Célula Eucariota (Primera parte) PDF

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tema 1 microbiologia ...

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CÉLULA EUCARIOTA MOHOS, LEVADURAS, ALGAS, PROTOZOARIOS

Procariota es una palabra que viene del griego “eu” que significa verdadero y “Karyon” núcleo, por tanto eucariota significa núcleo verdadero. La célula eucariota es una estructura celular que involucra una gran diversidad biológica, en esta se encuentran las células animales, vegetales, los hongos y los protistas. Esta se caracteriza por tener un núcleo diferenciado, es decir que su ADN y/o ARN se encuentran delimitados del citoplasma por una membrana nuclear, aspecto diferenciativo de las células procariotas, ya que en estas su núcleo está libre en el citoplasma. A los organismos compuestos por células eucariotas se los denomina eucariontes. IMPORTANCIA Como se dijo líneas arriba, la célula eucariota contempla una gran diversidad biológica, en este curso haremos un enfoque solamente en microorganismos, de esta forma centraremos nuestro estudio en mohos, levaduras, algas y protozoarios. Los hongos que contemplan a los mohos, levaduras, añoblos y otros es uno de los grupos que industrialmente tienen mucha importancia, principalmente los mohos y levaduras. Las levaduras se vienen utilizando desde hace miles de años para la fabricación de pan y bebidas alcohólicas. La levadura que sin duda fue la primera y aún hoy en día sigue siendo la más utilizada por el hombre es Saccharomyces cerevisiae de la que se emplean diferentes cepas para la fabricación de cerveza, vino, sake, pan y alcoholes industriales. Kluyveromyces fragilises una especie fermentadora de la lactosa que se explota en pequeña escala para la producción de alcohol a partir del suero de la leche. Yarrowia lipolytica es una fuente industrial de ácido cítrico. Trichosporum cutaneum desempeña un importante papel en los sistemas de digestión aeróbica de aguas residuales debido a su enorme capacidad de oxidación de compuestos orgánicos, incluidos algunos que son tóxicos para otras levaduras y hongos, como los derivados fenólicos. Los hongos tienen una gran importancia económica, no tan sólo por su utilidad, sino también por el daño que pueden causar. Los hongos son responsables de la degradación de gran parte de la materia orgánica de la Tierra, una actividad enormemente beneficiosa ya que permite el reciclaje de la materia viva. Por otro lado, los hongos causan gran cantidad de enfermedades en plantas y animales y pueden destruir alimentos y materiales de los que depende el hombre. Los efectos perjudiciales de los hongos están contrarrestados por su utilización industrial. Los hongos son la base de muchas fermentaciones como la combinación de soja, habichuelas, arroz y cebada que dan lugar a los alimentos orientales miso, shoyu y tempeh. Los hongos son también la fuente de muchos enzimas comerciales (amilasas, proteasas, pectinasas), ácidos orgánicos (cítrico, láctico), antibióticos (penicilina), quesos especiales (Camembert, Roquefort) y, evidentemente, de las setas.

Por su parte las algas son un grupo de microorganismos que tienen una importancia fundamental en la fotosíntesis, proceso en el cual la energía de la luz se convierte en energía química en forma de azúcares. En un proceso impulsado por la energía de la luz, se crean moléculas de glucosa (y otros azúcares) a partir de agua y dióxido de carbono, mientras que se libera oxígeno como subproducto. Las moléculas de glucosa proporcionan a los organismos dos recursos cruciales: energía y carbono fijo (orgánico). Por lo tanto las algas son definitivamente muy importantes para el equilibrio del medio ambiente. Sin embargo la importancia de las algas no está limitada al medio ambiente, sino también tienen importancia industrial. Por un lado, el consumo de algas proporciona proteínas de alto valor biológico y constituyen una valiosa fuente de aminoácidos, vitaminas y minerales, entre ellos calcio, potasio, magnesio, zinc, hierro y yodo. El alga cianofícea Spirulina constituye la base de un suplemento dietario consumido en todo el mundo y caracterizado por su alto valor biológico. Así mismo se producen diferentes sustancias como la carragenina, el alginato o el agar-agar, obtenidas de diferentes algas, se utilizan en la industria cosmética, farmacéutica, alimenticia, como agentes estabilizantes, espesantes, etc. Las algas unicelulares, también conocidas como microalgas, se emplean de manera creciente como fuente de pigmentos naturales, de vitaminas y de ácidos grasos. Incluso se han desarrollado procesos para la producción de biocombustibles a partir de los ácidos grasos de algas como Dunaliella, Nanochloropsis o Chlorella. Dentro de las algas comestibles cabe citar a las siguientes: Hijiki, Wakame, Nori, Agar-Agar, Dulse, Kombu, Arame y Cochayuyo. El alga Nori es la que más comúnmente se utiliza para preparar el sushi. CARACTERÍSTICAS DE LOS HONGOS Los hongos son organismos vivos eucariotas que se clasifican dentro del reino Fungi, incluyéndose las levaduras, mohos y setas. De manera general, los hongos, anteriormente se clasificaban dentro de las plantas, sin embargo, presentan características y particularidades propias que permitieron agruparlos dentro de un reino específico, el Fungi, diferente al de las plantas. Las características principales para separarlos de las plantas es que los hongos son heterótrofos y sus paredes celulares no están construidas a partir de celulosa, dichas paredes se componen de un biopolímero llamado quitina. Los hongos junto con las bacterias y las Archaea, son los principales agentes de descomposición en el mundo. Los agentes de descomposición son los responsables de oxidación de materia orgánica muerta, que devuelve al medio ambiente los elementos inorgánicos que serían reciclados de nuevo por otras formas de vida. Los hongos no tienen el amplio rango de características metabólicas de las bacterias. La mayoría de los hongos tienden a habitar en ambientes terrestres, aunque algunos prefieren sistemas acuáticos. Son importantes en la descomposición de hojas, plantas muertas, árboles y otros residuos orgánicos lignocelulósicos que se acumulan en el suelo. A causa del importante papel que desempeñan en el suelo, tienen importancia en la descomposición de materia orgánica seca, proceso utilizado en la estabilización de lodos y desperdicios orgánicos del tratamiento de aguas residuales. Los hongos descomponen también una gran variedad de materia orgánica que no puede ser degradada por las bacterias, como ser el lignino, polímero aromático orgánico natural que une la celulosa en los árboles, pastos y similares,

proporcionando estructura y resistencia, debido a que a las bacterias les falta una enzima que los hongos tienen, la peroxidasa que ayuda a romper las uniones entre los grupos aromáticos en la lignina. Esta enzima le permite también a los hongos degradar algunos compuestos químicos peligrosos. Podría parecer que la versatilidad en destruir materia orgánica por los hongos ha sido totalmente explotada en la deradación de compuestos tóxicos, pero esto no ocurre, debido a la lenta velocidad con la que ocurre la descomposición, lo que los convierte en menos atractivos para la ingeniería para su aplicación en procesos de descontaminación. MORFOLOGÍA Las características morfológicas identifican a más de 50000 especies diferentes de hongos, entre las que se incluyen a los mohos, levaduras, añublos, royas, tizones, bejines y setas. Excepto en algunas formas unicelulares, tales como las levaduras, los hongos se componen de masas de filamentos. Un filamento único se denomina hifa y el conjunto de hifas se denomina micelio. El micelio tiene, generalmente, una anchura de 5 a 10 micras y puede estar ramificado. Sus paredes celulares generalmente están compuestas por quitina, que no se encuentra ni en bactarias ni en plantas superiores, pero se encuentra en la cubierta exterior dura de los insectos. CLASIFICACIÓN Los hongos se clasifican algunas veces en tres grupos principales. Eumicota que son conocidos como hongos verdaderos, Mycophycomycota, que se caracterizan por tener una etapa de motilidad como las amebas y otra de producción de esporas similar a la de los hongos. La tercera clase es Myxophycomycota, que es la de los líquenes a base de hongos que crecen junto con las algas. De estos tres grupos el más importante es el Eumycota o hongos verdaderos, ya que en este grupo se encuentran la mayor parte de los hongos descubiertos. Este grupo se subdivide en: ASCOMICETOS Son la clase mayor de hongos ya que contienen aproximadamente 30000 especies. Las hifas están divididas por paredes transversales o septos. Las esporas se forman sexual o asexualemente y estas siempre suponen la formación de un asco o pequeño saco que contienen ocho esporas. En este grupo se encuentran las levaduras panaderas y cerveceras, los potentes añublos, los agentes que causan la enfermedad del olmo holandés, los orígenes de muchos antibióticos, los mohos negros corrientes descomponedores de nuestros alimentos, mohos verdiazules y muchos hongos que reducen plantas muertas a humus y digieren celulosas en basuras en descomposición. BASIDIOMICETOS Tienen estructura portadora de esporas conocida como basidio que produce las basidiosporas. Incluye también muchos agentes de descomposición. Algunos de ellos son responsables de destrucción de estructuras de madera, como postes, traviesas de ferrocarril y otras. Algunas son parásitas y destruyen cosechas de trigo y fruta. Otras son de tamaño macroscópico como las setas que tienen una gran importancia industrial.

DEUTEROMICETOS Este grupo incluye a todos los hongos que no tienen reproducción sexual. En este grupo podemos encontrar especies quezeras como las que se utilizan en la producción de queso camembert y queso roquefor, así como algunos utilizados en la producción de antibióticos como la penicilina. Otros son parásitos de plantas y animales, incluyendo a los seres humanos provocando enfermedades como la tiña y el pie de atleta. OOMICETOS Este grupo de hongos se caracteriza por que el habitad común de ellos es el agua, por ello son conocidos como mohos de agua. Sin embargo hay especies terrestres también. Tanto especies acuáticas como terrestres producen esporas que son flageladas y capaces de nadar. Este es el único grupo de hongos que tiene celulosa en su pared celular en vez de quitina. Esta clase de hongos es de gran importancia económica debido a que hay muchas especies parásitas que dañan la pescado, organismos responsables de la gran hambruna de patata en Irlanda y el añublo que amenazó la cosecha entera de vino en Francia a finales del siglo XIX. ZIGOMICETOS Producen zigosporas para la reproducción sexual e incluyen primordialmente formas terrestres que viven en plantas muertas y en materia animal. Algunos se utilizan en la producción química por la industria de la fermentación, otros son parásitos de insectos, fruta en crecimiento y animales microscópicos y los hay que atacan la futa almacenada y el pan. A continuación vamos a describir brevemente las características de tres variedades de hongos que tienen mucha importancia en el área industrial. LEVADURAS Las levaduras son microorganismos unicelulares eucariotas pertenecientes a los ascomicetos. Tienen una nutrición esencialmente quimioorganoheterótrofa. Sus hábitats favoritos son sustancias azucaradas como flores, cortezas de árboles, frutos. En su gran mayoría son unicelulares pero algunas pueden formar filamentos como la Cándida albicans. Se reproducen asexualmente en la mayor parte de los casos sin embargo pueden hacerlo de forma sexual también. La forma asexual más común en la reproducción de las levaduras es la gemación. Hay especies simbiontes de animales, plantas y las hay aquellas que son patógenas para el hombre. Algunas especies tienen gran importancia industrial como las utilizadas en la producción de vinos, cervezas, antibióticos y otras. MOHOS Los mohos son microorganismos pluricelulares. Están compuestos por millones de hifas las cuales forman el micelio, que es la estructura que se ve cuando los alimentos son descompuestos por ellos, una biomasa con carácter algodonoso, un ejemplo común es la descomposición de los panes. Respecto a su nutrición son quimioheterótrofos y no pueden efectuar la fotosíntesis. Debido a su gran flexibilidad frente a la humedad, se los puede encontrar en todo tipo de hábitats. Sus requerimientos respiratorios en la mayor parte de los casos es aeróbica sin ser esta una regla. Su

pared celular está compuesta por quitina, manano, glucano y otros poliscáridos. El medio favorito de crecimiento es de carácter ácido. Son responsables de la degradación de una gran parte de la materia orgánica terrestre, los mohos participan en la realización de los ciclos biogeoquímicos. Se utilizan desde la antigüedad para la preparación de diferentes alimentos fermentados, como el queso Camembert, Roquefort, aditivos alimentarios como la salsa soja, algunos antibióticos como la penilina y otros. Por otra parte son causantes de la putrefacción de los alimentos y son grandes productores de micotoxinas, que son sustancias químicas venenosas. Existen una gran diversidad de mohos, sin embargo son 5 las especies principalmente productoras: Aspergillius, Penicillium, Fusarium, Claviceps y Alternaria. En el cuadro siguiente se muestran las toxinas producidas por estos microorganismos: HONGO Aspergillius

Fusarium

Penicillium

Alternaria Claviceps

TOXINA Aflatoxinas Sterigmatocistina Ocratoxina A Tricotocenos Zearelenonas Fumonisinas Fusarina Monoliformina Patolina Citrilina Ocartoxina A Alternariol Ácido tennazónico Alcaloides

Muchos hongos no son productores de micotoxinas incluso pudiendo invadir el grano, por lo que un granoenmohecido no tiene por qué ser necesariamente tóxico. Del mismo modo, puede detectarse una micotoxina sin la presencia del hongo productor, ya que éste puede haber sido inactivado por procesos químicos o por alteración de los factores ambientales mientras las micotoxinas permanecen en el sustrato. Hasta el momento, se han identificado más de 200 tipos de micotoxinas. Sin embargo, las que pueden encontrarse con mayor frecuencia como contaminantes naturales en los alimentos para animales o humanos son las siguientes: aflatoxinas (B1, B2, G1, G2 M1), ocratoxinas, zearalenona, tricotecenas (vomitoxina, T-2, nivalenol, DON), citrinina, patulina y fumosinas. REPRODUCCIÓN DE LOS HONGOS En la reproducción de los hongos, tipo sexual, existen principalmente tres estructuras, que son características de tres filos representativos del reino Fungi, dichas estructuras son: zigosporas, ascosporas y basidiosporas. Las zigosporas son comunes en el filo Zygomycota y se albergan en

esporangios; las ascosporas del filo Ascomycota son almacenadas en conidios sostenidos por conidioforos, finalmente las basidiosporas aguardan en basidios y se presentan en el filo Basidiomycota. No obstante, existen esporas producidas asexualmente que también se almacenan en estructuras con morfología y ubicación variable. En la reproducción de los hongos existen esporas asexuales exógenas y endógenas, las endógenas, por lo general, se presentan en sacos o bolsas de almacenamiento y permiten la reproducción asexual interna. Las endógenas son de tipo esporangiosporas o zoosporas, estas últimas presentes en “chytridios”. Las exógenas, pueden ser blastosporas, artrosporas o clamidosporas, las artrosporas se pueden presentar en Ascomycota y Basidiomycota, mientras que las blastosporas son más comunes en Glomeromycota....