Los procesos microbiológicos en la actividad agropecuaria (página 2)

Tema II: Microbiología Aplicada

• Los microorganismos del agua. Importancia y orígenes. Factores ecológicos que tienden al aumento o disminución de la microflora presente en el agua. Contaminación fecal de las aguas e importancia sanitaria del grupo coliforme. Métodos de purificación de las aguas para el consumo. Depuración de aguas residuales. Utilización de las aguas residuales en la Agricultura.

• La microflora del aire. Composición y distribución. Los microorganismos anemófilos. Saneamiento del aire. Métodos para determinar la contaminación del aire.

• Microbiología de los alimentos. Clases de alimentos. Examen microbiológico de los alimentos. Microorganismos que causan deterioro en los alimentos. Conservación de los alimentos.

• Microbiología del rumen y ciego. Bacterias del rumen. Características. Cultivo. Protozoos del rumen. Características. Relación entre bacterias y protozoos en el rumen. Fermentación de carbohidratos en el rumen. Asimilación de sustancias nitrogenadas en los microorganismos ruminales. Anormalidades en el rumen por alteración de su microflora. El ciego. Microflora y sus funciones.

Tema III: Microbiología del Suelo

• El suelo como medio de cultivo natural. Grupo de microorganismos presentes en el suelo. Métodos de estudio.

• La materia orgánica en los suelos. Composición media. Metabolismo de las fuentes de carbono. Biodegradación de azúcares simples. Biodegradación del almidón. Biodegradación de la celulosa. Organismos celulolíticos. Ecología. Biodegradación de hemicelulosas. Biodegradación de sustancias péptidas. Biodegradación de la lignina. Biodegradación de los plaguicidas. Interacciones entre los microorganismos edáficos y los plaguicidas. Evolución del dióxido de carbono en los suelos como medida de la degradación de los compuestos carbonados.

• Descomposición de compuestos nitrogenados en los suelos. La amonificación o mineralización. Microorganismos participantes. Ecología. Concepciones modernas sobre el proceso de nitrificación. Importancia agronómica de las transformaciones del nitrógeno atmosférico en los suelos. Fijación asimbiótica del nitrógeno atmosférico en los suelos. Microorganismos participantes. Ecología. Significación agroeconómica de la fijación biológica del nitrógeno atmosférico en la biosfera.

• Transformaciones de los compuestos del fósforo en los suelos. Microorganismos participantes. Ecología. Transformaciones de los compuestos azufrados en los suelos. Microorganismos participantes. Ecología. Significación agronómica de ambos procesos.

• Las interacciones entre los microorganismos del suelo y las plantas superiores. La espermosfera y la filosfera. Microorganismos participantes. La Rizosfera. Sus componentes. Relaciones entre los microorganismos. Ecología. Las micorrizas. Tipos. Microorganismos participantes. Ecología. Significación agronómica de las interacciones microbianas y las plantas.

• Influencia de las labores fitotécnicas sobre las poblaciones microbianas del suelo y sus actividades. Labores de preparación. Riego. Encalado y azufrado. Fertilización orgánica y mineral. Biofertilizantes. Tratamientos con plaguicidas. Quemas de la vegetación. Residuales de la industria azucarera. Medidas para el mejoramiento de suelos salinos.

Sistema de habilidades.

• Reconocer los grupos de microorganismos estudiados en Microbiología.

• Describir la morfología, fisiología, reproducción, genética y clasificación de las bacterias y en especial las de importancia agropecuaria.

• Describir los virus, rickettsias y micoplasmas.

• Describir la morfología, fisiología, reproducción y su uso práctico en el control de la misma.

• Analizar la microflora del agua en los procesos agropecuarios.

• Analizar la microflora anemófila en los procesos agropecuarios.

• Analizar la microflora del suelo y su papel en los procesos de degradación de la materia orgánica.

• Reconocer las relaciones entre plantas y microorganismos y su importancia en la producción agropecuaria.

• Reconocer los procesos fermentativos y su importancia agropecuaria.

• Reconocer los mecanismos del rumen y ciego de los animales de importancia económica y su papel en la nutrición de los mismos.

• Reconocer los microorganismos que intervienen en la fermentación del heno, ensilaje y conservas alimenticias.

• Valorar la influencia de las medidas fitotécnicas producto de la actividad productiva del hombre sobre los microorganismos y sus actividades.

• Utilizar las técnicas más comunes en el laboratorio microbiológico, empleadas para el estudio de los microorganismos en que participan.

• Interpretar los resultados obtenidos en las distintas determinaciones microbiológicas.

• Utilizar la computación como medio de enseñanza a través de programas de poca complejidad para la auto preparación de los estudiantes y otras actividades de la asignatura.

• Utilizar las técnicas de recuperación de información a través de catálogos y servicios bibliográficos para resolver tareas extraclases y para la preparación de determinadas temáticas que son objeto de estudio.

• Elaborar fichas, resúmenes y glosarios en lengua española de textos o revistas en idioma inglés sobre temáticas especificas de la asignatura.

Sistema de Valores:

• Amor a la naturaleza.

• Honradez

• Humanismo

• Compañerismo

• Apreciación estética

• Ética profesional

• Responsabilidad

• Patriotismo

• Colectivismo

• Comunicabilidad

Indicaciones metodológicas y de organización de la asignatura

El núcleo teórico de la asignatura está en los procesos microbiológicos que ocurren en plantas, animales, microorganismos y otros elementos del ecosistema.

El método problémico se utilizará en el desarrollo de las conferencias, en los seminarios y laboratorios se desarrollará el Investigativo, así como las técnicas de trabajo en grupo, los que contribuirán además al uso de la lengua materna y la expresión oral y escrita.

La computación se utilizará como herramienta auxiliar para el trabajo investigativo, la resolución de problemas, tareas extraclases, o como actividades autoevaluativas para el estudiante, etc.

Se recomienda el uso de medios vivos en todos los casos que las condiciones materiales lo posibiliten, así como la introducción de laboratorios virtuales que satisfagan las exigencias de una enseñanza superior, tanto en conferencias como en las prácticas que así lo requieran a fin de suplir cualquier deficiencia.

El idioma inglés se empleará en la búsqueda de información sobre resultados de investigaciones, consultas literarias, materiales complementarios y actividades de trabajo independiente.

Se orienta la confección de páginas Web para la disposición integra de la asignatura para los estudiantes, así como la facilidad que la técnica permite para renovar y/o actualizar conocimientos.

La evaluación es un sistema.

La tipología de los temas y las clases, así como el tiempo de las mismas están desglosadas en la tabla de la distribución del fondo de tiempo; esta, no obstante, tiene solamente un carácter indicativo que puede cambiar. Los temas escogidos y sus títulos responden a la formación microbiológica que se considera necesita un ingeniero agrónomo para su desempeño.

PLAN TEMATICO DE LA ASIGNATURA

Distribución del fondo de tiempo

Propuesta del Ministerio de Educación Superior

Propuesta del Dr. C. Pedro A. Rodríguez Fernández

En ambas propuestas se incluyen 20 horas de práctica laboral investigativa, en este caso concentrada en las últimas semanas, a razón de 4 horas diarias.

La asignatura requiere de una infraestructura y de equipamiento de laboratorio que garanticen la correcta adquisición de los conocimientos y el cumplimiento de sus objetivos. Se sugiere valorar además la utilización de aulas y laboratorios virtuales que estén acordes con las nuevas técnicas educacionales del país.

Literatura Básica:

• Microbiología Agropecuaria. Tomo I

• Microbiología Agropecuaria. Tomo II

Autor:

Sergio Mayea y otros, 2004.

Literatura complementaria:

• Microbiología (Pelczard y Reid). 1969

• Microbiología (Margarita Carone). 1980

• Introducción a la Microbiología del suelo (Mayea S, A. Valiño, R. Novo; 1968)

• Microbiología Agrícola. Ejercicios Prácticos ( Novo, R; 1983)

• Microbiología. Practicas (Novo, R y otros; 1988)

• Microbiología Pecuaria. (Radamés García, 1983)

• Microbiología Pecuaria. Prácticas de Laboratorio (Radamés García y otros, 1983)

Tema I:

Microbiología General

Conferencia No.1

Contenido:

• Objeto de la Microbiología. Orígenes y evolución de la Microbiología. Relaciones de la Microbiología con la Biología y otras ciencias. Posición taxonómica de los microorganismos. Secciones de la Microbiología. División de la Microbiología de acuerdo a sus aplicaciones técnicas y económicas.

• Las bacterias. Ubicación evolutiva. Morfología. Crecimiento bacteriano. Curva de crecimiento bacteriano de un cultivo discontinuo. Reproducción de las bacterias. Variaciones fenotípicas y genotípicas. Las mutaciones. Mecanismos de transferencias genéticas en las células procariotas. Importancia actual y futura. Sistemática bacteriana.

Objetivo general:

Que los estudiantes adquieran conocimientos relacionados con la taxonomía, morfología, bioquímica, fisiología, genética, ecología, reproducción y clasificación de los principales grupos microbianos, con énfasis en las bacterias.

Objetivos específicos:

• Diferenciar taxonómicamente los principales grupos de microorganismos.

• Distinguir los caracteres morfológicos, reproductivos, genéticos y taxonómicos de las bacterias.

DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS

La Microbiología del griego MIKROS, que significa pequeño. BIOS, que significa vida. LOGOS, que significa estudio o tratado.

Es pues, la ciencia que estudia a los pequeños seres vivos o simplemente a los microorganismos.

Como ciencia, la Microbiología ha hecho una gran contribución al conocimiento del origen de la vida y ha jugado un papel relevante en el desarrollo de ciencias actuales como la Biotecnología y la Ingeniería Genética.

Objeto de la Microbiología:

El estudio de la Microbiología comprende el conocimiento de la forma, estructura, reproducción, fisiología, metabolismo e identificación de los microorganismos.

Trata de su distribución en la naturaleza, de sus relaciones recíprocas y con los demás seres vivos, de sus actividades en hábitats específicos, de los efectos beneficiosos y perjudiciales para el hombre; así como de las transformaciones físicas y químicas que ejercen en su medio.

Orígenes y evolución de la Microbiología:

La Microbiología surgió como una necesidad histórica cuando el hombre aprendió a pulir lentes con trozos de vidrio y a combinarlos para conseguir ampliaciones lo bastante grandes que le permitieran observar los microbios.

Con el descubrimiento de los microbios se avivó el interés por el origen de los seres vivos, apareciendo defensores y detractores de la teoría de generación espontánea.

Aunque numerosos han sido los investigadores que contribuyeron al realce de la Microbiología, en el periodo de 1800-1900 se destacaron científicos como Luis Pasteur, Robert Koch, Winogradsky y otros que aportaron grandemente al desarrollo de esta ciencia.

En etapas posteriores la Microbiología se abrió paso gracias al surgimiento de la microscopía electrónica y al desarrollo de las técnicas microbiológicas, teniendo sus más actuales aplicaciones en las investigaciones biotecnológicas e ingeniería genética.

Relaciones de la Microbiología con la Biología y otras ciencias:

El estudio de la Microbiología permite comprobar los principios de la Biología, porque los microorganismos poseen muchas características que los hacen idóneos para la investigación de los fenómenos biológicos, ya que pueden cultivarse fácilmente en tubos o matraces, creciendo y reproduciéndose con rapidez.

La Microbiología es una rama de la Biología, que se encarga como ya apuntamos del estudio de los microorganismos.

Posición taxonómica de los microorganismos

I-Desde los tiempos de Aristóteles: Dos reinos

• 1. Plantas.

• 2. Animales.

II – Ernest Haeckel (1834-1919) zoólogo, en 1866 propuso tres reinos:

• 1. Plantas

• 2. Animales

3. Protistas (superiores e inferiores)

III- Herbert F. Copeland (1902-1968) propuso cuatro reinos:

1-Plantas

2- Animales

3- Protistas (superiores o eucariotas)

4- Móneras (inferiores o procariotas)

IV- R. H. Whittaker (1924-1980) en 1968 propuso cinco reinos:

1- Móneras

2- Protistas

3- Fungi

4- Vegetal

5- Animal

Sistema de cinco reinos.

• 1. Reino Móneras: bacterias, actinomicetos, rickettsias, micoplasmas, algas verdes–azules y virus.

• 2. Reino Protistas: Protozoos

• 3. Reino Fungi: Hongos (superiores e inferiores).

• 4. Reino Vegetal: Plantas (superiores e inferiores)

• 5. Reino Animal: Animales (superiores e inferiores)

Secciones de la Microbiología

• Bacteriología (estudio de las bacterias)

• Protozoología (estudio de los protozoos)

• Micología (estudio de los hongos)

• Virología (estudio de los virus)

• Ficología (estudio de las algas)

División de la Microbiología de acuerdo a sus aplicaciones técnicas y económicas.

• Microbiología agrícola: Estudia las actividades microbianas que influyen sobre la producción agrícola.

• Microbiología Fitopatológica: Estudia las enfermedades de las plantas que son producidas por microorganismos.

• Microbiología técnica e industrial: Esta se ocupa de la utilización de los microorganismos en procesos industriales.

• Microbiología médica: Se encarga de los microorganismos relacionados con la salud humana.

Preguntas de comprobación (Introducción a la Microbiología)

1.- Papel del surgimiento y evolución de la microbiología como ciencia en la creación de una concepción científico materialista del mundo.

2.- Importancia y aplicaciones prácticas de la microbiología y su rol en el surgimiento de ciencias actuales como la Biotecnología y la Ingeniería Genética.

3.- Qué microorganismos se incluyen dentro del Reino Móneras.

Las Bacterias.

Las bacterias constituyen un importante grupo microbiano que interviene en procesos industriales y agrícolas de gran envergadura.

Están ampliamente distribuidas en la naturaleza, pues se hallan en casi todas partes. Las encontramos en: charcas, arroyos, ríos, mar, basura, estiércol, suelo, aire, alimentos, materia orgánica en descomposición, superficie y cavidades de nuestro cuerpo, dentro del tubo intestinal del hombre y los animales (Salle, 1965).

Ubicación evolutiva:

En la actualidad se considera que el desarrollo de los organismos vivos ha tenido lugar según el orden siguiente:

Morfología:

Según su aspecto exterior, las bacterias presentan cuatro formas individuales fundamentales:

• Esféricas (cocos)

• Bastonadas (bacilares ó cilíndricas)

• Encorvadas (vibriones, espiroquetas, espirilos)

• Filamentosas (clamidobacterias).

Nota aclaratoria: Los aspectos morfológicos relativos a:

• Forma individual de las bacterias.

• Formas de agrupación.

• Forma de las colonias bacterianas.

• Estructura de la célula bacteriana.

Serán vistos en la Práctica de Laboratorio Virtual.

Estructura celular de una bacteria, típica célula procariota

Diagrama de una célula animal, a la izquierda (1. Nucléolo, 2. Núcleo, 3. Ribosoma, 4. Vesícula, 5. Retículo endoplasmático rugoso, 6. Aparato de Golgi, 7. Citoesqueleto (microtúbulos), 8. Retículo endoplasmático liso, 9. Mitocondria, 10. Vacuola, 11. Citoplasma, 12. Lisosoma. 13. Centríolos.).

Cabe señalar, respecto a la Estructura de la célula bacteriana, que pese a su aparente simplicidad, constituye un organismo vivo sumamente complejo. Tiene como componente químico esencial el agua, que ocupa =75 % del peso.

Además del agua, las células contienen diversidad de minerales inorgánicos (K, Na, Mg, Ca, Fe, Zn. P y S), los cuales están distribuidos por toda la célula y con frecuencia la concentración mayor está en la región de la pared celular.

Los minerales y el agua son importantes para la vida, pero los principales bloques que se adaptan unos con otros para formar la célula son los materiales orgánicos, que se unen de formas diversas para constituir las macromoléculas o polímeros.

El microscopio electrónico revela, que los componentes de la célula bacteriana pueden ser divididos en dos grupos:

Componentes invariables, encontrados en todas las células procariotas y son esenciales para la vida: membrana celular ó citoplasmática, los ribosomas y la región nuclear.

• Membrana celular, también llamada citoplasmática o plasmática; rodea al citoplasma de la célula bacteriana donde están incluidas todas las estructuras y orgánulos vitales de la misma. Está compuesta principalmente por lípidos y proteínas. Tiene cuatro funciones principales:

1. Actúa como orgánulo limitante, ya que es posible existir bacterias sin pared, pero no pueden sin membrana, porque pierden su integridad.

2. Permite el paso de los nutrientes hacia el interior de la célula y la excreción de los productos de desecho.

3. Es el lugar donde se biosintetizan determinados constituyentes celulares de la pared y la cápsula.

4. En ella se localizan ciertas enzimas generalmente del metabolismo energético.

• Los ribosomas. Son los responsables del aspecto granuloso del citoplasma bacteriano, en las células que están en crecimiento activo, siendo orgánulos de gran importancia por su participación en la síntesis de proteínas, y se les denomina ribosomas porque son cuerpos que contienen ácido ribonucleico (ARN). Están compuestos por un 60% de ARN y un 40% de proteínas.

• Región nuclear (ADN). Al microscopio electrónico se ve como un área de débil contraste que contiene un delgado material fibrilar, pero que carece de una membrana definida. Estas delgadas fibrillas constituyen el ADN, que es el material genético de la célula y que es fundamental en los procesos de intercambio genético de las bacterias.

Componentes variables, encontrados sólo en algunas células, probablemente asociados a funciones especializadas. Aquí se incluyen: pared celular, flagelos, cápsula y capas mucosas, pelos o fimbrias, inclusiones citoplasmáticas, sustancias de reserva, endosporas. Estos serán vistos en la Práctica de Laboratorio Virtual.

• Flagelos, predominan en las bacterias bacilares y helicoidales, no estando presentes en los cocos.

Los flagelos se disponen de distinta forma en los diferentes géneros y especies de bacterias, característica que se toma como elemento para la clasificación de estas.

Los flagelos también están asociados al movimiento de los organismos que lo poseen. Además del movimiento activo, las bacterias pueden realizar un movimiento molecular o browniano sin dirección definida, debido al traslado de las moléculas de agua y su efecto en las partículas pequeñas en el medio líquido.

Los flagelos se fijan en la membrana celular y pasan al exterior a través de la pared celular.

La composición química de los flagelos ha sido determinada por varias investigaciones. Están compuestos por subunidades proteínicas. La proteína que forma los flagelos se conoce con el nombre de flagelina.

• Cápsula. Es la estructura más externa, un revestimiento viscoso, gomoso o mucilaginoso, de grosor variable desde una fracción de micrómetro (microcápsula) y hasta 10 µm ó más.

Las bacterias capsuladas son causantes de la formación de grandes acumulaciones gomosas, que causan trastornos en las industrias del azúcar, láctea, etc.

La composición química de la cápsula es variable; generalmente está constituida de polisacáridos y algunas de polipéptidos, siendo el agua su principal componente.

La propiedad de capsular es un carácter hereditario. Cuando la cápsula no aparece de forma ordenada, sino como una capa difusa, se le denomina capa mucosa.

Pared celular, tiene como función fundamental darle rigidez y forma a la célula. Está presente además de las bacterias, en actinomicetos, hongos, algas verde–azules, rickettsias y no la poseen las espiroquetas, mixobacterias y micoplasmas. Cuando se práctica la tnción de Gram, determina el carácter grampositivo o gramnegativo de la bacteria.

Paredes celulares bacterianas. Arriba: Bacteria Gram positiva. 1-membrana citoplasmática, 2-pared celular, 3-espacio periplásmico. Abajo: Bacteria Gram negativa. 4-membrana citoplasmática, 5-pared celular, 6-membrana externa,7-espacio periplásmico

• Endosporas. Tienen diferente localización en las bacterias bacilares.

Constituyen estructuras resistentes elaboradas por la célula bacteriana cuando existen condiciones desfavorables o adversas del medio ambiente, distinguiéndose los géneros bacterianos Bacillus y Clostridium los cuales tienen amplia distribución, especialmente en el suelo.

Son resistentes al calor y se asocian a los métodos de esterilización de medios de cultivo, alimentos y otros productos.

Una preparación de Bacillus subtilis mostrando las endosporas en verde

• Pelos o fimbrias. Este tipo de apéndice filiforme puede ser hallado en la superficie de bacterias gramnegativas. En las grampositivas no se ha detectado la presencia de estos apéndices, con la excepción del Corynebacterium renale, hallado en el tracto intestinal de las vacas.

También denominados cilios, se diferencian de los flagelos en que son más cortos y gruesos, de aproximadamente 7 nm de diámetro. Están dispuestos de forma perítrica en la célula. Tienen función de adherencia al organismo huésped. Están constituidos por la proteína denominada pilina o vellosina.

• Inclusiones citoplasmáticas y sustancias de reserva. Cuando se observan con el microscopio, muchas bacterias presentan gránulos, agregados y otras inclusiones en el interior de las células, que a menudo son tomados erróneamente por núcleos.

Generalmente las inclusiones tienen que ver con el almacenamiento de energía por la célula o los bloques estructurales y se pueden observar a menudo con el microscopio óptico –sobre todo si se tiñen- y con más precisión con el microscopio electrónico.

Entre los cuerpos de inclusión más comunes se tienen el ácido poli-ß-hidroxibutírico (PHB). También está el glucógeno y gránulos de polifosfato.

Pueden aparecer además, goticas de grasa (lípidos) y también gránulos de azufre.

Crecimiento y reproducción:

Se define como crecimiento al aumento en cantidad de los constituyentes y estructuras celulares.

En la mayoría de los microorganismos, el crecimiento de la célula es el producto de la división celular, lo cual determina el aumento del número de células. La multiplicación celular es una consecuencia del crecimiento en organismos celulares; la misma conlleva a un aumento en el número de individuos, dando lugar a una población o a un cultivo.

En las bacterias, el crecimiento y la reproducción son una misma cosa, pues decimos que una célula o una población bacteriana han crecido, cuando se ha reproducido ó multiplicado, es decir, se ha duplicado.

Esta división transversal constituye la forma típica de reproducción asexual en las bacterias, también denominada escisión o fisión binaria, escisión transversal o simplemente bipartición; la cual puede esquematizarse como sigue:

Una gran parte de los microorganismos entre los que se incluyen las bacterias, las algas unicelulares, algunas levaduras y una parte de los protozoos se multiplican por simple división transversal. En esta forma de división celular, los componentes de la célula madre se reparten equitativamente en las células hijas, por lo cual es imposible distinguir una célula de otra.

Tomando como punto de partida una sola célula bacteriana, el incremento de la población se realiza en progresión geométrica 1:2: 4: 8: 16: 32: 64

Existen diferencias en cuanto al crecimiento celular bacteriano y al de la población.

El crecimiento celular es aproximadamente lineal con respecto al tiempo, mientras que el de la población es exponencial. Este último es consecuencia del hecho de que cuando una célula se divide, cada célula hija produce dos nuevas células, de modo que en cada periodo divisional la población se duplica.

La reproducción puede variar su velocidad de multiplicación según la especie microbiana, la edad del cultivo, el medio de cultivo, temperatura, etc. Puede también demorarse el crecimiento y un retardo de la división celular cuando en el sustrato se encuentran sustancias nocivas como jabones, irradiaciones, penicilina, etc.

La velocidad de crecimiento exponencial se expresa generalmente como tiempo de generación o tiempo de duplicación, que es el tiempo que tarda la publicación en duplicarse. Este tiempo es variable y depende de muchos factores: la especie, el medio donde se desarrolla el microorganismo y otros.

Si representamos mediante un gráfico el crecimiento de la población se formará una curva hacia arriba, a un ritmo progresivo. Sin embargo cuando se representa el logaritmo de la célula resulta una línea recta, así:

Grafico: Velocidades de crecimiento representadas sobre escalas aritmética y logarítmica.

Los tiempos de generación varían en los microorganismos. Los más rápidos se duplican en 10 minutos y otros de 30 a 60. Sin embargo, existen algas y protozoos que tienen un tiempo de generación lento, de 24 horas o mas. Así la bacteria Clostridium perfringens emplea unos 15 minutos en duplicarse.

Entre las propiedades más comúnmente utilizadas como medida del crecimiento, están la masa celular y el número de células. Para uno y otro caso pueden emplearse diferentes métodos de determinación y constituyen datos de interés en investigaciones microbiológicas.

Curva de crecimiento bacteriano.

Cuando las bacterias encuentran medios que tienen condiciones favorables para su desarrollo, comienzan a crecer y a reproducirse.

Por su parte, cuando se inocula un medio de cultivo con células microbianas tomadas de un cultivo puro saturado, se observa que su reproducción está subordinada a determinadas regularidades.

Al conocer el número de células viables por mL periódicamente y calcular el logaritmo de dichos valores, se obtiene una gráfica donde se delimitan diferentes fases de crecimiento, de las cuales existen 4 fases fundamentales que determinan la curva de crecimiento:

• A: Fase de latencia, adaptativa, retardada o fase lag.

• B: Fase exponencial o logarítmica.

• C: Fase estacionaria o equilibrio.

• D: Fase descendente, decreciente o muerte.

• A) Fase de latencia: Se produce cuando se inocula una población microbiana en medio fresco.

Se caracteriza por la elaboración de enzimas adaptativas o adaptación de la bacteria al medio, por lo que el crecimiento no comienza de inmediato, sino después de cierto período de tiempo que puede ser breve o dilatado.

En esta fase se forman enzimas y metabolitos intermediarios que se van acumulando. Las células aumentan de tamaño y al final comienza la reproducción paulatinamente.

• B) Fase exponencial: En ella se sintetiza un nuevo material celular de forma constante, aumentando el número de bacterias en progresión geométrica, aumento que se mantiene hasta que comience el agotamiento de los nutrientes y la acumulación de sustancias tóxicas que inhiban el crecimiento microbiano.

En esta fase las bacterias tienen la máxima actividad bioquímica y baja resistencia al efecto ambiental.

• C) Fase estacionaria: Dada las dificultades presentadas en el sustrato por la falta de nutrientes y el incremento en la acumulación de sustancias tóxicas, ocasiona se detenga el crecimiento progresivo de la población y, aunque continúa la multiplicación, las cantidades de células nuevas serán iguales a las que mueren, observándose un equilibrio.

En esta fase se producen endosporas bacterianas como forma de resistencia a las condiciones adversas del medio.

• D) Fase descendente: Aquí, como resultado del agotamiento del sustrato y la acumulación de desechos se produce un descenso notorio de las células viables o capaces de reproducirse.

En esta fase la cantidad de células que nacen es menor que las que mueren y a medida que pasa el tiempo la reproducción disminuye y la muerte aumenta. Algunas células pueden permanecer vivas y continuar su metabolismo, aunque por lo general se presenta la lisis celular.

Es importante destacar, que la curva típica de crecimiento bacteriano mediante la reproducción asexual por bipartición es la que tiene lugar en un sistema cerrado, cuando se cultivan microorganismos IN VITRO, sin embargo en la industria se emplea el denominado CULTIVO CONTINUO de microorganismos, el cual se obtiene cuando se mantiene el crecimiento ininterrumpido mediante la renovación del sustrato, la eliminación de los desechos tóxicos y la sustracción de una parte de la población. Como ejemplo de cultivo continuo lo tenemos en las plantas de producción de levadura forrajera.

Otro aspecto que merece señalarse es el hecho de que si bien en las bacterias predomina la reproducción asexual, se han descubierto procesos de reproducción sexual por intercambio genético, mediante la conjugación bacteriana, que es un proceso de recombinación genética que implica el contacto célula-célula.

El proceso anterior ha sido demostrado en cultivos de laboratorio de Escherichia, Shigella, Salmonella, Pseudomonas y Vibrio.

Genética bacteriana:

La genética bacteriana estudia todo lo relacionado con los genes portadores de la información hereditaria y las formas de actuar y manifestarse.

Los microorganismos han hecho un gran aporte al desarrollo de la genética, al conocerse procesos de variabilidad y obtenerse mutaciones en las levaduras, así también fue identificado el ADN como el responsable de la transmisión de la herencia en las bacterias.

Las bacterias y los virus constituyeron un material de estudio de la estructura de los genes debido a su organización simple, su rápida reproducción y la facilidad con que puede lograrse en las mismas mutaciones inducidas y recombinaciones genéticas.

Esquema: Variabilidad en bacterias

Es reconocido el aporte de los estudios genéticos en los microorganismos al desarrollo de la Biología Molecular y la Genética en general.

Los procesos de mutación inducida tienen en la actualidad una amplia aplicación y se realizan constantes estudios en el campo de la Ingeniería Genética.

En la industria es cada vez mayor el empleo de microorganismos en la producción de alimentos, medicamentos, bioestimulantes, biofertilizantes, bioplaguicidas.

Para adentrarnos en el estudio de la genética bacteriana, es necesario establecer las bases para su conocimiento, es decir, definir aquellos términos que se utilizan en la misma.

• Cepa ó clon: Es una población de células genéticamente idénticas; por lo tanto un cultivo puro de un microorganismos es una cepa ó clon.

• Gen: Es un segmento genéticamente funcional de un filamento de ADN, que es capaz de transmitir caracteres hereditarios.

• Genoma: Es el conjunto o equipo completo de genes de un organismo.

• Genotipo: Es la dotación total de genes que posee la célula.

• Fenotipo: Es el conjunto total de caracteres morfológicos y fisiológicos de un individuo que están dirigidos por los genes. Por tanto, cualquier alteración en el genotipo se transmite al fenotipo

El genotipo de un cultivo se conserva relativamente constante durante el crecimiento; no obstante, si se produce algún cambio, éste será permanente y supone una alteración de los genes.

El genotipo determina la serie de caracteres de un organismo, pero esta "serie de caracteres" puede no ser la misma en todas las circunstancias ambientales. Lo que expresado de otra forma sería: el carácter que regula un determinado gen está sujeto a modificaciones transitorias por la influencia del medio.

El genotipo, pues, representa las capacidades potenciales totales de la célula, mientras que el fenotipo es la expresión observable de los caracteres dirigidos por genes.

En contraste con el carácter transitorio de las modificaciones fenotípicas, los cambios en el genotipo de una célula son mucho más estables y son hereditarios.

Las modificaciones genotípicas llevan consigo variaciones en el fenotipo, además de una alteración en el material genético.

Modificaciones fenotípicas. Tipos.

Son un cambio impuesto por el medio sobre los microorganismos que no implica una alteración genética.

Estas modificaciones no alteran el equilibrio normal de los procesos fisiológicos ni tampoco sus relaciones en lo fundamental con el medio ambiente.

Se originan por procesos de adaptación microbiana a las condiciones fluctuantes y poco prolongadas de las condiciones habituales del hábitat.

Entre los tipos se tienen:

• Modificaciones morfológicas.

• Modificaciones del cultivo

• Modificaciones de los caracteres fisiológicos y bioquímicos.

Modificaciones morfológicas: Estas se deben o son consecuencia de cualquier modificación en cuanto a la composición del medio, su estado físico, la temperatura de incubación, etc. Ej.; Capsulación, esporulación.

Modificaciones del cultivo: Son aquellas que se producen en la pigmentación o en la intensidad de la coloración de las colonias por efecto del ambiente.

Modificaciones de los caracteres fisiológicos y bioquímicos: Estas ocurren cuando una especie dada cultivada en ciertas condiciones puede no elaborar todas las enzimas que es potencialmente capaz de producir, mientras que el cultivo de la misma especie en otro medio diferente, o sobre un sustrato distinto, provoca la producción de enzimas diferentes o complementarias.

Modificaciones genotípicas. Tipos

Son los cambios permanentes en el material genético que pueden experimentar los microorganismos, transmitiéndose un carácter nuevo o diferente de la célula progenitora a las células hijas o descendientes

Entre los tipos se tienen:

• Mutaciones

• Intercambio genético

Mutaciones. Tipos

Son los cambios genéticos más frecuentes. El proceso de mutación puede definirse como la alteración súbita de un gen, la cual puede ser espontánea o inducida, y es heredada por las generaciones posteriores.

Las mutaciones bacterianas ocurren en condiciones de crecimiento normales, pero constituyen casos raros en relación con la población total.

Los mutantes inducidos pueden ser físicos como los rayos X y radiación ultravioleta y químicos como el ácido nitroso, hidroxilamina o cloruro de manganeso. Los mutantes espontáneos aparecen durante las condiciones normales de cultivo.

El agente que incrementa el índice de mutación se llama mutágeno o sustancia mutagénica.

Los organismos resultantes de una mutación son los mutantes.

Los tipos de mutantes o mutaciones son:

• Morfologicos.

• Nutricionales

• De virulencia, etc.

Mutantes morfológicos: Surgen cuando se producen variaciones en la forma de las colonias de bacterias. Las cepas lisas forman colonias brillantes y bien definidas, mientras que un mutante de dicha cepa, forma colonias mates y de aspecto rugoso, granuloso e irregular.

Mutantes nutricionales: Son generalmente los que presentan alguna diferencia con la produccion de enzimas por diversas vias biosintéticas.

Para identificar los mutantes nutricionales se utiliza la técnica de la siembra en réplica, en la cual se siembra el microorganismo en un medio que no contiene determinado nutriente. Las colonias del tipo silvestre crecerán normalmente, mientras que no lo harán las del mutante, que necesitan el nutriente para su desarrollo.

Mutantes de virulencia: Son los que aumentan su capacidad de infección o la disminuyen por el efecto de la mutación.

Ademas de los MUTANTES antes referidos existen otros, como los resistentes a: Plaguicidas. Antibióticos. Altas y bajas temperaturas, etc.

Intercambio genético. Tipos.

Ocurren por intercambio de material genético entre células microbianas.

En las bacterias pueden ocurrir tres tipos de cambios genotiipicos por intercambio genético, los cuales presuponen transferencia intercelular de sustancia genética de una célula donante a otra receptora.

Los tipos son: Transduccion. Transformacion. Conjugación.

Transduccion: Donde la transferencia de material genético se realiza a través de un virus bacteriano (bacteriófago o simplemente fago), con cuya ayuda la célula receptora puede adquirir nuevas propiedades enzimáticas, resistencia a antibioticos, virulencia, etc.

Aquí debe ocurrir primero una lisis bacteriana y luego una lisogenia (no lisis) de la nueva bacteria infectada.

Transformación: Aquí la transferencia de material genético tiene lugar, cuando se cultiva una cepa microbiana dada en un extracto de células muertas de otra cepa afin, la primera puede adquirir y luego transmitir, características genéticas de la segunda.

Conjugación: Es un proceso de recombinación genética que implica el contacto célula-célula, una de las cuales (el donador) transmite informacion genética a la otra (el aceptor).

A diferencia de la transformacion y la transduccion, en las cuales se transfiere una parte del ADN, aquí se produce una transferencia de gran parte del genoma. La conjugacion requiere de grandes densidades poblacionales =107 células/mL.

Importancia actual y futura de la genética bacteriana:

La existencia de la transducción, la transformación y la conjugación son métodos, que permiten operar sobre la constitución genética de los microorganismos, en especial de las bacterias, junto con la elevada velocidad de reproducción de éstas, han hecho de ellas un instrumento de trabajo tan útil para el bioquímico y el especialista en genética como para el microbiólogo.

Sistemática bacteriana:

La denominación sistemática constituye la ciencia de la nomenclatura. Los nombres científicos son definiciones abreviadas o descripciones de los organismos.

Para nombrar a las bacterias, se emplea el sistema binomial de nomenclatura, que se utiliza en general en Biología. Cada especie biológica aparece con un nombre latinizado, compuesto de dos palabras. La primera indica el grupo taxonómico de mayor categoría, el GÉNERO al cual sigue la ESPECIE particular de un género.

La primera palabra del género se escribe en letra inicial mayúscula, escribiéndose la de la especie con minúscula.

Se han desarrollado muchos sistemas de clasificación para las bacterias, basadas en sus propiedades culturales, tintoriales, bioquiímicas y morfológicas. Sin embargo, la más efectiva e inequívoca es la basada en el ADN.

Preguntas de comprobacion (Las bacterias).

• 1. Ubicación de las bacterias dentro de los cinco reinos.

• 2. Fases del crecimiento bacteriano en un sistema cerrado.

• 3. Variaciones fenotípicas. Definición y tipos.

• 4. Cambios genotípicos. Definición y tipos.

Tema I: Microbiología General

Conferencia No. 2

Virus

Contenido:

• Virus. Origen y naturaleza. Su estructura y composición química. Métodos de cultivo. Clasificación. Importancia agropecuaria.

• Rickettsias. Ubicación evolutiva. Características. Propiedades. Clasificación e importancia agropecuaria.

• Micoplasmas. Características y cultivo. Importancia agropecuaria.

• Los hongos. Distribución e importancia. Caracteres generales. Estructuras somáticas. Reproducción y estructuras reproductoras. Clases de importancia agropecuaria.

• Las levaduras. Distribución e importancia. Caracteres generales. Caracteres de cultivo. Reproducción de las levaduras. Clasificación. Levaduras industriales o cultivadas (verdaderas o naturales) y falsas. Sistemática general de las levaduras.

Objetivos: Que los estudiantes adquieran conocimientos relacionados con los caracteres principales, así como la clasificación e importancia agropecuaria de los virus, rickettsias, micoplasmas, hongos y levaduras.

DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS

Virus. Origen y naturaleza.

El eminente científico Iwanowski (1892) descubrió la primera enfermedad viral denominada mosaico del tabaco, la cual podía ser trasladada a plantas sanas utilizando el filtrado de la savia.

Los virus son considerados organismos animados o vivos e inanimados o muertos.

No parecen seres vivientes por no realizar metabolismo interno y depender de las células para crecer y, por otro lado, presentan una capacidad exclusiva de los seres vivos, que es reproducirse.

Los virus varían considerablemente en cuanto a tamaño, forma, composición química, escala de microorganismos que atacan, clase de daños celulares que ocasionan y rango de posibilidades genéticas. Todos los virus tienen tamaño submicroscópico, < 300 µm.

Muchos científicos que estudiaron a los virus durante las primeras décadas del siglo XX asumieron que ellos eran simplemente otra clase de microorganismos, que sólo diferían del resto en cuanto al tamaño. Los estudios de su comportamiento en el laboratorio, llevaron a la conclusión de que los virus:

• Son endoparásitos obligados de plantas, animales y bacterias (bacteriófagos)

• Sólo presentan un AN: ADN ó ARN.

• No realizan metabolismo interno.

• Sólo pueden reproducirse en el interior de células hospedantes.

• Poseen especificidad.

Todos los virus, incluso los fagos, tienen un huésped más o menos restringido.

Por ejemplo:

Los virus de las plantas y de los peces no pueden infectar las células de los mamíferos (según datos). Sin embargo, los virus de las plantas infectan en general los insectos, vectores y algunos animales infectan a los insectos. Los virus de la viruela, el sarampión y la polio infectan en general a las personas. Por otro lado, el virus de la rabia infectará virtualmente cualquier mamífero, pero ninguna planta o insecto. Entre los virus bacterianos un fago dado en general está restringido a una especie única de bacteria o incluso a un tipo especial único (denominado fagotipo) de esta especie.

En la naturaleza, los virus se transfieren por contacto inmediato o por medio de vectores. El material genético de los virus vegetales es el ARN, a diferencia de los bacteriófagos (virus bacterianos) que es el ADN.

La reproducción de los virus es imposible en medio de cultivo sintético.

En la cadena evolutiva, se considera a los virus como la primera forma de vida surgida en la tierra.

Estructura de los virus.

El virus consta de la siguiente estructura:

• El virión: Constituido por el AN (ADN o ARN) que está situado en el interior y está rodeado por una capa proteica que lo protege del medio externo. Constituye un material de carácter genético y es la porción infecciosa del virus, se sintetiza en el interior de una célula invadida como resultado de la reproducción y tiene la capacidad de seleccionar a la célula hospedante que va a invadir y parasitar.

• La cápsida: Es otro de los componentes de la estructura viral, es de composición o naturaleza proteica y recubre al AN, protegiéndolo de los efectos de las enzimas como las nucleasas.

Los componentes de la cápsida reaccionan con los receptores de las paredes celulares determinando la especificidad de los virus, además la proteína de la cápsida del virus tiene efecto antígeno, lo que induce a las células a producir anticuerpos específicos.

• Capsómeros: Constituyen las unidades morfológicas de composición proteica que en su conjunto forman la cápsida.

Están constituidos por 5 ó 6 monómeros o unidades estructurales formando anillos poligonales de cadena polipeptídica.

La nucleocápsida es el conjunto viral formado por el AN y la cápsida (capa proteica que lo protege)

Estructuras virales.

Virión. Partícula infecciosa del virus.

Bacteriófago. Virus bacteriano.

Composición química de los virus.

Como se aprecia en las figuras anteriores, los virus se componen de moléculas de ácido nucleico y proteína, que tienen la propiedad de poder existir aisladas o asociadas en cristales compuestos de millones y miles de millones de dichas moléculas.

Los virus más sencillos son moléculas de AN rodeadas por la cubierta protectora de proteína. Este AN puede ser de cadena simple o doble, carácter que sirve para su clasificación.

Los virus más complejos contienen nucleoproteínas y otros compuestos, como grasas, proteínas, hidratos de carbono y, en ocasiones, vestigios de metales y sustancias de tipo vitamínico.

Los virus bacterianos contienen una proteína particular en las fibras de la cola con que se fijan a la célula huésped.

Métodos de cultivo de los virus.

Para el cultivo de los virus en el laboratorio, por su característica de ser parásito obligado, se requiere de las células vivas de un organismo en crecimiento.

Entre los métodos más empleados se tienen:

• Embriones de pollo

• Plasma coagulado

• Cultivo de tejidos (para producir vacunas comerciales)

Embriones de pollo: Una de las primeras técnicas fue utilizando el embrión de pollo; en huevos fértiles de gallina con 5 – 12 días de incubación.

Plasma coagulado: En esta técnica se deja coagular la sangre y se inoculan los virus en el plasma, que contiene partes de tejido vivo.

Cultivo de tejidos: Constituye la más efectiva para la producción de vacunas comerciales y obtener virus en grandes cantidades en cultivo puro.

Para el conteo de virus en el laboratorio, puede hacerse de una forma directa mediante el uso del microscopio y con el ensayo en placas de Petri.

Clasificación de los virus.

Se siguen varios sistemas de clasificación. Una de las primeras clasificaciones dividía a los virus según el hospedante que invadía en:

• Virus de los animales.

• Virus de las plantas

• Virus de las bacterias (bacteriófagos)

Otra clasificación se aplicó según el tejido y órgano que afectaba en los mamíferos. También se tuvo en cuenta el tipo de enfermedad.

Estas clasificaciones resultaron arbitrarias e incompletas.

Los virus se agrupan en el Phylum VIRA. También se tiene de acuerdo al tipo de AN que portan:

• Ribovirus (ARN)

• Desoxivirus (ADN)

Importancia agropecuaria de los virus.

Los virus son perjudiciales porque causan enfermedades a las plantas y los animales, además del caso de los bacteriófagos que disminuyen el número de bacterias y actinomicetos del suelo.

Entre los virus de las plantas se tiene el del mosaico del tabaco (TMV).

En los animales se tienen enfermedades como la viruela, la rabia, la fiebre porcina.

En el caso de los humanos puede mencionarse el virus del dengue, que tanto daño ha causado; así como el de la influenza AH1N1 entre otros.

En las plantas, el control e inhibición de los virus es mediante el desarrollo de cultivos resistentes.

En el caso del hombre y los animales se emplean vacunas y además la observación de una rigurosa higiene.

Es importante también, el control de los organismos vectores, como el mosquito Aedes aegypti en los hogares, instalaciones y lugares públicos.

Preguntas de comprobación (Los virus)

• 1. ¿Cuáles son las cinco características principales de los virus?

• 2. ¿Por qué pueden considerarse organismos animados e inanimados?

• 3. Importancia agropecuaria de los virus.

Las rickettsias. Ubicación evolutiva.

Las rickettsias son microorganismos que tienen existencia intracelular estricta en los mamíferos, y que están asociadas en su ciclo con insectos chupadores de sangre. No obstante, en esta definición se debe ahora incluir, que las rickettsias pueden infectar a las plantas, pues algunas enfermedades que se creían eran virales u originadas por micoplasmas, se ha descubierto que son causadas por rickettsias.

No se conoce exactamente su naturaleza, pero biológicamente se consideran intermedias entre las bacterias y los virus, porque participan de caracteres comunes a ambos microorganismos.

Tienen cierta semejanza con las bacterias en su morfología, no son filtrables, se tiñen débilmente con los colorantes de anilina y son gram negativas.

Se parecen a los virus en que son parásitos obligados intracelulares que no crecen en los medios artificiales de cultivo exentos de células.

En la cadena evolutiva las rickettsias se ubican después de las clamidias y antes de los micoplasmas.

Características:

Las rickettsias tienen forma cocoide o de bastoncito corto y un tamaño de 0.3 – 0.7 µm de largo. Son gram negativas. Presentan gran pleomorfismo. Poseen cápsulas. No forman esporas ni son móviles. Se destruyen con facilidad por el calor, la deshidratación y los antisépticos corrientes. Se reproducen por fisión binaria.

Propiedades:

Las rickettsias que se han estudiado con más detenimiento –las del tifus y la fiebre Q– tienen composición química compleja, análoga a la de las bacterias; esto es, contienen proteínas, grasas (incluso fosfolípidos) y ácido nucleico, con proporción relativamente constante de ADN y cantidades variables de ARN. Las paredes celulares contienen aminoácidos. Poseen antígenos somáticos y capsulares.

Los métodos y técnicas para su cultivo en el laboratorio, son análogos a los que se utilizan para los virus.

Clasificación e importancia agropecuaria.

En la 8va. edición del Bergey's Manual (1974), las rickettsias son incluidas en la parte 18 dentro del orden rickettsiales, formada por 2 órdenes, 4 familias y numerosos géneros.

Las rickettsias más importantes y mejor conocidas son las que causan enfermedades en el humano, pero también se conoce la especie Cowdria ruminantium, que provoca una enfermedad de las ovejas, cabras y ganado vacuno, llamada corazón acuoso, con garrapatas como huéspedes intermediarios.

También las rickettsias se reportan como agentes causantes de enfermedades en los cultivos agrícolas entre las que se tienen: enanismo del retoño de la caña de azúcar, escoba de bruja de las plantas, clorosis del trigo y otras.

Preguntas de comprobación (Rickettsias)

1.- Similitudes de las rickettsias con las bacterias y los virus.

2.- Importancia agropecuaria de las rickettsias.

Los Micoplasmas. Características

Son microorganismos sin paredes celulares. Se les presta un interés evolutivo especial a causa de su estructura extremadamente simple.

Pueden presentar formas cocoides, filamentosas, de longitud variable y a menudo ramificadas y también esféricas. De las formas filamentosas que se asemejan a las producidas por los hongos, es que se deriva el nombre de micoplasmas.

Por carecer de pared celular, los micoplasmas se asemejan a los protoplastos.

Se les llama microorganismos de la pleuroneumonía, comúnmente denominados PPLO o micoplasmas, que fueron aislados del líquido pleural de bóvidos que padecían la pleuroneumonía.

Cultivo:

La forma de crecimiento varía en medios líquidos y en cultivos de agar.

En medios de agar las colonias toman la apariencia de un huevo frito, pues se forma un denso núcleo central, que se introduce en el agar y está rodeado de un área circular de color más claro.

La mayoría de los micoplasmas utilizan carbohidratos como fuente de energía, además de vitaminas, aminoácidos, purinas y pirimidinas.

Algunas especies son oxidativas y poseen el sistema citocromo, mientras que otras son fermentativas y producen ácido láctico como producto final de la fermentación de los azúcares.

Importancia agropecuaria.

Los micoplasmas pueden ser saprófitos, parásitos y patógenos.

Producen clorosis en las plantas, reverdecimiento de las flores, escobas de bruja, engrosamiento de las yemas, enanismo.

En los animales se ha reportado la especie Mycoplasma mycoides subp. mycoides como agente causal de la pleuroneumonía en el ganado.

También se han encontrado numerosas especies asociadas con una gran variedad de enfermedades de diversos órganos en el hombre.

Preguntas de comprobación (Micoplasmas)

1.- ¿Por qué se les denomina a los micoplasmas PPLO?

2.- Importancia agropecuaria de los micoplasmas.

Los hongos. Distribución

Estos organismos están muy difundidos en la naturaleza, ejerciendo profunda influencia sobre el medio en que viven.

Se encuentran en el agua, en el aire, en los restos vegetales, en los desperdicios de alimento y basura, en la piel del hombre y los animales y en el suelo. En este último, algunos desarrollan parte de su ciclo biológico (hongos invasores del suelo) y otros son permanentes en él (hongos autóctonos del suelo).

Importancia de los hongos

Los hongos juegan un importante papel en los lentos pero constantes cambios que tienen lugar en el medio, por su ubicuidad (en todas partes al unísono) y gran abundancia.

Son los responsables de muchas de las degradaciones de la materia orgánica, destruyen alimentos, fibras textiles, cueros, etc. Son patógenos y causan muchas enfermedades en los vegetales, el hombre y los animales.

Son la base de numerosos procesos industriales: fermentación del cacao, producción de ácidos orgánicos, preparación de vitaminas, enzimas y muchos antibióticos (penicilina), producción de bioestimulantes, biofertilizantes y bioplaguicidas.

Algunos hongos son comestibles como los champiñones y setas, que hacen las delicias de una buena mesa.

Actualmente los genetistas y los bioquímicos han descubierto que los hongos son importantes en el estudio de los procesos biológicos fundamentales.

Los hongos verdaderos (mohos) son generalmente filamentosos, mientras que las levaduras incluidas junto con los mohos en las clasificaciones de los hongos son unicelulares.

Caracteres generales de los hongos.

Constituyen un grupo de microorganismos carentes de clorofila, que se asemejan a las plantas verdes ya que tienen generalmente pared celular y son inmóviles, aunque algunos pueden presentar células reproductivas móviles.

Se reproducen mediante esporas. No poseen tallos, raíces, ni hojas y carecen de sistema vascular, que si está presente en los vegetales superiores.

Son generalmente filamentosos y multicelulares. Sus estructuras somáticas (no sexuales) tienen una ligera diferenciación, con algunas excepciones. Poseen núcleo verdadero con membrana nuclear definida (eucariotas).

Los filamentos que constituyen el cuerpo o talo de los hongos aumentan de tamaño por crecimiento apical, lo que los diferencia de las bacterias. Estos filamentos pueden ser septados o aseptados (cenocíticos). El conjunto de hifas constituye el micelio.

Los hongos, como carecen de clorofila, toman su energía y su alimento infectando organismos vivos y viviendo como parásitos, o atacan materia orgánica muerta y viven como saprófitos. Es decir, tienen nutrición heterotrófica. Cuando el hongo sólo pueden vivir sobre seres vivos, se dice que es parásito obligado. Cuando puede vivir indistintamente sobre seres vivos o sobre materia muerta, se llama saprófito facultativo.

Es importante conocer las anteriores modalidades de vida de los hongos, cuando se trata de controlar las enfermedades vegetales.

Estructuras somáticas.

Desde el punto de vista morfológico podemos considerar que un hongo típico posee en su estructura dos elementos fundamentales: las partes vegetativas y las reproductoras.

Dentro de la Práctica de Laboratorio Virtual visualizaremos los tipos de hifas somáticas de los hongos.

Como ya habíamos apuntado, las hifas somáticas pueden ser: cenocítica (no septada) y septada.

Hifas somáticas. A. hifa cenócitica (aseptada). B. Hifa septada.

Muchas partes de los hongos tienen capacidad potencial de crecimiento y un fragmento de ellos basta para originar un nuevo individuo.

Las estructuras reproductoras son diferentes a las estructuras somáticas y presentan una gran variedad de formas sobre la base de los cuales se clasifican los hongos.

Casi todos los hongos se parecen en su estructura somática.

En términos generales las hifas presentan diferenciaciones en cuanto a sus funciones. Cuando las hifas sirven para extraer de los diferentes sustratos las sustancias alimenticias necesarias para su nutrición, se denominan hifas vegetativas. Cuando las hifas están destinadas a dar origen a las células reproductoras y su contenido, reciben el nombre de hifas fértiles.

El micelio de la mayoría de los hongos es hialino (transparente), especialmente las hifas vegetativas. Algunas veces son coloreadas, pero el color es más o menos frecuente en las hifas externas.

Las hifas vegetativas son las que primero se desarrollan cuando un órgano de multiplicación encuentra condiciones para germinar, las cuales en contacto con el sustrato penetran en su interior especializándose, las cuales se nombran haustorios cuando sus funciones son de extraer las sustancias alimenticias y apresorios cuando sus funciones son de sostén o fijación.

Las hifas fértiles se identifican por poseer la estructura reproductora o cuerpos fructíferos.

De acuerdo con su origen filogenético, los distintos tipos de micelio fúngico se pueden clasificar en ocho:

• 1 Rizoidal monocéntrico

• 2 Rizoidal policéntrico

• 3 Hifal cenocítico

• 4 Hifal septado

• 5 Hifal con gemación facultativa

• 6 Gemación obligatoria

• 7 Pseudomicelio

• 8 Fíbula

Los tres primeros son típicos de hongos inferiores. El cuarto es característico de los hongos superiores. El último se presenta en los hongos Basidiomycetes de hifas delgadas y los restantes aparecen en las levaduras.

Reproducción y estructuras reproductoras

Los hongos pueden presentar reproducción sexual y asexual o vegetativa. Ambos tipos de reproducción se realizan por esporas. Las esporas de los hongos son muy variables en su forma, número de células, coloración, pared celular y en la manera como ellas se forman y donde se presentan. Pueden aparecer directamente sobre una hifa o estar contenidas en estructuras especializadas para su protección, a las cuales se les llama cuerpos fructíferos. Cuando se forman directamente sobre una hifa, a ésta se le denomina hifa fértil, la cual recibe distintos nombres especializados de acuerdo con el tipo de espora que ella porta y con la clase de hongo donde se presenta.

Algunas veces el hongo forma otro tipo de esporas, las cuales se producen por modificaciones o alteraciones que sufren en un momento dado las células vegetativas. A estas esporas se les llama talosporas o esporas formadas por fragmentación del talo.

Tanto en la reproducción asexual como en la sexual, el talo completo del hongo puede convertirse en una o más estructuras reproductivas, es decir, que nunca coinciden en un mismo individuo las fases reproductiva y somática. Los hongos que siguen este esquema se llaman holocárpicos (del griego holos, enteros y karpos, fruto). En otros hongos los órganos reproductivos se producen en una porción del talo, mientras el resto se mantiene en sus actividades somáticas. Estos hongos son llamados eucárpicos (del griego eu, verdadero y karpos, fruto). Por lo tanto las formas holocárpicas son menos diferenciadas que las eucárpicas y casi siempre son hongos más primitivos.

Reproducción asexual o vegetativa.

No involucra la unión de núcleos, células sexuales u órganos sexuales, o sea no hay diferenciación de fases nucleares. Constituye el estado imperfecto de los hongos.

Este tipo de reproducción es la más importante en la propagación de los hongos, pues se producen muchos individuos cada vez que ocurre, y se repite muchas veces en el año. En la reproducción sexual se producen menos individuos, a veces solamente uno, y ocurre una vez al año.

Entre las esporas asexuales se tienen:

• Esporangiosporas (son endógenas)

• Cuerpo fructífero: Esporangio

• Hifa fértil: Esporangióforo

• Tipos de esporas: móviles (zoosporas) e inmóviles (aplanosporas)

• Clases: Zygomycetes y Oomycetes

• Coniodiosporas (son exógenas)

• Hifa fértil: Conidióforo

• Tipos de esporas: Saccardo (1899) las clasificó en 7 tipos de conidios.

• Clases: Ascomycetes y Deuteromicetes.

• Artrosporas, se originan por separación de las células de las hifas septadas.

• Talosporas, formadas por fragmentación del talo.

Como tipos de cuerpos fructíferos asexuales:

• Picnidio

• Acérvulo

• Sinema o Coremio

• Esporodoquio

Entre los tipos de reproducción asexual:

• Escisión transversal

• Gemación

• Fragmentación del talo

• Producción de células germinativas

• Clamidosporas (resistentes y reproductivas)

Reproducción sexual

Es la reproducción principal de los hongos, también llamada estado perfecto. En toda reproducción sexual hay alteración de la fase nuclear, al unirse dos núcleos compatibles.

Fases de la reproducción sexual.

• 1- Plasmogamia: Unión de dos protoplastos, cuyos núcleos quedan dentro de la célula, pero sin unirse, o sea, apareados.

• 2- Cariogamia: Fusión de los dos núcleos que estaban apareados por la plasmogamia.

• 3- Meiosis: Aquí la célula se divide mediante la reducción del número de cromosomas, para formar núcleos haploides.

Los órganos sexuales de los hongos son llamados gametangios y pueden formar células sexuales diferenciadas llamadas gametos o contener uno o más núcleos o gametos.

Métodos de reproducción sexual.

Los métodos mediante los cuales los dos núcleos compatibles que pueden aparearse en el proceso de plasmogamia son:

• 1. Copulación planogamética.

• 2. Contacto de gametangios

• 3. Copulación de gametangios

• 4. Espermatización

• 5. Somatogamia

Tipos de esporas sexuales:

• Oospora (clase Oomycetes)

• Zigospora (clase Zygomycetes)

• Ascopora (clase Ascomycetes)

• Basidiospora (clase Basidiomycetes)

Tipos de cuerpos fructíferos sexuales: