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Metabolismo de Hongos

Parmetros que afectan el crecimiento

Nutrientes Temperatura Actividad de agua pH Atmsfera Interacciones con otros organismos

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Nutrientes: Fuentes de Carbono Todos los hongos son hetertrofos: No fijan CO2

Nutrientes:

Fuentes de Nitrgeno aminocidos amonio nitrato protenas (si son capaces de producir proteasas) No fijan nitrgeno atmosfrico

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Nutrientes: Fuentes de Fsforo

En la naturaleza en general est en forma insoluble: fosfatos inorgnicos u orgnicos Formas de adquirir fsforo

- produccin de fosfatasas - liberacin de cidos orgnicos para solubilizar fosfatos inorgnicos

Nutrientes:

Fuentes de Hierro

En la naturaleza como Fe 3+ insolubilizado como xido o

hidrxido a pH mayor de 5.5

Se captura por medio de siderforos del tipo hidroxamato

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Nutrientes:

Fuentes de Hierro

Un siderforo (del griego: transportador de hierro) es un compuesto quelante de hierro secretado por microorganismos. El ion hierro Fe3+ tiene muy poca solubilidad a pH neutro y por ende no puede ser utilizado por los organismos. Los siderforos disuelven estos iones a complejos de Fe3+, que pueden ser asimilados por mecanismos de transporte activo. Muchos siderforos son pptidos no ribosomales. Visto de otra forma, bajo condiciones anxicas, el hierro est generalmente en el estado de oxidacin +2 (ferroso) y soluble. Sin embargo, bajo condiciones xicas, el hierro se encuentra generalmente en la valencia +3 (frrico), formando varios minerales insolubles. Para obtener hierro de dichos minerales, las clulas producen siderforos acoplables al hierro para la unin y transporte hacia dentro de la clula. Gran parte de los siderforos consisten de derivados del cido hidroxmico, el cual acta muy fuerte como quelante frrico.1

Nutrientes:

Fuentes de Hierro

Otras estrategias para aumentar la solubilidad del hierro y su aceptacin por parte de la clula son: la acidificacin del entorno (i.e. usado por races de plantas) o la reduccin extracelular del Fe3+ a iones de Fe2+ ms solubles. Algunos ejemplos de siderforos producidos por bacterias y hongos son: ferricromo (Ustilago sphaerogena), Pseudomonadaceae (Pseudomona aeruginosa), enterobactina (Escherichia coli), enterobactina and bacillibactina (Bacillus subtilis), ferrioxamina B (Streptomyces pilosus), fusarinina C (Fusarium roseum), yersiniabactina (Yersinia pestis), vibriobactina (Vibrio cholerae), azotobactina (Azotobacter vinelandii), pseudobactina (Pseudomonas B 10) or eritrobactina (Saccharopolyspora erythraea).

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Competencia por hierro

Sin hierro 10 M hierro 100 M hierro 5000 M hierro

Temperatura Segn la temperatura ptima de crecimiento:

psicrfilos < 20C Fusarium nivale mesfilos 20-30C Penicillium expansum termfilos 30C-40C Aspergillus fumigatus Lmite superior de crecimiento: 62-65C En general crecen a temperaturas ms bajas que las bacterias

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Actividad de agua Aw= ps/pw Formas de disminuir aw Desecacin Aumento de concentracin de solutos: sal, azcares Clasificacin de m.o. segn: rango de aw aw ptima

Osmotolerantes Osmfilos (levaduras) Halolerantes Halfilos (bacterias) Xerotolerantes Xerfilos (hongos filamentosos)

En general crecen a aw menores que las bacterias

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Mnima aw para el crecimiento aw Microorganismo Ejemplo 0.996 Phytophtora infestans 0.995 Medio de cultivo 0.98 Agua de mar 0.97 Escherichia coli (bacteria) 0.90 Neurospora crassa Jamn 0.86 S. aureus (bacteria) 0.85 Saccharomyces rouxii Salame 0.80 Emericella nidulans 0.70 Eurotium glaucum 0.62 Saccharomyces rouxii Mermelada Xeromyces bisporus

Adaptacin a bajas aw Generacin de solutos compatibles

Glicerol Manitol Trehalosa Arabitol Aminocidos Ej. Prolina (Oomycota)

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pH Rango de pH de crecimiento fngico: pH=3 a pH=9 Rango de pH ptimo pH=5 a pH=7 Mantienen el pH interno slo 0.2 -0.3 de variacin: absorcin o liberacin de iones intercambio de material entre las vacuolas y citosol En general pueden crecer a pH ms bajos que las bacterias

Atmsfera: Oxgeno Necesario para respiracin aerobia (obtencin de energa) Necesario para biosntesis de esteroles, y para la degradacin de compuestos aromticos Puede ser txico para algunos hongos H2O2 catalasa H2O +1/2 O2 O2 - + H+ +O2 - superxido dismutasa H2O2 + O2 Ej. Neocallimastix spp carece de catalasa

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Segn los requerimientos de oxgeno:

Aerobios estrictos Rhodotorula spp. Anaerobios facultativos Mucor spp. Anaerobios estrictos Neocallimastix spp.

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Metabolismo

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Metabolismo Quimioorganotrofos Formas de obtener energa:

a) Respiracin aerobia aceptor de electrones: oxgeno 38 ATP/molcula de glucosa anaerobia aceptor de electrones: nitrato 26 ATP/molcula de glucosa

b) Fermentacin

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Fermentaciones

1)Fermentacin lctica CH3COCOOH+NADH CH3COHCOOH+NAD+ cido pirvico cido lctico

2)Fermentacin alcohlica CH3COCOOH CH3CHO CH3CHO +NADH CH3CH2OH+NAD+etanol

3)Fermentacin cido mixta Productos de fermentacin: cido frmico, actico, lctico, etanol, CO2, H2 Producida en hidrogenosoamas Caracterstica de anaerobios estrictos Neocallimastix spp.

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Anaerobios facultativos

Formas de obtencin de energa

Respiracin aerobia (O2 como aceptor) en aerobiosis y respiracin anaerobia (nitrato como aceptor) en

anaerobiosis. Ej. Fusarium oxysporum

Fermentacin en ausencia de oxgeno y respiracin aerobia en presencia de oxgeno. (efecto Pasteur)

Ej. Saccharomyces cerevisiae

Fermentacin en cualquier caso. Ej. Blastocladia sp.

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Efecto Crabtree

Algunas levaduras fermentan en presencia de oxgeno, an teniendo cadena respiratoria

Ocurre cuando hay elevada concentracin del azcar que acta como fuente de energa

Resultado: aparecen productos de fermentacin aun en aerobiosis y hay menor rendimiento energtico por mol de

sustrato consumido

Ej.Saccharomyces cerevisiae Para evitar la produccin de etanol en condiciones

aerobias cultivo en fed-batch

Anaerobios estrictos

Obtienen energa por fermentacin cido mixta (cido

frmico, actico, lctico, etanol, CO2, H2)

Productos de fermentacin pueden ser utilizados por otros microorganismos por ej. Bacterias metanognicas

Contienen hidrogenosomas

Se han encontrado en el rumen

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Metabolismo secundario

Reacciones cuyos productos no estn directamente relacionados con el crecimiento

Se comienza a producir al final de la fase de crecimiento exponencial

Se produce a partir de metabolitos intermediarios

Productos no esenciales para el crecimiento

Especficos de gnero, especie o cepa

Metabolitos secundarios

Ejemplos:

Antibiticos Penicilina, cafalosporina, griseofulvina

Micotoxinas

Melaninas

Hormonas sexuales

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Interacciones con otros organismos

Parasitismo (animales, vegetales, otros hongos)

Mutualismo (micorrizas, lquenes)

Antagonismo

Competencia

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Micorrizas

= hongo + raz ntima asociacin de hongos no patgenos con races de

plantas

Beneficio mutuo

Beneficios

Para las plantas verdes 1) Incrementan el rea fisiolgicamente activa en las

races.

2)Incrementan la captacin de las plantas de agua y

nutrientes como fsforo, nitrgeno, potasio y calcio del

suelo.

3) Proveen proteccin contra ciertos hongos patgenos y

nematodos.

Micorrizas

La mayora de las plantas presentan micorrizas Inculo: esporas o propgulos vegetativos en fragmentos de raz

Germinacin y crecimiento estimulado por exudados radiculares

Dos grandes grupos:

Ectomicorrizas Endomicorrizas

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Ectomicorrizas

Planta: Predominantes en rboles: Pino, Roble, Algunos obligadamente micorrticos

Hongos: Ascomycetes y Basidiomycetes

Caractersticas:

Colonizacin intercelular en capas ms externas Micelio externo puede extenderse varios metros, comunica rboles entre s

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Endomicorriza: Micorriza vesicular-arbuscular

Planta: 2/3 de todas las especies de plantas Hongos: Zygomycetes Orden Glomales

9 gneros ej. Glomus 170 especies

No cultivables

Sobreviven como clamidosporas