Hongos BIOL3707 Héctor L. Ayala del Río, Ph.D. Microbiología Celulares Acelulares Virus Prion Viroides Hongos Eucariotas Protozoarios Procariotas Algas Archae Bacteria 1 Hongos l No son plantas pero: n Son sedentarios - no se mueven n Poseen pared celular n Crecen l No son animales pero: n La pared tiene altas cantidades de quitina n Son heterotrofos Hongos l Multiples origenes en la evolución n Los más comunes -- reino Hongos verdaderos (Fungi o Eumycota) n Otros en el reino de la amebas -- Hongos limosos n Oomicetos -- mohos acuaticos que afectan peces pertenecen al reino Chromista 2 Características Eucariota Hábitat: Terrestre y acuático **H2O l Sésiles l Nutrición: heterotrofia l l n Compuestos orgánicos --- saprofiticos n Absorción n Exoenzimas n Desconponedores-- Saprofiticos n Mutualistas , parásitos No poseen tejidos l Pared de quitina l Reproducción sexual y asexual l Descomponedores (organismos saprofíticos) 3 Estructura anatómica l Organización n Unicelulares --- Levaduras n Multicelulares --- Mohos Levaduras Mohos Estructura de los hongos multicelulares l Filamentos (Hifas) n Alargados y cilíndricos n Pared celular de quitina l Micelios -- hifas agrupadas n Bajo tierra - Rizoides n Superficie - Aéreo o reproductivo (produce esporas sexuales y asexuales) l Maximizan absorción y crecimiento 4 Estructura de los hongos multicelulares Reproductive structure. The mushroom produces tiny cells called spores. Hyphae. The mushroom and its subterranean mycelium are a continuous network of hyphae. Spore-producing structures 20 µm Mycelium Diversidad estructural de las hifas Cell wall Cell wall Nuclei Pore Septum (a) Hifa Septada Nuclei (b) Hifa cenocíticas 5 Hifas especializadas Nematode Hyphae 25 µm (a) Hyphae adapted for trapping and killing prey Fungal hypha (b) Haustoria Haustorium Plant cell wall Plant cell Plant cell plasma membrane 6 Reproducción Sexual y Asexual Base del sistema de clasificación l Sexual l l n Reconocimiento de hifas n Movimiento direccional – n Fusion l Citoplasma -- Plasmogamia l El núcleo NO se funde rápidamente -- Heterocarión l Núcleos haploide ->fase diploide (zigoto) -> Kariogamia n Meiosis n Formación esporas de estructuras de producción de Ciclo de vida generalizado de un Hongo Key Haploid (n) Heterokaryotic (unfused nuclei from different parents) Diploid (2n) Heterokaryotic stage PLASMOGAMY (fusion of cytoplasm) KARYOGAMY (fusion of nuclei) SEXUAL REPRODUCTION Zygote Mycelium 7 Ciclo de vida generalizado de un Hongo Key Heterokaryotic stage Haploid (n) Heterokaryotic (unfused nuclei from different parents) Diploid (2n) PLASMOGAMY (fusion of cytoplasm) KARYOGAMY (fusion of nuclei) SEXUAL REPRODUCTION Zygote Mycelium MEIOSIS GERMINATION Spores Spore-producing structures Reproducción Asexual l Formación de esporas l Dispersión l Crecimiento rápido 8 Reproducción Asexual en Hongos Key Haploid (n) Heterokaryotic (unfused nuclei from different parents) Diploid (2n) Heterokaryotic stage PLASMOGAMY (fusion of cytoplasm) KARYOGAMY (fusion of nuclei) Spore-producing structures Spores ASEXUAL REPRODUCTION SEXUAL REPRODUCTION Zygote Mycelium MEIOSIS GERMINATION GERMINATION Spores Spore-producing structures Esporas Estructura reproductiva Surge de la hifa l Criterio taxonómico l Asexuales l l n Artroesporas -- fragmentos de la hifa que se separa ej. Oospora n Chlamydoesporas -- fragmento de la hifa engrosado ej. Candida albicans n Esporangioesporas -- sacos ej. Mucor n Conidioesporas -- diferenciación células apicales ej. Penicillium n Blastoesporas -- Gemacion de la hifa ej. Clasosporium 9 Tipos de esporas asexuales Tipos de esporas asexuales 10 Reproducción sexual l Unión de núcleos compatibles l Tres tipos de esporas sexuales n Cigoesporas n Ascoesporas n Basidioesporas l Criterio Taxonómico CIGOESPORAS 11 Ciclo de vida en Cigomiceto Basidiomicetos 12 ASCOESPORAS ASCOESPORAS 13 N UMERO GRUPO TAXONÓMICO División : Ceonomycota CARACTERÍSTICAS E JEMPLOS ESPECIES Hifas no septadas Subdivisión: Zygomycotina División: Dikaryomycota Subdivisión: Ascomycotina Subdivisión: Basidiomycotina Subdivisión: Deuteromycotina (hongos imperfectos, solo se conoce su fase de reproducción asexual, según se descubre su fase sexual son ubicados en unos de los grupos arriba descritosl) • Reproducción sexual a través de Rhizopus, cigoesporas. Mucor, • Reprodución asexual a través de Absidia esporangios Hifas septadas con segmentos binucleados cerca de 600 • Reproducción sexual en ascas (formación de ascosporas). Representan el 75% de los hongos descritos. Sordaria Neurospora Saccharomyces (levadura) 30,000 • Reproducción sexual dentro de un basidium (formación basidiosporas) Amanita y Agaricus (cetas ) • Reproducción asexual : *conidióforos (formación de conidias) *gemación (levaduras) *cuerpo frutoso pigmentados y no pigmentados Aspergillus, Penicillium, Candida, Alternaria , Fusarium, Trychophyton 25,000 25,000 División Ceonomycota Hifas no septadas 14 Zigomicetos l Descomponen alimentos (pan y frutas), parásitos o comensales. l Hifas cenociticas penetran el alimento l Reproducción sexual y asexual dependiendo de la disponibilidad de alimento l Zygoesporangio -- estructura resistente l Micorriza l Ej. Rhizopus, Mucor Absidia Ciclo de vida de un zygomyceto Rhizopus stolonifer (hongo del pan) 1 Mycelia have various mating types (here designated +, with red nuclei, and -, with blue nuclei). 2 Neighboring mycelia of different mating types form hyphal extensions called gametangia, each walled off around several haploid nuclei by a septum. Key Haploid (n) Heterokaryotic (n + n) Diploid 3 A heterokaryotic zygosporangium forms, containing multiple haploid nuclei from the two parents. PLASMOGAMY Rhizopus growing on bread Mating type (+) Mating type (-) Gametangia with haploid nuclei 100 µm 9 Mycelia can also reproduce asexually by forming sporangia that produce genetically identical haploid spores. Young 8 The spores germinate and zygosporangium grow into new (heterokaryotic) mycelia. SEXUAL REPRODUCTION Dispersal and germination Sporangia 7 The sporangium KARYOGAMY disperses genetically diverse, haploid spores Sporangium ASEXUAL REPRODUCTION MEIOSIS Diploid nuclei 4 This cell develops a rough, thick-walled coating that can resist dry environments and other harsh conditions for months. Dispersal and germination 50 µm Zygosporangium (heterokaryotic) Mycelium 5 When conditions are favorable, 6 The zygosporangium karyogamy occurs, followed by meiosis. then breaks dormancy, germinating into a short sporangium. 15 Ascomycetos l Saprofiticos, patogenos y simbiosis l Reproducción n Producción de esporas sexuales en ascas (ascoesporas, ascocarpos) n Producción de esporas asexuales en conidios l Los mas frecuentemente descritos l Ej. Neurospora y Sordaria Ascomycetos (forma de saco) (a) The cup-shaped ascocarps (fruiting bodies) of Aleuria aurantia give this species its common name: orange peel fungus. (b) The edible ascocarp of Morchella esculenta, the succulent morel, is often found under trees in orchards. 10 µm (c) Tuber melanosporum is a truffle, an ascocarp that grows underground and emits strong odors. These ascocarps have been dug up and the middle one sliced open. (d) Neurospora crassa feeds as a mold on bread and other food (SEM). 16 Ciclo de vida de un Ascomyceto Neurospora crassa 7 Ascomycete mycelia can also reproduce asexually by producing haploid conidia. Key 1 Neurospora can reproduce sexually by producing specialized hyphae. Conidia of the opposite mating type fuse to these hyphae. Conidia; mating type (-) Haploid (n) Dikaryotic (n + n) Diploid (2n) Dispersal Germination ASEXUAL REPRODUCTION Mating type (+) Mycelium PLASMOGAMY Ascogonium Mycelia Conidiophore 2 A dikaryotic ascus develops. Ascus (dikaryotic) Dikaryotic hyphae SEXUAL REPRODUCTION Germination Dispersal The developing asci are contained in an ascocarp. The ascospores are discharged forcibly from the asci through an opening in the ascocarp. Germinating ascospores give rise to new mycelia. 6 Asci KARYOGAMY Diploid nucleus (zygote) Eight ascospores Four haploid nuclei 3 Karyogamy occurs within the ascus, producing a diploid nucleus. MEIOSIS Ascocarp 4 The diploid nucleus divides by meiosis, yielding four haploid nuclei. 5 Each haploid nucleus divides once by mitosis, yielding eight nuclei. Cell walls develop around the nuclei, forming ascospores (LM). Basidiomycotina l Desconponedores de madera l Reproducción n Sexual dentro de un basidio (formación basidioespora) n Asexual -- no es comun 17 Basidiomicetos 18 Efecto de la Humedad Ciclo de vida de un Basidiomiceto 2 A dikaryotic mycelium forms, growing faster than, and ultimately crowding out, the haploid parental mycelia. 1 Two haploid mycelia of different mating types undergo plasmogamy. 8 In a suitable environment, the basidiospores germinate and grow into short-lived haploid mycelia. 3 Environmental cues such as rain or temperature changes induce the dikaryotic mycelium to form compact masses that develop into basidiocarps (mushrooms, in this case). Dikaryotic mycelium PLASMOGAMY Mating type (-) Mating type (+) Haploid mycelia Gills lined with basidia SEXUAL REPRODUCTION Basidiocarp (dikaryotic) Dispersal and germination 7 When mature, the basidiospores are ejected, fall from the cap, and are dispersed by the wind. Basidiospores Basidia (dikaryotic) Basidium with four appendages Basidium containing four haploid nuclei Basidium 4 The basidiocarp gills are lined with terminal dikaryotic cells called basidia. KARYOGAMY MEIOSIS 1 µm Basidiospore 6 Each diploid nucleus yields four haploid nuclei. Each basidium grows four appendages, and one haploid nucleus enters each appendage and develops into a basidiospore (SEM). Diploid nuclei Key 5 Karyogamy in the basidia produces diploid nuclei, which then undergo meiosis. Haploid (n) Dikaryotic (n + n) Diploid (2n) 19 Deuteromicetos l Se conocen como los hongos imperfectos - no etapa sexual l Reproducción asexual n Conidioforos n Gemación (levaduras) n Cuerpo fructuoso pigmentados l Ej. Aspergillus, Penicillium, Candida, Fusarium, Trychophyton Penicillium 2.5 µm 20 Aspergillus Importancia l Degradación de materia orgánica l Interacciones con microorganismos n Favorables n Desfavorables -- l Económicas n Producción de alimentos n Antibióticos 21 Cultivo y visualización de Hongos Camara humeda 22 Inoculacion del bloque de agar 23 Tinción de hifas l Lactophenol cotton blue: n Phenol- mata organismos n Acido láctico- preserva las estructuras del hongo n Cotton blue- Tiñe la quitina de las paredes del hongo Laminillas l Aspergillus -- conidioesporas l Rhizopus -- esporangio l Saccharomyces -- gemacion l Mucor -- comb. l Penicillum l Rhizopus -- comb 24 Mutualismo: Líquenes l Productor primario (ficobionte) y consumidor (micobionte) n Alga o cianobacteria--> comp. orgánicos n Hongo --> Adhesión, Nutrientes, protección y factores de crecimiento 25 Líquenes cont. l 20,000 especies descritas l Colonización de ambientes extremos l Solubilización de minerales l Indicadores de contaminación. 26