microbiologia I temas 7 y 8, Apuntes de Farmacia

¡Descarga microbiologia I temas 7 y 8 y más Apuntes en PDF de Farmacia solo en Docsity! TEMA 7: NATURALEZA Y ESTRUCUTURA DE LOS HONGOS Y LEVADURAS ♦ INTRODUCCIÓN a. DEFINICIÓN: -Organismos eucariotas, -portadores de esporas (estructuras reproductivas) -con nutrición por absorción, -carentes de clorofila, - con reproducción de tipo sexual y asexual (la división se basa en el tipo de hongo, y de septo si tienen) b. TAXONOMÍA: - dentro del sistema de los 5 reinos de Whittaker, pertenecen al Reino Fungi. Las divisiones del Reino Fungi son: - Zygomycota. Características: • Zigomicetos: hongos filamentosos, mayoritariamente saprófitos (pero también patógenos de plantas e insectos), con hifas cenocíticas (numerosos núcleos haploides) • Esporas asexuales: son esporangiosporas (las esporas se desarrollan en un saco,esporangio o estructura productora de esporas, en el extremo terminal de la hifa) • Esporas sexuales: son zigosporas ✓ Requiere cepas compatibles con los tipos opuestos de apareamiento: cepas + y cepas – -Ascomycota. Características: • Ascomicetos: hongos filamentosos, con hifas tabicadas y muchas levaduras ✓ Asca estructura reproductora característica en forma de saco • Importancia económica: mohos rojos, pardos, azul- verdosos que degradan alimentos, levaduras, mildiús pulverulentos que atacan hojas de plantas, etc. • Esporas asexuales suelen ser conidiosporas (las esporas no están incluidas en un saco, sino que se producen en la punta o en los costados de la hifa por un mecanismo de gemación) producidas en cadenas largas • Esporas sexuales son ascosporas (espora de paso generada en el interior de un asca) -Basidiomycota -Deuteromycota. Incluye hongos cuyo ciclo sexual no se conoce. La mayoría son fases anamorfas de Ascomycota. - en el Árbol filogenético universal, se encuentra dentro de los miembros del dominio Eucarya. -en el Árbol evolutivo, basado en el RNA ribosomal, constituyen un grupo monofilético referido como hongos verdaderos o Eumycota que incluye: -Zygomycetes -Ascomycetes -Basidiomycetes -Chytridiomycetes ♦ DISTRIBUCIÓN E IMPORTANCIA • Están descritas más de 100.000 especies. Se sospecha que en total hay más de un millón y medio de especies. • Son ubicuos. Los hongos son fundamentalmente terrestres, pero pueden vivir en agua dulce, con lo que también hay hongos acuáticos. • Pueden se patógenos o no patógenos. Tienen una importancia beneficiosa o perjudicial para el ser humano Los hongos patógenos (causan efectos perjudiciales en agricultura, en el hombre, en animales): • Producen enfermedades micóticas (enfermedades causadas por hongos patógenos) • Más de 500 especies atacan plantas En la gemación, la célula parental forma una protuberancia (yema) en la superficie externa (en la pared celular). Cuando el brote se alarga, el núcleo de la célula parental se divide y un núcleo migra al interior del brote. El material de la pared celular se deposita entre el brote y la célula parental y finalmente la yema se separa. • Hongos filamentosos (mohos) y Hongos carnosos Los hongos filamentosos están formados por hifas: -filamentos largos de células unidas -tipos: - tabicadas (en el espacio delimitado entre tabique y tabique hay un núcleo y el citoplasma fluye a lo largo de toda la hifa mediante poros de comunicación. - cenocíticas (sin tabiques o septos. La hifa está formada por múltiples núcleos que no están separados por tabiques o septos y el citoplasma fluye a lo largo de toda la célula) El micelio : -es una masa filamentosa de hifas (agregado análogo a un tejido) -está formado por: - hifa vegetativa: porción de hifa que obtiene nutrientes -hifa reproductiva o aérea: porción de hifa que participa en la reproducción (contiene esporas reproductivas) ♦ HONGOS DIMÓRFICOS (DIMORFISMO) El dimorfismo se da tanto en hongos patógenos, como en animales y plantas. Existen 2 formas de crecimiento en respuesta a diversos factores ambientales (nutrientes, concentración de CO2, temperatura, etc.): ▲ Desarrollo como hongo filamentoso (forman hifas vegetativas y aéreas) FORMA M (de micelio) ▲ Desarrollo como levadura (se producen por gemación) FORMA Y (del inglés) Podemos distinguir 2 formas de dimorfismo: • Dimorfismo en especies patógenas de seres humanos y animales: • Interior del organismo (a 37ºC) forma de levadura (forma Y) • Exterior del organismo (25ºC) forma de hongo filamentoso (forma M; forma micelar) • Dimorfismo inverso en hongos asociados a plantas: • Interior de la planta forma de hongo filamentoso (forma M; forma micelar) • Exterior de la planta forma de levadura (forma Y) ♦ NUTRICIÓN, METABOLISMO Y CULTIVO • Crecen mejor en hábitat oscuros y húmedos, pero se encuentran allí donde tengan disponible materia orgánica para descomponer. • La mayoría son saprófitos, pero también hay hongos patógenos • Hongos saprobios o saprófitos. Viven sobre materia organica en descomposición, es decir, sobre materia orgánica muerta : restos orgánicos de plantas o animales en descomposición que contiene el suelo, partes muertas de la madera de un árbol, excrementos de animales, etc. • Hongos parásitos. Viven sobre materia organica viva. Se alojansobre algún ser vivo que los hospede, viviendo a sus expensas sin ofrecerle ningún tipo de beneficio. Pueden parasitar plantas, animales (incluso el hombre) u otros hongos. • Son quimioorganoheterótrofos emplean compuestos orgánicos como fuente de carbono y energía • Adquieren el alimento por absorción primero liberan exoenzimas hidrolíticas que digieren sustratos externos (materia orgánica) y después absorben los productos solubles. • El glucógeno es el polisacárido de almacenamiento primario en los hongos • La mayoría de los hongos emplean hidratos de carbono (preferiblemente glucosa y maltosa) y compuestos nitrogenados para sintetizar sus propios aa y proteínas • La mayoría de los hongos son aerobios. Necesita requerimientos de O2 para llevar a cabo su metabolismo. • La mayoría de las levaduras son anaerobias facultativas: • Pueden crecer como anaerobios facultativos utilizando el O2 o un compuesto orgánico como aceptor final de electrones, lo que les permite sobrevivir en diferentes ambientes • Si tienen acceso al O2 llevan a cabo la respiración aeróbica para metabolizar hidratos de carbono a CO2 y H2O. • En ausencia de O2fermentan los hidratos de carbono y producen CO2 y etanol (proceso que se emplea en la industria de la cerveza, del vino y de la panadería) • Se encuentran hongos anaerobios estrictos en el contenido del rumen de los rumiantes • ADAPTACIONES NUTRICIONALES DIFERENCIALES RESPECTO A BACTERIAS Los hongos difieren de las bacterias en ciertos requerimientos amibientales y en las siguientes características nutricionales: ✓ Suelen crecer mejor en un ambiente con un pH bajo (aproximadamente pH=5) demasiado ácido para las bacterias ✓ La mayoría son más resistentes a la presión osmótica que las bacterias: pueden desarrollarse en concentraciones relativamente elevadas de azúcares o sales ✓ Pueden crecer en sustancias con un contenido bajo de humedad , por lo general, demasiado bajo como para permitir el crecimiento de bacterias ✓ Requieren algo menos de nitrógeno que las bacterias para una magnitud equivalente de crecimiento ✓ A menudo pueden metabolizar hidratos de carbono complejos, como la lignina (componente de la madera), que la mayoría de las bacterias no puede utilizar como nutrientes Estas características les permiten crecer en sustratos tan poco apropiados como : suelas de zapatos, paredes de baños, etc. ♦ TIPOS DE REPRODUCCION ■ ASEXUAL -FISIÓN TRANSVERSAL -La célula progenitora se divide en 2 células hijas -Ej: Schizosaccharomyces ▲ Ingeniería genética. Modificación deliberada de la información genética de un organismo cambiando directamente su genoma de ácido nucleico ▲ ADN recombinante unión o recombinación de fragmentos de DNA de diferentes especies Hasta 1977: los productos elaborados por células vivas se obtenían de células presentes en la naturaleza En la actualidad: el término biotecnología implica que el organismo empleado para llevar a cabo el proceso ha sido manipulado mediante técnicas genéticas in vitro. ▲ Tecnología del DNA recombinante Permite la inserción de genes en las células y da lugar a organismos genéticamente modificados ▲ Microbiología industrial. Disciplina que utiliza los microorganismos, cultivados a gran escala, para obtener productos con valor comercial o realizar importantes transformaciones químicas procesos microbiológicos industriales • Base es la potenciación de las reacciones metabólicas que los microorganismos ya eran capaces de realizar • Finalidad producir en mayor cantidad el producto de interés ♦ MICROORGANISMOS DE UTILIDAD INDUSTRIAL • Se trata de especialistas metabólicos capaces de ser manipulados en cultivos a gran escala para producir 1 o + productos con un alto rendimiento Las cepas suelen sufrir una manipulación genética (para conseguir el alto rendimiento) por mutacion o por recombinación para incrementar el rendimiento de un producto particular que una cepa puede producir • Características: ✓ Debe crecer rápidamente en un medio de cultivo líquido relativamente barato que se obtenga en grandes cantidades, y sintetizar el producto deseado en un período relativamente corto de tiempo y a gran escala. ✓ Preferentemente, debe producir esporas o alguna otra forma de célula reproductiva para que pueda ser fácilmente inoculada en grandes fermentadores Uso de moléculas in vitro para conseguir el aislamiento, la ✓ No debe ser patógeno para los seres humanos, ni tampoco para plantas y animales de importancia económica. ✓ Debe ser susceptible de manipulación genética: se suele aumentar el rendimiento mediante mutación y selección. • Ejemplos: ✓ Licor de maceración del maíz: es un producto de la industria del molido y maceración del maíz rico en N y factores de crecimiento, con lo que se utiliza como medio de cultivo ✓ Suero de la leche: es un líquido residual de la industria láctea que contiene lactosa y minerales ✓ Otros materiales residuales con elevado contenido en carbono orgánico ♦ PRINCIPALES PRODUCTOS DE LA MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL 1. Antibióticos (ej. Penicilinas, tetraciclinas) • Son los metabolitos secundarios típicos (se forman casi al final de la fase exponencial de crecimiento) • Los principales microorganismos comerciales son: hongos filamentosos y levaduras del grupo de los actinomicetos • Fases: -búsqueda y selección (rastreo) de microorganismos productores de antibióticos -purificación y caracterización estructural del agente antimicrobiano -determinación de su toxicidad (baja) y actividad terapéutica (eficacia) Determinar si es biológicamente activo in vivo (ensayos clínicos con humanos voluntarios) • Objetivos: aislamiento de cepas de alto rendimiento (rastreo) • Métodos: • Selección de cepas mediante mutación del cultivo inicial que se obtiene a partir de cepas de la naturaleza • Uso de técnicas de amplificación génica: permiten la inserción de copias adicionales de genes en una célula mediante un vector de clonación • Problema: las rutas para la biosíntesis de la mayoría de los antibióticos implica gran número de etapas como muchos genes implicados y en muchos no está claro que genes deberían alterarse o expresarse en mayor número para incrementar el rendimiento 2.- Vitaminas (vitamina B12, riboflavina) 3.- Aa: aditivos alimentarios, precursores en la industria química (ácido glutámico, ácido aspártico, fenilalanina, lisina) 4.-Algunas hormonas esteroideas : regulan varios procesos metabólicos en animales (cortisona e hidrocortisona) • Por bioconversión microbiana 5.-Enzimas: exoenzimas empleadas en la industria alimentaria, farmacéutica y textil (proteasas, amilasas, extremoenzimas) 6.- Vinagre: conversión de alcohol etílico en ácido acético por acción de bacterias del ácido acético (géneros Acetobacter y Caulobacter) 7.- Ácido cítrico y otros compuestos órganicos: ácido láctico, glucónico • Aspergillus niger (hongo): produce ácido cítrico como metabolito secundario 8.- Células de levadura: Saccharomyces spp. : suplemento alimenticio y agente de fermentación (bebidas alcohólicas y pan) 9.- Biopolímeros: utilizados para modificar las características de flujo de los liquidos y para actuar como gelificante (industria farmacéutica y alimentaria). Ej: dextranos, polisacáridos, poliésteres, etc. 10.- Biosurfactantes: empleados para emulsificación, solubilización, etc. Ej. Glicolípidos ♦ APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGIA E IMPACTO DE LA MISMA ▲ Importantes contribuciones en investigación biológica, medicina, industria y agricultura