NUTRICIÓN Y METABOLISMO

FÚNGICOS

HONGOS EUCARIOTAS QUIMIOHETERÓTROFOS

C como nutriente principal - Degradadores de materia orgánica

CONDICIONES AMBIENTALES PARA CRECIMIENTO

TEMPERATURA

MESÓFILOS (10-35°C) Mayoría

(T° óptima 20-30°C)

Condiciones industria y laboratorio

Complejidad celular eucariotas

limita T° hasta 60-65°C

T° Propiedades Macromoléculas

y propiedades Físicas sist. Acuosos

∆ Ác. Grasos membrana

fluidez x insaturación

Pueden ∆pH x intercambio iones

necesitan buffers

(KH2PO4-K2HPO4)

pH óptimo H+ 5 - 6

Mayoría: pH 4-8.5

Bacterias pH neutro - OH- (7-8)

pH

Hongos ∆ pH alrededores (iones,

enzimas) microambientes

raíces, estomas

CONDICIONES AMBIENTALES PARA CRECIMIENTO

Mayoría Hongos Aerobios

O2 en alguna etapa de ciclo de vida

O2

Aerobios facultativos levaduras y filamentosos

Crecen con o sin O2

Fermentación azúcares

respiración anaeróbica

LUZ

Mayoría Hongos pueden crecer sin o con poca luz (naturaleza, laboratorio)

Luz visible y NUV

efecto s/ diferenciación fúngica

Disparador estructuras sexuales y

asexuales

(foto receptor tipo flavina)

efecto s/ crecimiento vegetativo

pigmentación

carotenoides y melaninas

(protección c/ especies reactivas O2 y UV)

Todos los Hongos necesitan H2O ingreso

nutrientes enz. extracelulares

medio reacciones citosol

Crecimiento hifal (citoesqueleto)

Turgencia p/penetrar sustratos sólidos

DISPONIBILIDAD DE H2O

Hongos con tolerancia a stress hídrico daño alimentos almacenados

Pueden tolerar un factor subóptimo si todos los otros son AL ÓPTIMO

Combinación de factores subóptimos crecimiento

REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES in vitro

Cultivos en condiciones laboratorio población en naturaleza

Interacciones competitivas crecimiento in vivo

condiciones laboratorio

con compuestos naturales

Agar Papa Dextrosa

Agar Extracto Malta

Agar Harina Maíz

Mayoría hongos crecen en medios

con alguna fuente nitrogenada

NH4+ , NO3

- , AA

ligeramente ácidos (pH 5 – 6)

con carbohidratos (≠ fuentes)

FUENTES DE C Y ENERGÍA: gran variedad de compuestos

Monosacáridos

Disacáridos

Almidón

Celulosa

Proteínas

Lípidos

Quitina

QueratinaMetano

HC cadena

larga

Alcoholes

Glicerol AA

Ac.grasos

Amino/ácidos/

Alcohol azúcares

Complejidad estructural

Gra

do

de

utiliza

ció

n

REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES

Moléculas simples

difusión x membrana y pared

monosacáridos, AA, péptidos Moléculas complejas ruptura x

ENZIMAS SECRETADAS (inducibles)

DEPOLIMERASAS

HONGOS FILAMENTOSOS

Sustrato

complejo

fresco

Zona de erosión de sustrato

ATB

DEFENSA DE TERRITORIO

nutrientes

Ingreso nutrientes solubles

x TRANSPORTADORES

ESPECÍFICOS

Transportador GluConstitutivo

Transportador GalSíntesis inducible

CAPTURA DE NUTRIENTES EN AMBIENTES COMPLEJOS

CAPTURA DE NUTRIENTES

Crecimiento hifa campo eléctrico alrededor

Gradiente

+ electronegativo

en ápice

Influjo y eflujo

de H+

Ingreso de

nutrientes

Simportes

frecuentes en Hongos

Simportes y ATPasas

separadas campo

eléctrico

H+

H+

H+

H+

ATPasas

AA

AA

Simportes

Transporte

secundario

≠ otros organismos

Transporte

primario

Depolimerasas

Atrapadas

en zonas de erosión de

sustrato

Ambientes ricos en sustratos

solubles

Superficie hojas, frutos y

raíces, mucosas

LEVADURAS

Hongos NECESITAN absorben nutrientes

CAPTURA DE NUTRIENTES EN AMBIENTES COMPLEJOS

DEGRADACIÓN DE CELULOSA

Polímero natural + abundante 40% biomasa vegetal

EBG

EBG

EBG EBGCBH

CBH

GLS

Complejos enzimáticos

Represión x catabolitos

constitutivos

Enzimas inducidas x celobiosa(celulosa insoluble)

DEGRADACIÓN DE CELULOSA

Polímero natural + abundante 40% biomasa vegetal

EBG

EBG

EBG EBGCBH

CBH

GLS

Complejos enzimáticos

Represión x catabolitos

constitutivos

Enzimas inducidas x celobiosa(celulosa insoluble)

DEGRADACIÓN DE CELULOSA

Polímero natural + abundante 40% biomasa vegetal

EBG

EBG

EBG EBGCBH

CBH

GLS

Complejos enzimáticos

Represión x catabolitos

constitutivos

Enzimas inducidas x celobiosa(celulosa insoluble)

VÍA CENTRAL DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA

CITOSOL

Glucólisis

Vía

Embden-Meyerhoff

Monosacáridos

Glu

Gliceraldehído 3P

P-di hidroxi acetona

Piruvato

Energía

Energía

NADH

MITOCONDRIA

Acetil CoA

O2

Xilosa

Hemicelulosa

Vía Pentosas P

NADPH

CITOSOL

MITOCONDRIA

Acetil CoA

O2Piruvato

Ciclo ácidos

tricarboxílicos

Citrato

Oxal acetato

- Ceto

glutaratoEnergía

NADPH FADH2NADH

O2+

Cadena

transportadora e-

RESPIRACIÓN

AERÓBICA

NAD +

NO3-

+

Aceptor final e-

RESPIRACIÓN

ANAERÓBICA

NAD +

VÍA CENTRAL DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA

CITOSOL

MITOCONDRIA

Monosacáridos

Glu

Gliceraldehído 3P

P-di hidroxi acetona

Piruvato

Xilosa Hemicelulosa

Vía Pentosas P

Energía

Energía

NADH

Acetil CoA

O2

NADPH

Etanol NAD+ CO2

FERMENTACIÓN

ALCOHÓLICA

Levaduras / Filamentosos

Ácido láctico NAD +

FERMENTACIÓN

LÁCTICA

Levaduras / Blastocladiomycetes

COORDINACIÓN DEL METABOLISMO

MITOCONDRIA

MonosacáridosGlu

Gliceraldehído 3P

P-di hidroxi acetona

Piruvato

XilosaHemicelulosa

Sustratos o Intermediarios

Precursores de biosíntesis

Lípidos Glicerol

TCA

CitratoOxal

acetato

- Cetoglutarato

Acetil CoA

Ác. grasos Esteroles

AA GlutamatoPro, Arg

AA Asp, Lys,Met, Thr, Ile

AA aromáticos

Ác. nucleicos

CITOSOL

Polisacáridos estructurales

Azúcares alcoholes Disacáridos

Polisacáridos almacenaje

COORDINACIÓN DEL METABOLISMO

Sustratos o Intermediarios

Precursores de biosíntesis

Cómo sigue funcionando

el metabolismo?REACCIONES

ANAPLERÓTICAS

REPONEN

INTERMEDIARIOS

AUSENTES

GLUCONEOGÉNESIS

Síntesis de pared

Ácidos nucleicos

Compuestos almacenamiento

OTROS SUSTRATOS

AZÚCARES

SECRECIÓN ÁCIDOS

ORGÁNICOSAspergillus niger

Glu (15-20%)

pH (2.0)

Glu

Citrato

TCA

Ác. Cítrico

Medio

Desborde

METABOLITOS PRIMARIOS

en el curso de reacciones anabólicas o catabólicas

durante la fase de crecimiento exponencial

contribuyen a la producción de biomasa o energía

Se producen:

METABOLITOS SECUNDARIOS

Se producen:

al final del crecimiento exponencial o cuando el crecimiento es limitado por sustrato

a partir de intermediarios del metabolismo central pero por vías enzimáticas especiales codificadas por genes específicos

no son esenciales para el crecimiento o metabolismo central

su producción tiende a ser género, especie o aún cepa-específica

Importancia ecológica y comercial

Antimicrobianos ATB (penicilinas, cefalosporinas) y ATF (griseofulvina)

Pigmentos (melaninas y carotenos) protección contra UV y especies reactivas O2

Hormonas vegetales (giberelinas) en horticultura

Promotores de diferenciación (hormonas sexuales fúngicas)

Productos farmacéuticos

Micotoxinas tóxicas hombre, animales y plantas

Factores de patogenicidad?

METABOLITOS SECUNDARIOS

Proceso necesario (independiente de productos finales)

“Desborde” o válvula de escape de intermediarios cuando crecimiento

Xilosa

Hemicelulosa

VÍAS DEL METABOLISMO SECUNDARIO

Monosacáridos

Glu

Gliceraldehído 3P

P-di hidroxi acetona

Piruvato

TCA

CitratoOxal

acetato

- Ceto

glutarato

Acetil CoAMalonil

CoAVía

policétidos

Griseofulvina *Aflatoxinas

Ocratoxinas

Patulina

Vía isoprenoides

Mevalonato

Cefalosporinas *Tricotecenos

Carotenoides

Hormonas

sexuales

AA aromáticos

Vía Ác. shiquímico

Ác. Lisérgico Muscarinas

AA alifáticos

Penicilinas *Falotoxinas

Rubratoxinas

≠ Vías

Melaninas

PRUEBAS METABÓLICAS PARA IDENTIFICACIÓN

Fundamentales muchas levaduras

Útiles pocos hongos filamentosos

ASIMILACIÓN capacidad de crecer en AEROBIOSIS usandoAUXONOGRAMA

≠ hidratos de carbono como única fuente de energía

agar + fuente nitrogenada (NH4+)

+ discos con ≠ azúcares

Se prueban hasta 36 H de C

Monosacáridos (hexosas),

Disacáridos, Trisacáridos,

Polisacáridos, Pentosas,

Alcoholes, Ac. orgánicos,

Glicósidos

≠ compuestos nitrogenados

agar + fuente carbonada (Glu)+ discos con ≠ compuestos

nitrogenados

+ crecimiento alrededor

disco

PRUEBAS METABÓLICAS PARA IDENTIFICACIÓN

FERMENTACIÓN capacidad de

crecer en ANAEROBIOSIS usando ≠ hidratos de carbono y produciendo

ZIMOGRAMA

CO2 (fermentación ALCOHÓLICA)

GAS

Ácido (fermentación LÁCTICA)

Viraje de un indicador de pH

Medio básico + ≠ azúcares + indicador pH

+ tapón parafina / vaspar

PRUEBAS METABÓLICAS PARA IDENTIFICACIÓN

ZIMOGRAMA

LEYES DE KLUEVER Y DECKER

1- Toda levadura que no fermenta glucosa, no fermenta ningún otro azúcar.

2- Toda levadura que fermenta glucosa, también fermenta fructosa y manosa.

3- Ninguna levadura fermenta a la vez maltosa y lactosa

Se prueban sólo 6 hidratos de carbono

GLUCOSA, GALACTOSA, SACAROSA, MALTOSA, LACTOSA, TREALOSA

PRUEBAS METABÓLICAS PARA IDENTIFICACIÓN

ASIMILACIÓN capacidad de crecer en AEROBIOSIS usando ≠ H de C

AUXONOGRAMA

EQUIPOS API 20C Y 32C

control negativo

sensibilidad a la cicloheximida

prueba colorimétrica para la esculina

API 32C Galerías con 32 cúpulas

29 sustratos carbonados deshidratados

PRUEBAS METABÓLICAS PARA IDENTIFICACIÓN

Lectura visual o automatizada de tripletes

Código 7 u 11 dígitosIDENTIFICACIÓN

ESTADÍSTICA

EQUIPOS API 20C Y 32C