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INSTITUTO TECNOLÓGICO BOLIVIANO CANADIENSE
“EL PASO”
QUÍMICA INDUSTRIAL
MOHOS Y LEVADURAS
ASIGNATURA: BROMATOLOGÍA Y MICROBIOLOGÍA
INDUSTRIAL (BMI-I)
NIVEL: 300B
DOCENTE: LIC. FANNY ESCALERA CLAROS
ESTUDIANTES:
- CENTELLAS LAFUENTE ALISON BRIZA
- CONDORI NIERVA JHOSELIN NAGELY
- CUBA COCA RICHARD
- FLORES QUISPE DEISY VANESA
FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRACTICA: 27/02/
FECHA DE ENTREGA: 06/03/
El Paso – Cochabamba 2023
1. INTRODUCCIÓN
El reino biológico de los fungi está compuesto por especies diferentes cuyo hábitat natural es el agua, los suelos y los restos orgánicos en descomposición. Los hongos difieren de manera significativa de las bacterias, son organismos eucariotas y poseen un núcleo definido rodeado por una membrana nuclear y organelos citoplasmáticas. Los hongos son miembros multicelulares o unicelulares heterotróficos, en los que falta la diferenciación en raíces, tallo u hojas, y se conocen por talofitas (es decir, que poseen talo). Se diferencian de las algas por u carencia de clorofila, y de las bacterias por su mayor tamaño y su estructura más compleja. Los hongos son saprófitos o parásitos obligados, cuyos requerimientos nutritivos son similares a los de las bacterias. Son aerobios estrictos o facultativos, y crecen en un amplio margen de temperatura (2 – 50 °C) y de pH (1 a 8). Los hongos crecen en la naturaleza en dos formas fundamentales:
- Levaduras (unicelulares).
- Mohos (forma miceliar). 2. OBJETIVO OBJETIVOS GENERALES - Adquirir conocimientos con respecto al tema en relación con la asignatura. OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Identificar y definir los mohos y levaduras. - Conocer la clasificación de estos hongos. - Saber que enfermedades provoca estos hongos. - Conocer la estructura celular de los mohos y levaduras. 3. FUNDAMENTO TEÓRICO 3.1. MOHOS
Tienen reproducción sexual y asexual. Las zigosporas son estructuras de resistencia, que germinan cuando las condiciones son las más adecuadas y desarrollan un esporangio que es el que forma las esporas STACHYBOTRYS CHARTARUM O MOHO NEGRO El moho negro generalmente es Stachybotrys chartarum, una de las tantas especies de moho que producen un subproducto tóxico llamado micotoxinas. Las micotoxinas se desarrollan a medida que el hongo descompone los materiales de construcción que usa para alimentarse y crecer. Ciertas micotoxinas pueden causar problemas de salud si son inhaladas por los seres humanos o mascotas, en especial afectan a los lactantes o aquellos con enfermedades preexistentes; por tal motivo, las personas a veces se refieren al moho negro como "moho tóxico". Una fuente de nutrientes para crecer en una superficie (por ejemplo, yeso, alfombra, madera y baldosas de techo). Las condiciones que necesita son de oscuridad, calor, humedad. Al menos entre 24 y 48 horas para reproducirse y llegar a expandirse. Taxonomía
- Reino: Fungi
- Filo: Ascomycota
- Clase: Sordariomycetes
- Orden: Hypocreales
- Familia: Stachybotryaceae
- Género: Stachybotrys
- Especie: Chartarum PENICILLIUM DIGITATUM Penicillium Digitatum y Penicillium Italicum es como se conoce al moho verde y moho azul, dos de las enfermedades Fuente: Eliminar humedades Ilustración 3: Moho negro Ilustración 4 Vista microscopica del Moho negro. Fuente: google Ilustración 5: Moho P. Digitatum
postcosecha más habituales; por lo tanto, son los patógenos responsables del podrido de los cítricos. El podrido producido por Penicillium es el más común en los almacenes hortofrutícolas y, a pesar de que existen muchas variantes, los hongos P. digitatum y P. Italicum son las más comunes. El desarrollo de este patógeno comienza como una ligera vegetación de aspecto esponjoso y color blanco, pero cambia rápidamente de coloración hacia el verde oliva y tonos amarillentos y se encuentra en un entorno con una temperatura de 20ºC y humedad relativa alta. Taxonomía
- Reino: Fungi
- Filo: Ascomycota
- Clase: Eurotiomycetes
- Orden: Eurotiales
- Familia: Trichocomaceae
- Género: Penicillium
- Especie: P. Digitatum ASPERGILLUS NIGER Aspergillus niger es un hongo que produce un moho negro en vegetales -muy común en la lechuga, el tomate o la acelga y limón. Es una de las especies más corrientes del género Aspergillus. Su hábitat natural es el heno y el compostaje De su nombre "Niger" se refiere al color negro de sus esporas. Es un hongo filamentoso ubicuo en la naturaleza, asociado a la descomposición de diferentes productos orgánicos causando podredumbre blanca en algunas plantas; por otro lado, puede causar enfermedades en animales y humanos por la ingesta de un producto Fuente: Google Ilustración 6: Vista microscopica del moho P. Digitatum Fuente: Google Fuente: Google Ilustración 7: Vista microscopica del moho A. Niger
- Reino: Fungi
- Filo: Zygomycota
- Clase: Zygomycetes
- Orden: Mucorales
- Familia: Mucoraceae
- Género: Mucor
- Especie: M. Mucedo PENICILLIUM CHRYSOGENUM Penicillium chrysogenum (anteriormente conocido como Penicillium notatum) es una especie de hongo del género Penicillium. Es común en regiones templadas y subtropicales y se puede encontrar en productos alimenticios salados, pero se encuentra principalmente en ambientes interiores, especialmente en edificios húmedos o dañados por el agua. El descubrimiento de la penicilina marcó el comienzo de una nueva era de antibióticos derivados de microorganismos. La penicilina es un antibiótico aislado del crecimiento del moho Penicillium en un fermentador. El moho crece en un cultivo líquido que contiene azúcar y otros nutrientes, incluida una fuente de nitrógeno. A medida que el moho crece, consume el azúcar y comienza a producir penicilina solo después de haber agotado la mayoría de los nutrientes para el crecimiento. Taxonomía
- Reino: Fungi
- Filo: Ascomycota
- Clase: Eurotiomycetes
- Orden: Eurotiales
- Familia: Trichocomaceae
- Género: Penicillium
- Especie: P. Chrysogenum ASPERGILLUS FUMIGATUS Fuente: Wikipedia Ilustración 11: Moho P. Chrysogenum cultivo en caja Petri. Ilustración 12: Moho P. Chrysogenum Fuente: Google
El Aspergillus, el tipo de moho (hongo) que causa la aspergilosis, es muy común en ambientes interiores y exteriores. Por eso, la mayoría de las personas inhalan esporas de este hongo todos los días. Es probablemente imposible evitar por completo la inhalación de esporas del Aspergillus. Para las personas con el sistema inmunitario sano, inhalar Aspergillus no es perjudicial. Sin embargo, en las personas que tienen el sistema inmunitario debilitado, la inhalación de esporas de Aspergillus puede causar una infección en los pulmones o en los senos paranasales, la cual se puede propagar a otras partes del cuerpo. El hongo comúnmente crece en hojas muertas, granos almacenados, pilas de estiércol o abono u otra vegetación en descomposición. También se puede encontrar en las hojas de marihuana. Los cultivos más afectados por Aspergillus spp. son los cereales (maíz, sorgo, trigo y arroz), las semillas oleaginosas (soja, cacahuete, girasol y algodón), las especias (chile, pimienta negra, coriandro, cúrcuma y jengibre) y nueces de árbol (pistacho, almendra, nuez, coco y nuez del Brasil). Taxonomía
- Reino: Fungi
- Filo: Ascomycota
- Clase: Eurotiomycetes
- Orden: Eurotiales
- Familia: Trichocomaceae
- Género: Aspergillus
- Especie: A. Fumigatus ASPERGILLUS ORYZAE El hongo no ruminal Aspergillus oryzae es un microorganismo que ha sido utilizado como aditivo en la dietas de los rumiantes, habiendo sido considerado como un próbiótico debido el beneficio observado en la nutrición animal , investigaciones al respecto han mostrado una mayor degradación de los alimentos , un aumento en la producción de leche y una mejora de su Fuente: Google Ilustración 13: Vista Microscópico y expansión del moho Aspergillus Fumigatus Ilustración 14 Moho A. Oryzae
alcohólicas como la cerveza. Aunque la aparición de hongos en nuestros productos alimenticios generalmente nos hace pensar que no es bueno, no es el caso con las levaduras, que se llevan usando de forma controlada miles de años. las levaduras son hongos microscópicos, que necesitan aire para multiplicarse, pero la ausencia de aire tiene también consecuencias en su desarrollo. La levadura se puede desarrollar por dos maneras:
- Anaeróbicos (sin aire): Ante la ausencia de aire, el azúcar se transforma principalmente en alcohol, para detrimento de la energía liberada. Esto ocurre en el caso de la elaboración de pan. La levadura no puede conseguir más oxígeno. El azúcar proporcionado por la harina se transforma en alcohol (este se evapora durante la elaboración de pan) y dióxido de carbono, demostrando el proceso metabólico de la fermentación. En la elaboración de pan, la producción de dióxido de carbono hace que la masa suba. Nuevamente, se libera energía, pero en una cantidad lo bastante baja para vivir más no para multiplicarse. AZÚCAR → CO2 + ALCOHOL + BAJA ENERGÍA
- Aeróbicos (con aire): Ante la presencia de aire, las levaduras respiran y se multiplican abundantemente, sin formar alcohol. El azúcar del que se alimentan se transforma en dióxido de carbono y agua. Este fenómeno se acompaña de una tremenda liberación de energía para permitir que crezcan y se multipliquen. Cuando las dos células han alcanzado el mismo tamaño, se separan y continúa el proceso de multiplicación. Este proceso metabólico se llama respiración. Es utilizado por los productores de levaduras para multiplicar las células. AZÚCAR + OXÍGENO –> CO2 + AGUA + ALTA ENERGÍA REPRODUCCIÓN: La reproducción puede ser asexual (por gemación y fisión) y sexual (por ascosporas). No todas las levaduras tienen un ciclo de reproducción sexual, algunas especies como Candida albicans se reproducen sólo vegetativamente. Éstas se suelen reproducir de forma asexual mediante un mecanismo conocido como gemación en el que una parte de la célula se separa de la misma y acaba por desarrollarse hasta formar una célula idéntica a la original.
Ilustración 1 : Mecanismo de reproducción de las levaduras Fuente: fotolevarepro 3.2.1. CLASIFICACIÓN Los hongos que pertenecen a este grupo pueden ser tanto de la división Ascomycota (específicamente las subdivisiones Saccharomycotina y Taphrinomycotina) como de la Basidiomycota (en su subdivisión Pucciniomycotina). 3.2.1.1. ASCOMYCOTA Los ascomicetos (filo Ascomycota) constituyen el taxon fúngico con mayor número de especies (más de 90.000), desde levaduras microscópicas hasta hongos con esporocarpos tan complejos como las colmenillas y las trufas. Las levaduras son los únicos ascomicetos que no producen hifas y, por lo tanto, son unicelulares. Aunque inconscientemente al principio, las levaduras se han usado desde hace siglos para obtener algunos alimentos. SACCHAROMYCES CEREVISIAE: un hongo ascomiceto capaz de transformar el azúcar en alcohol etílico (fermentación alcohólica). Esta especie al igual que otras levaduras son imprescindibles para la producción de cerveza, vino y pan, entre muchos otros productos. Ilustración 20: Saccharomyces cerevisiae en microscopio Fuente: Wikimedia Commons Ilustración 21: Cultivo y Micrografía de barrido a color de la levadura S. Cerevisiae
- Subfilo: Saccharomycotina
- Clase: Hemiascomycetes
- Orden: Saccharomycetales
- Familia: Saccharomycetaceae
- Género: Candida
- Especie: C. Albicans SCHIZOSACCHAROMYCES POMBE: es un organismo modelo que puede usarse para el estudio del ciclo celular y la búsqueda de nuevos fármacos antitumorales. Desgraciadamente, los microtúbulos de la levadura no son sensibles a algunas drogas muy utilizadas como el Taxol. Destaca por su particular metabolismo que le otorga ciertas habilidades como regular la acidez del vino a través de la fermentación maloalcohólica. Además, esta especie se caracteriza por favorecer la formación de pigmentos estables en el vino y liberar grandes cantidades de polisacáridos durante la crianza sobre lías. Sin embargo, también presenta ciertas desventajas como su baja velocidad de fermentación o el desarrollo de sabores y aromas indeseables. TAXONOMÍA:
- Reino: Fungi
- Filo: Ascomycota
- Subfilo: Taphrinomycotina Ilustración 24: Levadura S. Pombe vista microscópica Fuente: Wikipedia Ilustración 25: Micrografia electronica de barrido a color y cultivo de la levadura S. Pombe Fuente: Fineartamerica
- Clase: Schizosaccharomycetes
- Orden: Schizosaccharomycetales
- Familia: Schizosaccharomycetaceae
- Género: Schizosaccharomyces
- Especie: S. Pombe PNEUMOCYSTIDOMYCETES Todos sus representantes son levaduras que parasitan los pulmones de los animales vertebrados especialmente mamíferos. Son conocidos por causar la neumonía neumocística en los humanos la cual es producida por la especie Pneumocystis jirovecii y afecta principalmente a aquellos que tengan SIDA. El P.jiroveci se encuentra fácilmente en el medio ambiente, por lo que la mayoría de las personas se exponen al mismo periódicamente. TAXONOMÍA:
- Reino: Fungi
- Filo: Ascomycota
- Subfilo: Taphrinomycotina
- Clase: Pneumocystidomycetes
- Orden: Pneumocystidaceae
- Familia: Pheumocystidales
- Género: Pnemocytis
- Especie: P. Jirovecii 3.2.1.2. BASIDIOMYCOTA Basidiomycota incluye estos grupos: hongos, puffballs, stinkhorns, hongos de soporte, otros poliporos, hongos gelatinosos, boletes, rebozuelos, estrellas de tierra, carbones, carbones, royas, levaduras espejo y Cryptococcus, la levadura patógena humana. Ilustración 26: Vistas microcopicas y Micrografia electronica de barrido a color de la levadura P. Jirovecii Fuente: Wikipedia y Alamy
Ilustración 2 : Estructura celular de la levadura Fuente: La Cerveza 3.2.2.1. ENVOLTURA CELULAR La célula de levadura está rodeada por una "envoltura celular" que consiste en una pared celular que es en gran parte tejido muerto para proteger a la célula de levadura del daño mecánico, y una membrana selectiva que controla el flujo de materiales hacia la célula con un espacio intermedio, el periplasma. Ilustración 3 : Micrografía electrónica de la envoltura de la célula de la levadura y la envoltura celular que muestra la pared celular externa y la membrana plasmática con el espacio periplásmico que separa a los dos y alberga enzimas. Fuente: ConEspuma La pared celular proporciona a la célula resistencia mecánica para resistir los cambios de presión osmótica impuestos por el medio ambiente u otras tensiones, y para preservar la forma e integridad de la levadura durante el crecimiento y la división celular. Representa el 26 - 32% de la célula y está compuesto por 30 - 60% de
polisacáridos (polímeros de betaglucano y manano azúcar), 15 - 30% de proteínas, 5 - 20% de lípidos con una pequeña cantidad de quitina. La proteína que está ligada a los manano-oligosacáridos (MOS) se llama complejo manoproteico. 3.2.2.2. ESPACIO PERIPLÁSMICO El periplasma no es un orgánulo sino un espacio donde se almacena el glucógeno, que es el primer carbohidrato utilizado al inicio de la fermentación. Es el lugar de una serie de importantes enzimas de la levadura, como los fosfatos ácidos y la invertasa, que se excreta de la célula de levadura y descompone la sacarosa del mosto en glucosa y fructosa, lo que permite una adsorción más fácil y rápida en la célula. En las cepas de levadura lager, la enzima melibiosa también está presente, que puede degradar la melibiosa del azúcar. 3.2.2.3. MEMBRANA PLASMÁTICA (MEMBRANA CELULAR) Cada célula está unida por una membrana plasmática que es una barrera altamente selectiva (guardianes de la puerta) que permite que el oxígeno y los nutrientes ingresen a la célula y excreten los productos de desecho. La membrana plasmática es una bicapa de fosfolípidos hidrófobos intercalados con proteínas globulares (permeasa) que permiten el intercambio de materiales del exterior e incluye una variedad de compuestos lipídicos:
- Fosfolípidos que dan fluidez a la estructura.
- Los esteroles (incluidos los ergosteroles y el zimosterol y otros esteroles menores), críticos para la división celular y la levadura, requieren oxígeno (proporcionado por la oxigenación inicial del mosto) para poder sintetizar estos compuestos.
- La bicapa de labios real (que se muestra en la Fig. 4B) comprende una cabeza hidrófila que permanece en la capa acuosa y una cola hidrófoba que excluye el agua.
- También hay ATPasa hidrolasa para generar ATP para proporcionar un gradiente de protones electroquímico necesario para el transporte de medios.
- Ancla para la red de soporte (citoesqueleto) que se analiza más adelante, que le da rigidez a la célula.
matriz de la mitocondria. Tienen un papel esencial en la captura de oxígeno y la liberación de energía en la respiración aeróbica, pero aún realizan funciones importantes durante el crecimiento anaeróbico. Aunque su función principal es la liberación de energía durante la respiración aeróbica, las mitocondrias realizan otras funciones en la levadura en condiciones anaeróbicas:
- síntesis y desaturación de ácidos grasos y lípidos.
- biosíntesis de ergosterol.
- enzimas para la síntesis de aminoácidos, incluida la valina
- movilización de glucógeno.
- producción de algunos componentes del sabor, incluidas dicetonas vecinas (diacetil y 2,3-pentano-diona). 3.2.2.5. TRÁFICO CELULAR Y PARTÍCULAS DE ALMACENAMIENTO Los materiales producidos en el citoplasma y las mitocondrias deben moverse hasta el punto correcto de la célula para que funcione y lleve a cabo su función metabólica requerida. Cuando los nutrientes son abundantes, las células de levadura almacenarán el exceso de lípidos, como los esteroles y los ácidos grasos, y las reservas energéticas de carbohidratos, glucógeno en partículas del citoplasma. Los lisosomas también están presentes en el citoplasma que contienen enzimas hidrolíticas que se utilizan para digerir macromoléculas como grasas, proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos. Si una célula tiene poca energía, los lisosomas pueden descomponer los orgánulos para usar sus componentes como fuente de energía. Los lisosomas también se utilizan para degradar materiales extraños como bacterias y otros invasores. Una función adicional de los lisosomas es descomponer la célula cuando muere, liberando las enzimas digestivas en el citoplasma donde digieren la propia célula. 3.2.2.6. RETÍCULO ENDOPLÁSMICO (ER) Este es un sistema de membranas huecas que se extienden por todo el citoplasma desde el núcleo hasta la membrana plasmática. Hay dos tipos de membranas:
- RE lisos que son tubos involucrados en la síntesis de lípidos, metabolismo de carbohidratos y desintoxicación de la célula.
- Los ER rugosos son estructuras aplanadas adheridas a la superficie externa. Los ribosomas forman parte de una "carretera" para transportar proteínas, producidas por los ribosomas, a la ubicación dentro de las células donde se requieren. 3.2.2.7. RIBOSOMAS Los ribosomas son los sitios donde se sintetizan proteínas como las enzimas. Se encuentran en grandes cantidades en el citoplasma adherido al retículo endoplásmico rugoso y dentro de las mitocondrias. Están formados por ARN y proteínas. El ARN mensajero (ARNm) producido en el nucleolo se encuentra en los ribosomas y se elabora a partir de una copia del ADN codificado en los cromosomas. Se transcribe, traduce y forma una plantilla en los ribosomas que se empareja con una sección de ARN de transferencia (ARNt) que entrega un aminoácido seleccionado a los ribosomas donde se combinan con el aminoácido adyacente para construir una cadena de proteína. Ilustración 6 Los ribosomas aparecen como esferas aplanadas con un diámetro que oscila entre 15 y 25 nm. En la derecha se observa síntesis de péptidos. Fuente: ConEspuma 3.2.2.8. APARATO DE GOLGI Después de salir del ER, los productos sintetizados en los ribosomas se transportan al aparato de Golgi donde el contenido se modifica, almacena y luego se envía a otros destinos. El aparato de Golgi es especialmente extenso en células especializadas en secreción.
