Unidad 5. Diversidad del Mundo microbiano

Objetivos

ConocerLos microorganismos más importantes y sus características

Las diferentes aplicaciones de la microbiología

Asimilar-Los microorganismos evolucionan, los mutantes mejor adaptados a un medio son

seleccionados. Frecuentemente esta evolución no supone una alteración de las capacidades de los microorganismos pero permite clasificarlos filogenéticamente

Comprender y discutir-La diversidad microbiana y su cambiante clasificación

UNIDAD V.- Diversidad del Mundo microbiano

Tema 17.- Microorganismos eucariotas: hongos, mohos mucosos, mohos acuáticos, algas y protozoos

Lynn Margulis

Árbol evolutivo de los eucariotas (en revisión)

Keeling et al. 2005. The tree of eukaryotes. Trends in Ecology and Evolution. 20 (12) 670-676

Resultado de la endosimbiosis primaria

Resultado de la endosimbiosis secundaria

Hongos verdaderos

• fungus (pl., fungi)– eucariotas– portadores de esporas– quimiorganotrofos con nutrición por

absorción – reproducción sexual y asexual– pertenecen al reino Fungi (Eumycota)

del dominio Eucarya

Mohos mucosos y mohos acuáticos

• tienen algún parecido con los hongos• son filogenéticamente distintos

Hongos

Distribución• principalmente terrestre (algunas pocas especies acuáticas)

• algunos son patógenos de plantas o animales • algunos forman asociaciones

– micorrizas – asociaciones con raices de plantas

– líquenes – asociaciones con algas y cianobacterias

Importancia• impacto beneficioso (descomponedor, industria de la fermentación)

• bebidas y comidas fermentadas• producen esteroides, antibióticos y otros fármacos

– Investigación (organismos modelo eucariotas)• impacto negativo (principal causa de enfermedades en plantas y numerosas

enfermedades en animales incluidos los humanos)

Estructura

• Talo (thallus)– cuerpo o estructura vegetativa de un hongo– pared celular compuesta comúnmente de quitina

• polisacárido compuesto de residuos de N-acetil glucosaminaForma• Levaduras• Mohos

Hongos

Levaduras• hongos unicelulares• reproducción asexual, frecuentemente por

gemación• reproducción sexual por formación de

esporas Mohos• hongos filamentosos

– Hifa [hyphae (s., hypha)]• filamento de un moho• puede ser cenocítico (sin

paredes transversales) o septado (con paredes transversales)

– mycelium (pl. mycelia)

• masa enredada o agregado análogo a un tejido

Hifa cenocítica

Hifa septada

Dimorfismo• algunos hongos cambian de la forma levadura (Y) a la de moho (M) (transformación YM)• en animales, Y en el huésped y M fuera del huésped• en plantas, M en el huésped e Y fuera del huésped

Hongos

Reproducción• reproducción asexual

– fisión transversal– gemación– producción de esporas

• reproducción sexual– implica la formación de núcleos

compatibles seguido de la formación de esporas sexuales (zigosporas, ascosporas o basidiosporas)

Hongos

Nutrición y metabolismos

• la mayoría son saprófitos– obtienen los nutrientes de materia orgánica muerta– secretan enzimas hidrolíticos

• quimioorganoheterótrofos

• glucógeno como principal reserva de polisacáridos

• la mayoría son aeróbicos– algunos son anaeróbicos facultativos y obtienen la energía por fermentación– hongos anaerobios estrictos en el rumen de los rumiantes

ClasificaciónDesde 1994 y hasta hace poco se han dividido en 4 Phyla:

AscomycotaBasidiomycotaChytridiomycotaZygomycota

A estos se han sumado dos grupos que están todavía sujetos a revisión el Phylum Glomeromycota (que en general forman micorrizas) y el Phylum Microsporidia(que agrupa a numerosos hongos parásitos). Además hay numerosos hongos Fungi incertae sedis, es decir, de clasificación incierta.

Hongos

División Ascomycota• ascomicetos – también denominados hongos de saco

– durante la reproducción sexual producen ascas ascus (pl., asci) que contienen ascosporas haploides

• muy importantes para el hombre– contaminan alimentos

• muchos de los mohos rojos, pardos y azul verdosos que estropean alimentos son ascomicetos Ej.: Aspergillus

– producen enfermedades en plantas• ej.: mildius pulverulentos que atacan las hojas de las plantas como

la grafiosis

Neurospora crassa (moho rosa del pan)

Asci de Pleospora herbarum

Hongos

– hongos comestibles• ej.: levaduras y trufas

– muchos se emplean en la producción de bebidas, alimentos y fármacos

• Penicillum

– investigación• Neurospora crassa• Saccharomyces cevisiae

• pueden ser filamentosos o levaduras– las formas filamentosas tienen hifas septadas y

reproducción asexual por conidiosporas

Penicillium sp.

Aspergillus nidulans

Saccharomyces cerevisiae con asci

Hongos

Paecilomyces sp. Chaetomium sp.

Penicillium sp.

Aspergillus nidulans

División Basidiomycota

• basidiomicetos – setas– durante la reproducción sexual forman basidios

• muy importantes para el hombre– descomponedores

• Phlogiotis helvelloides

– setas comestibles• Agaricus campestris

– patógenos de humanos, animales y plantas• ej., Cryptococcus neoformans – provoca la criptococcis infección

sistémica que afecta principalmente a los pulmones y al sistema nervioso central

• es el único Cryptococcus patógeno

Agaricus campestris

Basidiosporas

Phlogiotis helvelloides

Cryptococcus neoformans

Hongos

Division Zygomycota

• algunos son importantes industrialmente– alimentos, antibióticos y otros fármacos,

ablandadores de carne y colorantes alimenticios

• zigomicetos• forman hifas cenocíticas conteniendo numerosos

núcleos haploides• la mayoría son saprofitos

– unos pocos son parásitos de plantas y animales

Hongos

Rhizopus stolonifer

Fase sexual

Fase asexual

División Chytridiomycota

• Quítridos• hongos microscópicos que tienen diferentes

formas (células aisladas, masas multinucleadas, verdaderos micelios)

• se reproducen asexualmente mediante la formación de zoosporas flageladas

• la reproducción sexual implica la formación de esporas de resistencia o esporándios

• terrestres o acuáticos (algunos saprófitos, algunos son parásitos de algas y de otros hongos y plantas)

• Los géneros como Allomyces se emplean en el estudio de la morfogénesis

Hongos

Gametofitos de Allomyces

Esporofitos de Allomyces

babeador

Hongos

Claviceps purpurea

Colonias de Aspergillus flavus

Hemitrichia

División Myxomycota (hongos mucosos acelulares)Mohos mucosos

Hemitrichia caliculata

• los hongos plasmodiales mucosos existen como masas fluidas de protoplasma (plasmodio) de colores durante parte de su ciclo de vida– protoplasma multinucleado– no tiene pared celular– movimiento ameboide

Stemonitis

Physarum pusillum

soro – produce esporas que germinan en mixamebas

Division Acrasiomycota (Moho mucosos acelulares)

Dictyostelium discoideum

Mohos mucosos

• existen en general como células individuales ameboides denominadas mixamebas

• se alimentan de bacterias y levaduras por fagocitosis• en general se dividen por mitosis y citocinesis

• en condiciones de carencia de nutrientes se agregan para formar pseudoplasmodios (similar a una pequeña babosa) móviles

• los pseudoplasmódios se agrupan para formar soros (sorocarpos): cuerpo fructífero maduro

Importante organismo modelo de desarrollo celularLa señalización entre células se realiza empleando cAMP

División Oomycota (Oomicetos o mohos acuáticos)Mohos acuáticos

• son filamentosos como los hongos verdaderos– celulosa en la pared celular en lugar de quitina– crestas mitocondriales tubulares en lugar de lamelares

• reproducción sexual– una célula grande (oogonia) es fecundada por una célula espermática o un anteridio más

pequeño para producir un zigoto – cuando el zigoto germina forma zoosporas asexuales dotadas de flagelos

• en general son saprofitos y habitan en aguas continentales – importantes descomponedores– algunos parasitan plantas y peces (Phytophthora infestans, roya de la patata)– Saprolegnia y Achlya son saprofitos que crecen en masas algodonosas sobre algas

muertas y pequeños animales

Achlya 50 µm Saprolegnia 50 µm

10 µm 10 µm

• El cuerpo del alga se denomina talo y puede ser desde células pequeñas hasta grandes estructuras multicelulares

• La mayoría de las algas se encuentran en medios de agua dulce y marinos; unas pocas crecen en hábitats terrestre.

– Planctónicas (suspendidas en ambientes acuáticos; ej. fitoplancton)

– Bentónicas (ancladas y viviendo en el fondo de una columna de agua)

– Neustónicas (viven en la interfase entre el agua y la atmósfera)

Algas • Grupo de organismos eucariotas que comparten

algunas características morfológicas, reproductoras, ecológicas y bioquímica

– la mayoría son fotoautótrofos• poseen clorofila a• realizan fotosíntesis oxigénica

– algunos son quimiorganoheterotrófos– carecen de un sistema conductor vascular bien

desarrollado y sus estructuras reproductoras son muy simple

– almacenan carbono de diversas formas incluyendo el almidón, aceites y diversos azucares

– tienen reproducción asexual y sexual

Distribución

Características

Estructura

Algas

Algas pétreas

Algas pétreas

ej., género ChlamydomonasImportante organismo modelo en biología vegetal

estigma (Mancha ocular) – permite la respuesta fototáctica

Pirenoide: Síntesis y almacenamiento de almidón

Algas

ej.: género Euglena

• no tiene pared celular•por dentro de la membrana plasmática tiene una membrana denominada película (periplasto) compuesta de bandas proteináceas articuladas

Algas

Afloramientos (blooms) de algas tóxicas

Alexandrium cantenella

Algas – Intoxicación paralítica por moluscos

• provocados por la ingestión de moluscos que se han alimentado de dinoflagelados tóxicos (i.e. Gymnodinium and Gonyaulax). Provocan mareas rojas

– ciguatera• provocados por la ingestión de peces que se

han alimentado de dinoflagelados tóxicos (i.e. Gambierdiscus toxicus)

– Intoxicación amnésica por moluscos• provocados por la ingestión de moluscos

que se han alimentado de dinoflagelados tóxicos y algas pardas tóxicas

Protozoos• unicelular, en general móviles

– no tienen pared celular

• químioorganoheterótrofos• protozoología

– estudio de los protozoos

Distribución• principalmente en hábitats húmedos• la mayoría acuáticos de vida libre• los protozoos terrestres se encuentran en general

en materia orgánica en descomposición y el suelo

• algunos son parásitos de plantas y animalesImportancia• importante unión en las cadenas y redes tróficas

– cadenas tróficas – serie de organismos en el que cada uno se alimenta del precedente

– red trófica – serie de interrelaciones complejas entre cadenas tróficas

– constituyen gran parte del plancton en ambientes acuáticos

• investigación– organismos modelo ya que tienen las mismas rutas

metabólicas que los eucariotas pluricelulares

• causan algunas enfermedades importantes en humanos y otros animales

Protozoos

Toxoplasma gondii: causa la toxoplasmosisPlasmodium falciparum: causante de la malariaLeishmania: causante de LeishmaniasisTrypanosoma brucei: causa la enfermedad del sueñoTrypanosoma cruzy: causa la enfermedad de chagasGiardia lamblia: causa la Giardiasis