosporas, Basidisoporas Ventajas: 1)Genotipos diferentes de los parentales 2) El aumento de la variación otorga mayores éxitos frente a los cambios ambientales

Reproducción en los hongos (2) *La forma sexual se denomina teleomorfo, produce las meiosporas (esporas sexuales) *La forma asexual se denomina anamorfo, produce las mitosporas (Conidios o esporas asexuales) Teleomorfo(>1) + Anamorfo (>1)=Holomorfo (1 nombre) (1 nombre) Nomenclatura International Code of Nomenclature for Algae, Fungi and Plant (2011 Melbourne) (2013) Un solo nombre para los hongos ¿?

individuo o autoféril) Ambos en un mismo individuo o autoféril)

¿Cómo se relacionan con el hombre?

Beneficios Industria alimenticia Ecología forestal (Micorrizas) Lucha biológica (Control de insectos, nematodes) Industria alimenticia (quesos, pan, alcohol, Enzimas industriales, etc) Industria farmacológica (Antibióticos, Fito-hormonas) Biodegradación

Perjuicios Biodeterioro Micosis Micetismo Alergias Micotoxicosis

Alergias Asma Sinusitis alérgica Erupciones cutáneas Sensibilización o respuesta alérgica a hongos saprófitos cuando hay contacto con mucosas o piel. Asma Sinusitis alérgica Erupciones cutáneas

Micetismo Toxinas = Metabolitos secundarios Amanita muscaria Consumo de hongos tóxicos, las toxinas son liberadas dentro de los tejidos humanos. Toxinas = Hongos venenosos Metabolitos secundarios Amanita muscaria Amanita phalloides Ciclopéptidos Síndromes hepáticos, digestivos Vasculares o nerviosos LSD, Psilocibina, etc. Hongos alucinógenos Lycoperdon, Psilocibe, etc.

Consumo de alimentos contaminados con toxinas de hongos Micotoxicosis Géneros: Aspergillus Fusarium Penicillium Aflatoxinas Sterigamatocistinas Ocratoxinas Zearalenonas Tricotecenos Patulina Luteoskinina

Micosis Infección por proliferación en los tejidos animales con desarrollo de respuesta inmune originada por el Ag fúngico

Clasificación de las Micosis Micosis superficiales Micosis subcutáneas Micosis sistémicas Micosis oportunistas Dermatofitosis Malasesiosis Piedras Tiña negra Esporotricosis Micetomas Cromomicosis Paracoccidioidomicosis Histoplasmosis Coccidioidomicosis Blastomicosis Candidiasis Criptococosis Aspergillosis Hialo y Feohifomicosis