Introducción al Reino Fungi

Introducción a los Hongos

• Los hongos pertenecen al reino eucariota.
• Anteriormente clasificados como plantas, ahora están en el reino Mycota debido a la falta de clorofila y diferencias en crecimiento, reproducción y organización.
• Algunos hongos son beneficiosos, produciendo antibióticos, alimentos y bebidas.
• Otros hongos causan enfermedades (micosis), producen micotoxinas y dañan cultivos y reservas alimenticias.
• Los hongos no tienen movilidad propia.

Características y Nutrición

• La nutrición de los hongos es heterótrofa.
• Algunos hongos son quimioheterótrofos, obteniendo energía y carbono de compuestos orgánicos sintetizados por otros organismos.
• El metabolismo y la nutrición de los hongos dependen del carbón obtenido de otros organismos.
• Los hongos degradan su alimento liberando enzimas hidrolíticas.
• Pueden ser saprofíticos, parásitos o micorrizógenos (mutualistas o simbiontes).
• Generalmente se cultivan a 23 ± 2°C por 5 a 7 días.
• Pueden ser aeróbicos obligados o anaeróbicos facultativos, como las levaduras.
• Se cultivan generalmente en Saboraud Dextrose Agar (SDA) o Potato Dextrose Agar (PDA), suplementados con antibióticos o ácido láctico.
• Los hongos tienen estrategias nutricionales variables, incluyendo:
  • Saprófitos: se nutren de materia orgánica muerta.
  • Parásitos: se nutren de materia orgánica de organismos vivos.
  • Mutualistas (simbiontes): beneficio mutuo para el hongo y su compañero.
• Ecológicamente, son importantes descomponedores.
• Los hongos entomopatógenos son parásitos de animales como escarabajos, mariposas y hormigas.
• Forman asociaciones simbióticas importantes, como líquenes y micorrizas.
• Son modelos para la investigación en ingeniería genética y biología molecular.

Metabolitos Secundarios

• Hongos filamentosos como ascomicetos, basidiomicetos y líquenes producen metabolitos secundarios.
• Estos metabolitos se forman después de que el microorganismo termina su crecimiento.
• Son sustancias peptídicas con un ácido graso insaturado en el grupo N-terminal y un grupo amino en el C-terminal.
• Se caracterizan por tener un alto contenido de ácido α-amino-isobutírico.
• Se ha probado su actividad antibiótica en algunas cepas de bacterias.
• Metabolitos secundarios de hongos incluyen:
  • Pigmentos como cantaxantina y ankaflavina.
  • Polisacáridos
  • Triterpenos (antivirales y antitumorales, reducen la aterosclerosis).
  • Antibióticos
  • Proteínas
  • Destruxinas (se usan contra insectos inhibiendo la síntesis de ADN/ARN).
  • Leucinostatinas (actividad antibacteriana y citotóxica, consideradas bioplaguicidas microbianos).
• La penicilina fue descubierta en 1929.
• Las penicilinas son producidas por especies de Penicillium y Aspergillus.
• Las penicilinas naturales son efectivas contra bacterias Gram +.
• Son débiles en medio ácido y pueden ser inactivadas por hidrólisis del anillo ß-lactámico con penicilinasas.
• Otros antibióticos producidos por hongos incluyen cefalosporina, ácido fusídico, ácido helvolico, ramicina, griseofulvina, oosporeina, pecilocina, fumagilina, y sicanina.

Aplicaciones Farmacéuticas y Hongos Endófitos

• Los hongos se utilizan farmacéuticamente para producir vitaminas, interferones, hormonas esteroideas y antimicóticos como la anfotericina B, producida por Streptomyces y Streptoverticillium.
• Los hongos endófitos viven en plantas sin causar daño.
• Son una fuente potencial de metabolitos secundarios bioactivos.
• Un hongo endófito puede producir metabolitos secundarios que inhiben patógenos, pero no necesariamente a otros organismos en su entorno.

Biotecnología Ambiental

• El uso de hongos en la biotecnología ambiental incluye:
• Tratamiento de efluentes industriales.
• Decoloración de residuos.
• Tratamiento de efluentes con alto contenido de ácidos grasos.
• Tratamiento de residuos de destilerías de whisky.

Aplicaciones Alimentarias

• En la industria alimentaria,los hongos se utilizan para la fermentación de alimentos, creación de sabores y desarrollo de empaques biodegradables.
• Los hongos filamentosos como el koji se utilizan para fermentar alimentos como la salsa de soja, el miso, el sake y el vinagre de arroz.
• Se utilizan para crear sabores únicos en los alimentos.
• En la gastronomía, el shiitake, hongos ostra, portobellos y enoki son comunes.
• Las trufas son manjares en la alta cocina.
• Son nutritivos, confieren sabores y aromas, y son fuente de proteína, fibra, vitaminas y minerales.
• Fortalecen el sistema inmunológico, ayudan a prevenir enfermedades y reducen el riesgo cardiovascular.
• Ejemplos de comidas orientales fermentadas con hongos :
  • Tempeh kederle (indonesio) usando Rhizopus olygosporus.
  • Idli (sur de la India) usando Trichosporium pullulans.
  • Ang-kak (China y Filipinas) usando Monascus purpureus.
• En la producción de quesos, se modifican sabores (ej., quesos azules con Penicillium roqueforti) y la textura (ej., Camembert, Brie con Penicillium camemberti).

Efectos en la Agricultura

• Su uso en la agricultura es una práctica creciente para mejorar el suelo y controlar patógenos.
• El exceso de plaguicidas y fertilizantes inorgánicos afecta el balance natural.
• Trichodermas y hongos micorrízicos favorecen la absorción de nutrientes, desarrollo radicular y control de patógenos.
• La roya del café, causada por Hemileia vastatrix y H. coffeicola, es una enfermedad económicamente importante del café.
  • Afecta a Coffea arabica y Coffea canephora.
• Los hongos xilófagos degradan celulosa y hemicelulosa en la madera, mientras que no todos degradan la lignina.

Hongos Tóxicos y Alucinógenos

• Los hongos alucinógenos contienen psilocibina, usada en rituales centroamericanos.
• La psilocibina es un agonista no selectivo de receptores de serotonina, afectando la corteza frontal, el estado de ánimo y la percepción.
• Algunos hongos tóxicos como Amanita phalloides, Lepiota y Galerina pueden provocar la muerte.
• El cornezuelo del centeno (Claviceps purpurea) causa el ergotismo.

Micosis

• La micosis es una infección causada por hongos en la piel.
• Los hongos crecen en zonas húmedas del cuerpo.
• Una enfermedad común causada por hongos es la tiña podal, que podría ser causada por Trichophyton, Microsporum o Epidermophyton.

Estructura Celular

• La pared celular de los hongos está compuesta de quitina, un polisacárido con glucosamina.
• También contiene mananos, glucanos y glicoproteínas.
• La membrana celular contiene ergosterol.
• El núcleo es verdadero y tiene membrana nuclear.
• La quitina constituye solo el 2% del peso seco en levaduras, pero del 10 al 20% en hongos filamentosos.
• Su síntesis se realiza por la quitina sintetasa a partir de N-acetil glucosamina, secretada fuera de la célula.
• Las glicoproteínas permiten el reconocimiento y la cohesión tisular del hongo.
• El glucano, formado por moléculas de glucosa unidas por enlaces beta 1-3, constituye del 50 al 60% de la pared fúngica y es sintetizado por glucano sintetasas.

Hifas y Micelio

• Las hifas son estructuras tubulares ramificadas y pueden ser tabicadas (septadas) o cenocíticas.
• El micelio es el conjunto de hifas que crece radialmente, coloniza y se ancla, permitiendo la reproducción.
• Las hifas pueden ser dematáceas (coloreadas) o hialinas (sin color).
• Su función puede ser aérea/fértil para la reproducción o lateral/vegetativa para obtener nutrientes.

Nutrición y Metabolismo

• Obtienen su energía mediante dos mecanismos heterótrofos:
  • Holozoico: secreción de enzimas líticas para destruir células y absorber nutrientes.
  • Parásito: Obtención de alimento a expensas del hospedero.
  • Saprofito: descomposición de cadáveres.
• Pueden ser aerobios (dependientes de oxígeno) o anaeróbicos (fermentación o putrefacción).
• Los mohos tienen un metabolismo heterótrofo por absorción, y pueden ser aerobios o anaerobios facultativos.
• Crecen lentamente y tienen una temperatura óptima de crecimiento de 25-30°C.
• El hongo absorbe moléculas resultantes de la digestión externa a través de las hifas y las utiliza en su metabolismo.

Tipos de Hongos

• Se clasifican en multicelulares (mohos miceliales) y unicelulares (levaduras).
• Algunos hongos pueden ser dimórficos y pueden cambiar su forma a moho o micelio respondiendo a los cambios en los factores ecológicos.
• En la estructura de un basidiomiceto (seta), se identifican:
  • Píleo (sombrero)
  • Himenio
  • Escamas
  • Esporas
  • Anillo
  • Estipe
  • Volva
  • Micelio

Taxonomía

• Se han descrito aproximadamente 90,000 especies de hongos.
• Se dividen en principales grupos como:
  • Chytridiomycota (Quitridiomicetos)
  • Zygomycota
  • Ascomycota
  • Basidiomycota
  • Microsporidia (Deuteromicota).
• La taxonomía de hongos se basa en sus esporas sexuales, aunque se toman en cuenta otros factores.

Chytridiomycota (Quitridiomiceto)

• Anteriormente clasificados en el Reino Protista, pruebas de ADN/ARN los ubican en el Reino Fungi.
• Son primitivos y marcan el primer grupo fungal en aparecer.
• Pueden ser parásitos o descomponedores hallados en agua dulce.
• Presentan células flageladas (zoosporas, gametos y cigotos).
• Filamentosos no tabicados.
• Algunas especies degradan celulosa y queratina.
• El género Coelomomyces se investiga para la lucha biológica contra larvas de mosquitos.

Zygomicota

• Hongos de conjugación con hifas cenocíticas.
• Sus esporas sexuales son las cigoesporas.
• Sus esporas asexuales son esporangioesporas.
• Presentan hifas estoloníferas, rizoides y esporangióforas.
• Ejemplo: Rhizopus stolonifer.
• Encargados de descomponer y reciclar la materia orgánica.
• Casi todos presentan una alimentación saprófita.
• Pueden parasitar insectos, siendo útiles en el control biológico de plagas.

Ascomycota

• Hongos de saco que incluyen mohos y levaduras.
• La mayoría poseen hifas septadas.
• La espora asexual es la conidia (mohos) o blastoconidia (levaduras).
• La espora sexual es la ascoespora.
• Ejemplo: Saccharomyces y Penicillium.
• Reproducción asexual esporas, conidios y blastoconidias.
• Reproducción sexual con ascosporas.
• Incluye levaduras importantes como Saccharomyces cerevisiae, hongos alucinógenos como Claviceps purpurea, hongos comestibles y hongos que participan en relaciones simbióticas con algas para formar líquenes.

Deuteromicota

• Hongos imperfectos.
• No se conoce su tipo de espora sexual.
• Producen esporas asexuales tipo clamidoesporas, artroesporas, conidioesporas.
• Ejemplo: Aspergillus, Geotrichum.

Reproducción en Hongos

• El micelio puede crecer rápidamente.
• Los productos del anabolismo se transportan hacia el extremo de la hifa.
• La envoltura nuclear no se desintegra durante las etapas de la división celular.
• Se reproducen mediante mecanismos sexuales y asexuales.

Reproducción Asexual

• Las esporas asexuales se producen mediante mitosis.
• Las hifas que producen esporas se conocen como esporangios.
• Los hongos que solo se reproducen asexualmente se conocen como hongos de vida imperfecta.
• Tipos de esporas :
• Esporangioesporas: se forman en el interior de esporangios.
• Esporangioforo - parte final de la hifa done se forma el esporangio.
• Rhizopus stolonifer es un ejemplo.
• Conidioesporas: se forman por gemación de una hifa llamada conidióforo.
  • Penicillum es un ejemplo
• Artoesporas u oidio: Producidas por segmentación de una hifa.
• Geotrichum es un ejemplo.
• Clamidoesporas: Esporas unicelulares muy resistentes, rodeadas por una pared gruesa.

Reproducción Sexual

• El estado sexual se denomina teleomorfo.
• El estado asexual se denomina anamorfo. Ambos nombres se suelen emplear.
• Hay una recombinación de criterios principalmente basados en morfología, características de la reproducción sexual, y bioquímica para la identificación.
• En la unión de dos células de distinta polaridad durante plasmogamia, las esporas sexuales resultantes reciben el nombre de ascoesporas
• Durante el proceso participan: anteridio, ascogonio, sigoto y asca.

Levaduras

• Organismos unicelulares que exhiben un crecimiento detascado.
• Se asemajan a las bacterias, de forma cosmopolita.
• Es difícil definirlas como hongos.
• Son microorganismos dimórficos, que pueden cambiar la estructura dependiendo de su factor ecológico.

Características

• Su forma y estructura puede ser esférica u ovoide.
• Poseen gemas, psehudohipas y artocondias.
• El pH favorable debe ser ácido entre 4 y 4.5
• La temperatura optima varia entre 25 y 37°C
• Se reproducen asexualmente por gemación y sexualmente por ascosporas.