apuntes de microbiologia

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CENTRO DE CIENCIAS BASICAS DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA

CUADERNO DE APUNTES DE AGROINDUSTRIAS

DR. ONÉSIMO MORENO RICO Aguascalientes, Ags., Enero de 2013

2 PROLOGO

Es del conocimiento de muchos maestros, sea cual sea la materia que ellos impartan en Ciencias Naturales, que es difícil encontrar un libro de texto, en este caso de Microbiología, que revise en forma exhaustiva varios de los temas incluidos en sus programas. Por lo tanto, para que los alumnos puedan acceder a toda esa información bibliográfica necesaria, tendrían que comprar varios libros, lo cual para muchos de ellos es difícil de realizar por el costo de los mismos. Es por esta razón que el autor de este Cuaderno de Apuntes de Microbiología decidió realizarlo, en forma muy modesta, con la finalidad de integrar esa información en un solo documento. Además, a pesar de ser una obra muy sencilla, el autor lo realizó con mucha dedicación y esfuerzo en razón a las actividades de investigación, extensión, auxiliar de administración, y otras comisiones que desempeña en el Centro de Ciencias Básicas de la Universidad Autónoma de Aguascalientes. Como se señaló en el párrafo anterior, este cuaderno es una recopilación de información que sobre la materia Microbiología tienen algunos libros de Microbiología General, traducidos al Español o en Inglés, y se basa y estructura semejante al libro de Pelczar, J.M., Redi, D.R., y Chan, E.C.S. 1998. Microbiología, Cuarta edición. Buena parte de la información de este Cuaderno es original y escrita por el mismo autor, pero mucha de la información recopilada, que incluye fotografías, dibujos, tablas e información escrita, fueron copiadas mediante un escáner, del libro antes señalado y de varios otros incluidos en la bibliografía del curso. De forma anticipada, pido a los estudiantes y lectores una disculpa por los errores ortográficos, de redacción, falta de información, y otros, que seguramente encontrarán en esta segunda versión del Cuaderno de Apuntes de Microbiología. Sin embargo, estoy seguro que la información contenida aquí, complementada con el libro de texto recomendado, será de mucho valor para los estudiantes. En realidad quiero señalarles que en este Cuaderno de Apuntes se encuentra la información que el autor considera apropiada para acreditar el curso. Los estudiantes, junto con el autor y maestro titular de la Materia Microbiología General, para alumnos de las carreras de Ing. Bioquímico, Agroindustrias y Agronomía, tienen que realizar el trabajo de mejorar la información escrita y gráfica de este cuaderno, sobre todo con el escrito, dibujos e imágenes originales, con la finalidad de, en el menor tiempo posible, lograr la formación de un buen libro de Microbiología.

Dr. Onésimo Moreno Rico Universidad Autónoma de Aguascalientes, Centro de Ciencias Básicas, Departamento de Microbiología, Teléfono y Fax (449) 910-8412

Agosto de 2012

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SOBRE EL DR. ONESIMO MORENO RICO

Nació en la ciudad de Monterrey, N. L. (1953), donde realizó sus estudios primarios, secundarios y preparatoria. Estudió la licenciatura en Biología en la Facultad de Ciencias Biológicas (FCB) de la Universidad Autónoma de Nuevo León, obteniendo el título de Biólogo el 22 de junio de 1977. El diploma de Maestro en Ciencias con especialidad en Fitopatología, se lo otorgó el Colegio de Postgraduados en Chapingo, México, el 3 de enero de 1980. El grado de Doctor en Ciencias, Especialista en Parasitología Agrícola, le fue otorgado por la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro el 10 de octubre del 2001. El Dr. Moreno-Rico realizó una estancia sabática y posdoctoral en The Agriculture and Agri-Food Saskatoon Research Centre en Saskatoon, Saskatchewan, Canadá, de octubre del 2001 a julio de 2002. El Dr. Moreno Rico fue profesor hora clase en la FCB de la UANL de julio de 1976 a diciembre de 1977 impartiendo las Cátedras Micología y Fitopatología. El Dr. Moreno-Rico tiene Reconocimiento y/o Apoyo a Profesores de Tiempo Completo con Perfil deseable, de 1997 al 2014, por el PROMEP de la SESIC. Además, ha sido miembro del SNI como Investigador Nacional Nivel I, de 2004 a 2006 y de 2011 a 2013. Finalmente, ha sido Catedrático-Investigador de Dedicación Exclusiva de la Universidad Autónoma de Aguascalientes, por 31 años, impartiendo las Cátedras de: 1. Microbiología General, para estudiantes de las carreras de Agronomía, Agroindustrias e Ingeniero Bioquímico. 2. Parasitología General, para estudiantes de Biología y 3. Fitopatología, para estudiantes de Agronomía y Biología. Portada La fotografía mayor corresponde a un escritorio o gabinete con un Microscopio Electrónico de Barrido. Un microscopio de este tipo se encuentra en el Depto. de Biología, Centro de Ciencias Básicas de la UAA. Encima de este, se encuentra una fotografía (tomada con este microscopio) de un alga diatomea. En el centro del escritorio se encuentra una fotografía de bacterias bacilares, gram negativas, de Xanthomonas campestris pv. Campestres, de cuya cápsula se obtiene la goma xantana. En la puerta izquierda del escritorio se presenta una fotografía de un microscopio compuesto de luz. En la puerta superior derecha del escritorio se presenta una representación de un virus parásito de bacterias llamado bacteriófago. En la puerta inferior derecha se presenta un dibujo del Virus Mosaico del Tabaco (VMT). En la parte inferior del escritorio, de izquierda a derecha, fotografía de Penicillum roqueforti hongo con el cual se elabora el queso del mismo nombre, fotografía de Rhizopus oryzae hongo con el cual se elabora la bebida alcohólica conocida como zake y fotografía de Ustilago maydis hongo que causa el Cuitlacoche o Huitlacoche del maíz, el ahora llamado “caviar mexicano”.

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INDICE PAGINA UNIDAD I. IMPORTANCIA E HISTORIA DE LA MICROBIOLOGIA. 1. MICROBIOLOGÍA 1.1 Ejemplos de microorganismos importantes para el hombre. 1.2 Microorganismos en la naturaleza. 1.3 Campos de la microbiología. 1.4 Historia de la Microbiología. 1.5 Microscopía.

8 8 9 17 22 23 28

UNIDAD II LOS ORGANISMOS PROCARIONTES

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A. LAS BACTERIAS 2.1.1 Forma y tamaño de las bacterias. 2.1.2 Estructura de las bacterias. Cápsula. Flagelos. Fimbrias (Pili ó Pelo). Pared celular. Membrana celular, plasmática ò citoplasmática. Mesosomas. Esporas ó Endosporas. Ribosomas. Plasmidios. Inclusiones citoplasmáticas.

36 36 38 38 39 40 41 44 44 44 47 47 48

2.2 REPRODUCCION ASEXUAL BACTERIANA. 2.2.1 Curva del crecimiento bacteriano. Fase de retardo. Fase de crecimiento exponencial. Fase estacionaria. Fase de muerte. 2.2.2 Conteo de microorganismos (bacterias, esporas de hongos, etc.). Método de dilución. Método de conteo directo. Filtros de membrana. Cámara de Neubauer. Método turbidimétrico.

49 50 50 50 50 50 51 51 52 52 53 53

2.3 VARIACIÓN GENÉTICA BACTERIANA. Conjugación.

54 55

5 Transformación. Transducción.

57 59

2.4 CULTIVO, TIPOS DE CULTIVO Y CONDICIONES PARA EL CULTIVO DE MICROORGANISMOS. Tipos de nutrición de las bacterias. Preparación de medios de cultivo. Tipos de Medios de Cultivo para Microorganismos. Condiciones físicas para el desarrollo de microorganismos.

60 61 64 65 67

2.5 AISLAMIENTO, CULTIVO PURO Y CARACTERISTICAS DE CULTIVO DE MICROORGANISMOS. Aislamiento de microorganismos. Preservación o conservación de microorganismos. Características de los cultivos de microorganismos.

70 70 75 77

UNIDAD III. EL REINO DE LOS HONGOS

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3. REINO FUNGI Características morfológicas. Estructuras especiales que forman los hongos. Reproducción de los hongos. Reproducción asexual. Reproducción sexual. Clasificación del Reino FUNGI

80 82 84 91 91 93 96

3.1 PHYLLUM ZYGOMICOTA, CLASE ZYGOMYCETES Importancia de Rh. nigricans y otras especies del mismo género. Ciclo de vida de Rhizopus nigricans.

97 100 103

3.2 PHYLLUM ASCOMYCOTA (ASCOMYCETOS) Ascas, ascosporas y ascocarpos. Ascogénesis. Clasificación de los Ascomycetes. Reino Fungi. Phylum Ascomycota. Ascomycetes Filamentosos A. Pyrenomycetes.

106 106 107 111

CLASE SACCHAROMYCETES, Orden Endomicetales. LEVADURAS. Importancia y concepto. Distribución y medios en que viven. Morfología y estructura. Reproducción asexual. Reproducción sexual. Ciclos biológicos. Clasificación y ejemplos importantes.

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115 115 117 118 121 122 124 125

6 Saccharomyces.

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PHYLLUM ASCOMYCOTA. D. DEUTEROMYCETES (Hongos imperfectos o asexuales) Introducción Estructuras somáticas Estructuras reproductivas Clasificación

134 134 136 136 139

3.3 PHYLLUM BASIDIOMYCETES Caracteres generales. Morfología, estructura y reproducción. Reproducción asexual. Reproducción sexual. Fructificación en la reproducción sexual. Ciclo de vida de Ustilago maydis. Ciclo de vida de Coprinus logopus.

141 141 142 146 147 148 150 150

UNIDAD IV. LOS VIRUS

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¿Que son los virus? Composición de los virus. Cuerpos de inclusión. Forma y tamaño de los virus. Clasificación de los principales virus con ADN que causan enfermedades en el hombre. Transmisión de virus. Purificación de virus. Uso de serología para identificar virus.

153 153 154 155

UNIDAD V. PRINCIPIOS Y CONTROL DE MICROORGANISMOS

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5.1 Generalidades del control de microorganismos. Términos usados en el control de microorganismos. Condiciones que influyen en la actividad antimicrobiana. Modo de acción de los agentes antimicrobianos.

162 162 164 164

5.2 CONTROL POR AGENTES FISICOS Principios y aplicaciones del calor. Calor seco, calor húmedo y Pasteurización. Refrigeración, congelación, deshidratación y congelación-deshidratación. Radiaciones. Ondas sónicas y ultrasónicas. Filtración.

166 166 166 169 170 173 173

157 158 160 160

7 5.3 USO DE AGENTES QUIMICOS PARA CONTROLAR MICROORGANISMOS. Propiedades de un desinfectante ideal. Grupos de agentes químicos.

174 175 175

5.4 ANTIBIOTICOS Y OTROS AGENTES QUIMIOTERAPEUTICOS.

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GLOSARIO.

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UNIDAD I IMPORTANCIA E HISTORIA DE LA MICROBIOLOGIA 1. MICROBIOLOGIA Es el estudio de los microorganismos y sus actividades, forma, estructura, reproducción, fisiología, metabolismo e identificación, como están distribuidos por la naturaleza, su relación con otros seres vivos, los efectos benéficos y perjudiciales que ejercen sobre los humanos y las alteraciones físicas que causan al medio. Todos los organismos o sistemas biológicos tienen en común las siguientes características: 1. Capacidad de reproducirse 2. La facultad de ingerir y asimilar sustancias nutritivas 3. La facultad de reaccionar a cambios del medio ambiente, lo que se conoce como irritabilidad. 4. Susceptibilidad de mutaciones Organismos vivos

Virus (Entes biológicos)

Reproducción Alimentación Excreción Reaccionan al ambiente (irritabilidad) Mutaciones

Replicación No hay alimentación No hay excreción No reaccionan al ambiente (no irritabilidad) Mutaciones

Los virus son entes biológicos que se encuentran en el umbral de lo inerte y de la vida y que, en general son parásitos obligados. En diciembre de 1991 los científicos Wimmer A., Molla A. y Paul A. publican que lograron multiplicar, con éxito, al virus de la polio en tubos de ensayo con células humanas muertas. La palabra virus, usada por primera ocasión por Pasteur, viene del latín veneno.

9 1.1 Ejemplos de microorganismos importantes para el hombre Es importante estudiar la microbiología ya que los microorganismos se encuentran en todo sitio y se viven interactuando con todo tipo de organismo vivo y con el mundo inanimado o inerte. Algunos ejemplos de cómo los microorganismos interactúan con organismos vivos son: a) como parásitos del hombre o animales domésticos las bacterias Escherichia coli (Figura 1. 1), Salmonella sp. (Figura 1.2) o Staphylococuus aureus (Figura 1.3), causando poco daño o hasta la muerte, b) como simbiontes, por ejemplo en el rumen de ganado bovino o en el intestino del hombre, donde ayudan a digerir los alimentos para ser absorbidos por el intestino, c) en la piel y órganos, en contacto con el ambiente, del hombre y animales ocupando nichos ecológicos y protegiéndolos contra otros microorganismos infecciosos, d) como control biológico de insectos se usa la bacteria (Bacillus turingiensis, Figura1.4) o se usan bacterias (Agrobacterium radiobacter,) contra otras bacterias (Agrobacterium tumefaciens Figura1.5) patógenas a las plantas, e) como patógenos de plantas cultivadas la bacteria Agrobacterium tumefasciens causa la agalla de la corona de las plantas, o la bacteria Xanthomonas campestres (Figura 1.6) pv. campestres que causa la nervadura negra de las crucíferas como brócoli, col, coliflor, col de Bruselas, etc. Al respecto, la cápsula de esta bacteria tiene xantanos, pigmentos amarillos que se usan en la industria de la confitería (elaboración de dulces) para darles color amarillo o anaranjado de origen natural.

Figura 1.1 E. coli.

Figura 1.4. Bacillus Turigiensis.

Figura 1.2. Salmonella spp.

Figura 1. 5. Agrobacterium tumefaciens

Figura 1.3. Staphylococcus aureus

Figura 1.6 Xanthomona campestres.

10 Por otra parte, en el suelo bacterias, hongos, Figura 1.7Humus del suelo protozoos, nemátodos y otros organismos fertilizan el suelo porque ayudan a desintegrar la materia orgánica en descomposición (humus) cortando, mediante enzimas digestivas, las macromoléculas a micromoléculas que pueden ser fácilmente absorbidas por las raíces de las plantas. Los microorganismos también forman parte de la cadena alimenticia por lo que, por ejemplo, las bacterias digieren materia orgánica, luego las bacterias sirven de alimento a protozoos, estos protozoos alimentan a protozoos más grandes, estos a metazoarios microscópicos como los rotíferos, esos rotíferos a nemátodos o crustáceos pequeños, estos a larvas de insectos, estas larvas a batracios como ranas, las ranas a serpientes, etc., etc.

Los microorganismos sirven al Figura 1.8 Elaboración de quesos, vino y pan por medio de microorganismos. hombre en la Agroindustria para elaborar alimentos. Por ejemplo, la levadura (hongo) de la cerveza, Saccharomyces cereviceae (Figura 1.9), sirve para fermentar y elaborar esta bebida y el pan. El hongo Rhizopus oryzae (Figura 1.10) sirve para elaborar el Zake, bebida alcohólica obtenida de la fermentación de arroz, utilizado por los japoneses. La bacteria Lactobacillus acidophilus se utiliza para elaborar la leche acidificada, las bacterias Streptoccocus lactis (Figura 1.11) y Leuconostoc citrovorum se utilizan para elaborar mantequilla. Para elaborar quesos, en el cuajado se pueden utilizar las bacterias Streptoccocus lactis o S. cremoris (Figura 1.12) cuando el cuajado es a no más de 38 ˚C ó Lactobacillus lactis (Figura 1.13), L. bulgaricus o L. helveticus cuando el cuajado se hace a altas temperaturas. El hongo Penicillum roqueforti se utiliza para la elaborar el queso roquefort y el azul, siendo añadidas al cuajado las esporas de este hongo. Para elaborar la leche búlgara se utiliza la bacteria Lactobacillus bulgaricus y para elaborar yogurt se utiliza L. bulgaricus (Figura1.14) o Streptococcus thermophilus (Figura 1.17). Además, se cultiva e industrializa al hongo Agaricus campestris (champiñón común Figura 1.18), a Pleurotas sp. (Figura 1.19) y a Russula sp. (Figura 1.20) El “carbón común”, “cuitlacoche” ó “huitlacoche” del maíz causado por el hongo Ustilago maydis (Figura1.21), también es muy apreciado como alimento por el pueblo mexicano.

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Figura1. 9. Sacharomyces cereviceae.

Figura 1. 11. Streptococcus lactis.

Figura 1. 13. Lactobacillus lactis.

Figura1. 10. Rhizopus oryzae.

Figura 1. 12. S. cremoris.

Figura 1. 14. Lactobacillus bulgaricus.

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Figura 1. 15. L. helveticus.

Figura 1. 16. Penicillum roqueforti.

Figura 1. 17. S. thermophilus.

Figura 1. 18. Agaricus campestris.

Figura 1. 19. Pleurotas sp.

Figura 1. 20. Russula sp.

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Figura 1.21. Ustilago maydis.

Los microorganismos, en la industria, también son Figura 1.22 Ácidos orgánicos. usados en la elaboración de diferentes ácidos orgánicos, Ejemplo: vinagre, ácido cítrico. pectinasas o antibióticos. Por ejemplo, para producir ácido fumárico se utiliza el hongo Aspergillus Níger (Figura 23) o A. wentii (Figura 1.24), para producir ácido giberélico se utiliza el hongo Fusarium moniliforme, para el ácido láctico se usa el hongo Rhizopus oryzae (Figura 1.10), para producir ácido glucónico se usa el hongo A. terreus (Figura 1.25) y para obtener pectinasas se utilizan los hongos A. wentii o A. aureus, en la producción de vinagre (ácido acético) se utiliza la bacteria Acetobacter sp. (Figura 1.26) Para la obtención del aminoácido lisina se utilizan las bacterias E. coli (Figura 1.1) y Enterobacter aerogenes, y para el aminoácido l-glutámico se usan varias especies de las bacterias Micrococcus (Figura 1.27), Arthrobacter (Figura 1.28) y Brevibacterium. También se pueden obtener antibióticos a partir de microorganismos. Por ejemplo, a partir del hongo Penicillum chrysogenum (Figura 1.29) se obtiene la penicilina G, a partir de los hongos Streptomyces nodosus se obtiene la Anfotericina B, de S. griseus se obtiene la Estreptomicina y la Griseofulvina, de Aspergillus fumigatus (Figura 1.30) la Fumagilina, de S. orientales la Vancomicina, de S. rimosus la Oxitetraciclina, de S. fradiae la Neomicina, de S. kanomiceticus la Kanamicina, de Cephalosporium sp. la Cefalosporina y de la bacteria Bacillus subtilis se obtiene la Bacitracina.

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Figura 1.23. Aspergillus niger.

Figura 1.25. A. terreus.

Figura 1.27. Micrococcus.

Figura 1.24. A. wentti.

Figura 1.26. Acetobacter sp.

Figura 1.28. Arthrobacter.

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Figura 1.29. Penicillium chrysogenum.

Figura 1.30. A. fumigatus.

Otros ejemplos de microorganismos importantes son los siguientes. El hongo Aschersonia sp. se utiliza para el control biológico de plagas causadas por insectos en cultivos de cítricos en los estados de Colima, Tamaulipas y Nuevo León, México. El hongo Claviceps purpúrea, llamado comúnmente “cornezuelo del centeno”, afecta a pastos silvestres y al centeno formando Esclerocios (Figura 1.32) en las espigas. Cuando el hombre ingiere estos esclerocios puede envenenarse, sufrir vasoconstricción de arterias y venas de las extremidades (dedos de manos y pies) que se gangrenan, e inclusive puede causar la muerte. La industria farmacéutica ha aprovechado los compuestos que causan esa vasoconstricción, ergotamina y ergonometrina, que se usan para controlar el sangrado menstrual o de parto de las mujeres. Los hongos Penicillum spp. y Aspergillus flavus son los principales hongos que destruyen a los granos almacenados de cereales, los cuales causan pérdidas económicas hasta de un 14 % de estos granos, en México. Rhizopus stolonifer (Figura 1.33) es un hongo que se desarrolla y echa a perder el queso, pan, mantequillas, mermeladas, papaya, camote, otros frutos etc., etc. El hongo Puccinia graminis es el causante de la “roya” o “chauixtle” de los cultivos de trigo, centeno, cebada, avena, etc., que anualmente causa Figura 1.32 Cornezuelo (esclerocios) del centeno producido por Claviceps purpúrea. pérdidas en la producción muy grandes en México y a nivel mundial. El hongo Phymatotrichum omnivorum, causante de la enfermedad conocida como “Pudrición Texana”, Figura 1.31Sección transversal de Claviceps purpúrea los círculos alrededor del borde de todo el cuerpo fructífero es el peritecio que contiene ascosporas.

16 causa la muerte a 2000 especies de plantas (cultivadas y silvestres) y es un habitante del suelo. El hongo Phytophthora capsici causa la “marchites” o “secadera” del cultivo de chile. Es un hongo habitante del suelo y en Aguascalientes y otros estados de la República Mexicana es un factor limitante de éste cultivo. La bacteria Pasteurella pestis (Figura 1.34), causante de la peste bubónica, es transmitida por una pulga. La bacteria Pseudomonas spp. (Figura 1.35) digiere el arsénico y ayuda a eliminarlo del agua residual que procede de la industria de la minería que utiliza este químico en la purificación del oro. La bacteria Clostridium tetani: causa el tétanos conocida como “mal de arco”, cuya toxina produce rigidez en los músculos. La bacteria Clostridium botulinum (Figura 1.36) causa la enfermedad conocida como botulismo cuando las personas ingieren alimentos enlatados y contaminados con la bacteria. Esta bacteria elabora el veneno más potente conocido en la naturaleza. Las bacterias Staphylococcus aureus (Fig1.3) y Streptococcus pneumoniae (Figura 1.37) causan de las enfermedades más frecuentes en animales y el hombre. La bacteria Propionibacterium acne causa el acne.

Figura 1.33. Rhizopus stolonifer.

Figura 1.34. Pasteurella pestis.

Figura 1.36. Clostridium botulinum.

Figura 1.35. Pseudomonas spp.

Figura 1.37. Streptococcus pneumoniae.

Por otra parte, el petróleo fue originado por sedimentos marinos formados por materia orgánica en descomposición por macro y microorganismos que efectuaron cambios bioquímicos para que se formara este combustible. Además, para encontrar zonas donde hay petróleo se utilizan microorganismos que detectan vapores de hidrocarburos (metano y etano). Estos microorganismos se cultivan en un medio sintético al que sólo le faltan compuestos de carbono por lo que sólo se desarrollarán en presencia de metano y etano. Si los microorganismos se desarrollan sugiere que en el lugar hay mantos petrolíferos.

17 Respecto a la importancia de la microbiología Waskman Salesman A. (1942) menciona: No hay campo del desenvolvimiento humano, ya sea en la industria, en la agricultura, en la preparación de alimentos o relacionados con la vivienda o el vestido, la conservación de la salud humana y animal o en la lucha contra las enfermedades, donde los microorganismos desempeñan un papel importante y con frecuencia fundamental (en la vida del planeta todos los organismos están relacionados con los microorganismos. 1.2 Microorganismos en la naturaleza. Se conoce que hay microorganismos que no tienen características para situarlos en el reino animal o vegetal. Por esta razón a estos organismos Haeckel E.H. (1888), zoólogo alemán, los ubicó en el reino Protista que incluía a bacterias, hongos, algas y protozoos. Por otra parte, a medida que se conocía más a los organismos se decidió agruparlos en dos categorías, los organismos procariontes (protistas inferiores) y los eucariontes (protistas superiores). Esta división se realizó en base a las diferencias presentadas en la Cuadro 1. En el observamos que las bacterias y algas verde azules pertenecen a los procariontes porque carecen de núcleo verdadero, mientras que algas, hongos, protozoos, plantas y animales pertenecen a los eucariontes por tener núcleo verdadero Sin embargo, Whitaker (1969) propuso otro sistema de clasificación de cinco reinos que (Figura 1.0) es el más ampliamente aceptado porque considera las relaciones evolutivas y es compatible con los estudios de bioquímica, genética y ultraestructura. Este sistema se basa en tres niveles de organización celular y en base a la evolución de organismos a tres tipos de nutrición: fotosíntesis, absorción e ingestión. En este sistema de clasificación los organismos procariontes pertenecen. Los microorganismos se encuentran en tres de los cinco reinos: Monera (bacterias y algas verde azules), Protista (microalgas, protozoos y hongos inferiores) y el reino de los Hongos. Recientemente se ha modificado esta clasificación y se señala que existe un nuevo reino llamado Chromista, formado por organismos anteriormente situados en el reino de los hongos.

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Las algas son organismos simples que pueden ser unicelulares o pluricelulares (con células iguales sin diferencia en estructura y función). Otras son más complejas, tienen clorofila y habitan en el medio acuático y húmedo.

Figura 1.38. Algas, las cuales pueden ser unicelulares o pluricelulares.

Las bacterias son organismos procariontes, unicelulares, que pueden agruparse en cadenas o en racimos de células iguales. Por lo común su multiplicación es por fisión binaria o bipartición.

Figura 1.39. Morfología de las bacterias.

Reino Chromista. En este reino se encuentran los Oomycetes, organismos similares a los hongos en razón a su cuerpo varía de unicelular a filamentoso y que anteriormente eran ubicados en el Reino de los Hongos. Los hongos son organismos sin clorofila, unicelulares o pluricelulares, formadores de esporas, que se reproducen sexual y asexualmente, y cuyo cuerpo (talo o soma), que generalmente es filamentoso, tienen paredes celulares formado por glucanos y quitina. Estos organismos pueden ser microscópicos como las levaduras o macroscópicos como los champiñones. Figura 1.40. Agaricus campestres o champiñón común.

19 Cuadro 1. Diferencias que hay entre las células procariónticas y eucariónticas Característica Grupos como unidad de estructura Tamaño del organismo Sistema genético: Localización Estructura del núcleo Estructura del núcleo

Sexualidad

Células procariontes

Células eucariontes

Bacterias, algas azul-verdosas

Algas, hongos, protozoos, Chromistas animales y plantas 1-2 por 1-4 nm o menos Mayores de 5 nm en anchura o diámetro Un solo cromosoma (Nucleoide, cuerpo Núcleo, mitocondrias, cromático o material nuclear cloroplasto No delimitado por membrana nuclear Delimitado por membrana nuclear No delimitado por membrana nuclear Delimitado por membrana celular Un cromosoma circular Uno o más cromosomas lineales El cromosoma no contiene histonas Los cromosomas no tienen histonas La división no es por mitosis División nuclear por mitosis No hay nucléolo Hay nucléolo Los genes relacionados funcionalmente Los genes relacionados suelen estar arracimados funcionalmente no están arracimados El zigoto es merozigóto (diploide parcial) El zigoto es diploide

Naturaleza del citoplasma y de las estructuras: Citoplasma fluyente Pinocitosis Vacuolas gaseosas Ribosomas

Mitocondrias Cloroplastos Estructura de Golgi Retículo endoplasma tico Vacuolas limitadas por membranas (verdaderas) Estructuras celulares exteriores: Membranas citoplásmicas

Pared celular Órganos de locomoción

No No Puede haber 70S, * distribuidos en el citoplasma

No No No No

Sí Sí No 80S,* Dispuestos sobre membranas en el retículo endoplásmico. 70S en mitocondrias y cloroplastos Sí Suele haber Sí Sí

No

Sí

Generalmente no contienen esteroles Contienen en parte la maquinaria respiratoria y, en algunos, la fotosíntesis

Contienen esteroles No realizan funciones respiratoria ni fotosíntesis

Peptidoglucano (mureína o mucopéptido como componente) Fibrillas simples

Carece de peptidoglucano Multifibrillas con "9+2" microtúbulos

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Figura 1.41. Diferencias entre células eucariotas y procariotas.

Figura 1.42. Sistema de clasificación de cinco reinos de organismos propuesto por Withaker.

21 La clasificación actualizada de los seres vivos se encuentra en la pagina se Sistema Nature http://sn2000.taxonomy.nl/ SYSTEMA NATURAE 2000

BIOTA VIRUS Virus ADN Virus ds Virus ss "DNA and RNA reverse transcribing viruses“ "DNA Reverse Transcribing Viruses“ "RNA Reverse Transcribing Viruses“ Virus ARN dsRNA viruses "negative stranded ssRNA viruses“ “positive stranded ssRNA viruses“ “Subviral agents" DOMINIO BACTERIA DOMINIO ARCHEA DOMINIO EUKARYOTA Reino PROTOZOOA Reino ANIMALEA Reino FUNGI Reino PLANTAE Reino CHROMISTA. El grupo incluye la gran mayoría de las algas cuyos cloroplastos contienen clorofilas a y c, así como varias especies sin pigmentos íntimamente relacionadas con ellas. Estos están rodeados por cuatro membranas que se supone que han sido adquiridos de una Rhodophyta.

Figura 1.43. Árbol filogenético de la vida.

22 1.3 Campos de la microbiología Para cada grupo de microorganismos hay un área especializada de la microbiología, esto es, se encuentra la Bacteriología (bacterias), Protozoología (protozoarios), Micología (hongos), Ficología (algas), Virología (virus), Parasitología (parásitos) y fitopatología (plantas). Además, se encuentran varios campos que comprende la microbiología: a) Microbiología médica; humana, veterinaria y fitopatología. b) Microbiología acuática; ríos, lagos, mares y océanos. c) Microbiología de agua y drenaje doméstico; agua potable, filtración microbiana de aguas residuales. d) Microbiología del aire; es el principal medio de transporte que tienen los microorganismos, este puede producir epidemias en los diversos seres vivos. e) microbiología de la leche; Rumiantes f) microbiología de los alimentos; fermentación, acidificación. g) Microbiología del suelo; descomposición de materia orgánica. h) Microbiología industrial; purificación de desechos tóxicos. i) Microbiología de los insectos; control biológico de plagas. j) Microbiología del espacio.

Figura 1.44.Usos de microbiología en medicina.

Figura 1.45. Enfermedades respiratorias causadas por microorganismos.

Figura 1.46. Pruebas de calidad de la leche.

Figura 1.47. Fabricación de pesticidas.

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Figura 1.48. Mares y océanos, áreas de la Microbiología acuática.

Figura 1.49. La Microbiología industrial trabaja en la purificación de los desechos tóxicos.

1.4 Historia de la Microbiología En el año 943, D.C. (época medieval), se tienen registros de que el hongo Claviceps purpúrea produjo más de 40,000 muertes humanas por envenenamiento. Los envenenamientos ocurrían cuando las personas consumían pan de centeno elaborado con semillas de centeno contaminadas con los esclerocios del hongo. El hongo al afectar a las plantas de centeno infecta a los ovarios, los destruye y en lugar de una semilla el hongo forma un esclerocio que tiene el veneno. Antonio Van Leeuwenhoek (1633-1723), inventó el primer microscopio que consistió de un solo lente o lupa pequeña y es el primero en ser reconocido de haber observado microorganismos. El colocaba una pequeña gota de agua con microorganismos en la punta de un tornillo frente a la lente de aumento y dibujó la forma y movimientos de los microbios que observó. El escribió cartas explicando sus experimentos, anexando sus dibujos, las cuales envió a la Real Sociedad de Londres.

Roberto Hooke (1665), fue el primer investigador que reporta haber observado células vegetales, específicamente células de corcho, y después de muchos estudios él propone la teoría celular. Esta teoría dice que todos los organismos están formados por unidades estructurales llamadas células.

Aristóteles (384-322 A.C.) y muchas personas de aquella época pensaba que los animales podrían generarse en forma espontánea a partir del suelo, plantas y a partir de otros animales diferentes y esta forma de

24 pensar influyo mucho hasta el siglo XVII. En aquel entonces se aceptaba como un hecho que los gusanos podían producirse por exposición de la carne al calor y al aire. Sin embargo Francisco Redi (1626-1697) comprueba que no hay generación espontánea de gusanos a partir de la carne al realizar el experimento siguiente: en un frasco de vidrio colocó un trozo de carne, en un segundo frasco colocó otro pedazo de carne pero a este lo tapo con gasa. Las moscas son atraídas por la carne y colocan sus huevos sobre la carne en el frasco destapado y sobre la gasa en el segundo frasco. De esos huevos salen los gusanos. Sin embargo, al descubrirse a los microorganismos los defensores de la teoría de generación espontánea usaron a estos microorganismos pensando que siendo tan pequeños esos miserables seres, puesto que se tenía que usar un microscopio para observarlos, no tendrían antecesores que los originaran. Así inició una lucha entre los científicos de aquella época por la defensa y destrucción de la generación espontánea de microorganismos.

En 1749 John Needham (1713-1781) experimentando con carne expuesta a cenizas calientes, observó la aparición de organismos que no estaban presentes al principio del experimento y llegó a la conclusión de que las bacterias se originaron a partir de la carne.

Aproximadamente por el mismo tiempo Spallanzani (17291799) hierve caldos de carne en redomas o frascos y después funde la boca del cuello del redoma y así el caldo no se vuelve turbio ni se corrompe, por lo tanto, el confirma que no existe el crecimiento o formación de microorganismos en forma espontánea. Estos resultado, confirmados en repetidos experimentos, no convencieron a John Needham, insistiendo este de que la presencia de aire era esencial para la generación espontánea de microorganismos, aire que Spallanzani no permitía entrar a sus redomas sellados herméticamente. Franz Schulze (1815-1873) el hizo pasa aire a través de soluciones ácidas antes de que este aire llegara a los redomas con caldo de carne previamente hervido. Estos caldos no generan espontáneamente microorganismos, no se vuelven turbios y no se corrompen Teodoro Schawan (1810-1882) hizo pasar aire a través de tubos calentados al rojo vivo, antes de que este aire llegue a los caldos previamente hervidos. Nuevamente él confirmo que no existe generación espontánea de microorganismos. Schroder y Von Dusch (1850), hicieron pasar el aire por un filtro de algodón antes de que este llegara a los redomas con caldo de carne hervido confirmando que no hay generación espontánea. Sin embargo los científicos que apoyaban la teoría de la generación espontánea de microorganismos decían que en este tipo de experimentos el aire era alterado y por lo tanto, los caldos no podían generar espontáneamente microorganismos.

25 Pouchet, en 1859, resucito el concepto de generación espontánea por última vez al publicar un extenso “estudio” sobre su existencia. Luis Pasteur (1833-1893) destruyó la teoría de la generación espontánea al inventar redomas con cuello de cisne, de tal manera, que el aire sin ser alterado llega al caldo de carne previamente hervido. El aire pasa muy lentamente a través del tubo de vidrio en forma de cuello de cisne, el polvo y microorganismos se quedan en la curvatura inferior del cuello. Así, el aire, que tiene contacto con el caldo de carne previamente hervido, llega estéril. En la actualidad los matraces que usó Pasteur para realizar este experimento se encuentran, estériles, en exposición en las vitrinas del Instituto Pasteur en Paris, Francia. Por otra parte, Luis Pasteur en 1876, inventó el procedimiento de pasteurización, por calor, para la eliminación de “fermentos malos” (bacterias) y permitir que vivan los “fermentos buenos” (levaduras) para la elaboración de vino de buena calidad. Además, el demostró que el agriado de la leche era causado por el crecimiento de microorganismos en este alimento.

Figura 1.50. Destrucción de la teoría de la generación espontánea mediante los dispositivos creados por A) Schwan, B) Schroeder y Von Dusch, c) Pasteur y D) Tyndall.

26 John Tyndall (1820-1893) realizó experimentos en una caja especialmente diseñada para probar que el polvo lleva gérmenes. Si el polvo no cae en el caldo estéril permanecerá libre de microorganismos por tiempo indefinido. José Lister (1878) realizó un cultivo puro de microorganismos de la leche por medio de la técnica de diluciones. Roberto Koch (1881) usó por primera vez tintes o colorantes en laminillas de vidrio para teñir y observar mejor a la bacteria el aire pasa muy lentamente a través de. Además él fue el primero en utilizar rodajas de papa como un medio de cultivo sólido para aislar o cultivar en forma pura a los microorganismos. El mismo fue el primero en utilizar gelatina como medio sólido para el cultivo de los microorganismos. También trabajó con la bacteria Bacillus anthracis, fue el primero en demostrar que un microorganismo fue el causante de una enfermedad en animales domésticos, creó los Postulados de Koch, los cuales son los siguientes: I. II.

III.

IV.

Una enfermedad se encuentra relacionado un microorganismo. Por ejemplo, B. anthracis es la bacteria que sólo causa la enfermedad conocida como ántrax. Hay que aislar al microorganismo sospechoso de causar una enfermedad, cultivarlo en un medio de cultivo artificial invitro, y hay que registrar las características del cultivo (forma, tamaño, coloración, aspecto, consistencia de las colonias) del microorganismo. Hay que inocular al microorganismo sospechoso en un animal o planta sano de la misma especie de donde se aisló. Después del período de incubación los animales, plantas u organismos inoculados deben de mostrar los mismos síntomas y enfermedad que el organismo donde se aisló este microorganismo sospechoso. Se debe de reaislar al microorganismo sospechoso, cultivarlo en medios de cultivos sintéticos in-vitro y debe tener las mismas características de cultivo, del que se asiló por primera ocasión.

Latour (1836). Fue el primero en descubrir la existencia de las levaduras. Martín (1867) propone una teoría que dice que el proceso de maduración de los quesos era semejante al de las fermentaciones alcohólica, láctica y butílica. Tyndall (1876) señaló que las bacterias que descomponen a los alimentos se pueden aislar del aire, de las sustancias que se adicionan a esos alimentos y también se pueden aislar de los envases. Von Genus (1895) fue el primero en realizar el conteo de las bacterias en la leche. Prescatt y Underwood (1895) señalaron la alteración del maíz enlatado como una consecuencia de un incorrecto tratamiento térmico. Schmidt – Nielsen (1902) emplearon por primera ocasión el término psicrófilo para designar A los microorganismos que crecen A 0°C. Richter (1912) empleó por primera ocasión el término postmófilo para las levaduras que crecen bien en un ambiente de elevada presión osmótica. Paul Ehrlich (1909) empleó el salvasan (arsfenamida) A base de arsénico contra la sífilis, enfermedad que puede ser mortal y que es causada por la bacteria Treponema pallidum.

27 Fleming (1929) descubrió la penicilina.

Intoxicaciones alimenticias: Gaertner (1888) aisló a Salmonella enterintidis de una carne que causó 57 casos de intoxicación. Van Emergen (1896) descubrió a la bacteria Clostridium botulinum. Linde, Turner y Thom (1926) informan por primera ocasión de intoxicaciones alimenticias por la bacteria del género Streptococcus. Anónimo (1960) por primera ocasión informa de producción de aflatoxinas en alimentos contaminados por el hongo Aspergillus flavus.

Conservación de alimentos. Swedish (1782) usó por primera ocasión el vinagre para el enlatado y conservación de los alimentos. Underwood y Kenself (1820), comenzaron en E.U.A., la producción comercial de alimentos enlatados. Grimgade (1855), en Gran Bretaña, inicio de la producción de leche en Figura 1.51. Conservación de los alimentos. polvo. Anónimo (1865), en E. U. A., comienza el uso de la congelación comercial del pescado. Anónimo (1880), en Alemania se inicia la pasteurización de leche en forma comercial. Spawn (1886), inventa procedimientos mecánicos para la deshidratación de frutas y verduras. Anónimo (1890), inicia la pasteurización comercial de la leche en E.U.A. Anónimo (1908), en E.U.A. se aprueba el benzoato sódico para la preservación de alimentos. Proctor (1943), por primera ocasión en E. U. A., utiliza radiaciones ionizantes para conservar los alimentos, principalmente carne de hamburguesa. Anónimo (1954), en Gran Bretaña, se aprobó el uso de antibióticos (nisina) para eliminar bacterias del género Clostridium de los quesos. Anónimo (1955), oficialmente se admite el uso de ácido ascórbico en la conservación de alimentos. Anónimo (1965), se usa la tetraciclina para conservar los pollos frescos y la oxitetraciclina se usa un año después con el mismo propósito.

28 1.5 Microscopía.

A

B

Figura 1.52. A) Microscopio electrónico de barrido y B) microscopio compuesto.

ELECTRONICO:

DE LUZ:

Usa fuente de electrones Condensadores magnéticos Muestras inertes Longitud de onda de 0.05 amstrong Aumentos de 2000 – 400, 000 X Costo aproximado $ 1,400, 000.00

Usa fuente de luz lentes muestras vivas o inertes luz visible de 1000-1500 X. $ 24,000.00

Microscopio, cualquiera de los distintos tipos de instrumentos que se utilizan para obtener una imagen aumentada de objetos minúsculos o detalles muy pequeños de los mismos. Microscopio óptico El tipo de microscopio más utilizado es el microscopio óptico, que se sirve de la luz visible para crear una imagen aumentada del objeto. El microscopio óptico más simple es la lente convexa doble con una distancia focal corta. Estas lentes pueden aumentar un objeto hasta 15 veces. Por lo general se utilizan microscopios compuestos, que disponen de varias lentes con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos microscopios ópticos pueden aumentar un objeto por encima de las 2.000 veces. El microscopio compuesto consiste en dos sistemas de lentes, el objetivo y el ocular, montados en extremos opuestos de un tubo cerrado. El objetivo está compuesto de varias lentes que crean una imagen real aumentada del objeto examinado. Las lentes de los microscopios están dispuestas de forma que el objetivo se encuentre en el punto focal del ocular. Cuando se mira a través del ocular se ve una imagen virtual aumentada de la imagen real. El aumento total del microscopio depende de las longitudes focales de los dos sistemas de lentes. El equipamiento adicional de un microscopio consta de un armazón con un

29 soporte que sostiene el material examinado y de un mecanismo que permite acercar y alejar el tubo para enfocar la muestra. Los especímenes o muestras que se examinan con un microscopio son transparentes y se observan con una luz que los atraviesa, y se suelen colocar sobre un rectángulo fino de vidrio. El soporte tiene un orificio por el que pasa la luz. Bajo el soporte se encuentra un espejo que refleja la luz para que atraviese el espécimen. El microscopio puede contar con una fuente de luz eléctrica que dirige la luz a través de la muestra. La fotomicrografía, que consiste en fotografiar objetos a través de un microscopio, utiliza una cámara montada por encima del ocular del microscopio. La cámara suele carecer de objetivo, ya que el microscopio actúa como tal. El término microfotografía, utilizado a veces en lugar de fotomicrografía, se refiere a una técnica de duplicación y reducción de fotografías y documentos a un tamaño minúsculo para guardarlos en un archivo.

Figura 1.53. Ejemplo de una fotomicrografía de un examen general de orina.

Los microscopios que se utilizan en entornos científicos cuentan con varias mejoras que permiten un estudio integral del espécimen. Dado que la imagen de la muestra está ampliada muchas veces e invertida, es difícil moverla de forma manual. Por ello los soportes de los microscopios científicos de alta potencia están montados en una plataforma que puede moverse con tornillos micrométricos. Algunos microscopios cuentan con soportes giratorios. Todos los microscopios de investigación cuentan con tres o más objetivos montados en un cabezal móvil que permite variar la potencia de aumento. Microscopios ópticos especiales Hay diversos microscopios ópticos para funciones especiales. Uno de ellos es el microscopio estereoscópico, que no es sino un par de microscopios de baja potencia colocados de forma que convergen en el espécimen. Estos instrumentos producen una imagen tridimensional. El microscopio de luz ultravioleta utiliza el rango ultravioleta del espectro luminoso en lugar del rango visible, bien para aumentar la resolución con una longitud de onda menor o para mejorar el detalle absorbiendo selectivamente distintas longitudes de onda de la banda ultravioleta. Dado que el vidrio no transmite las longitudes de onda más cortas de la luz ultravioleta, los elementos ópticos de estos microscopios están hechos con cuarzo, fluorita o sistemas de espejos aluminizados. Además, dado que la radiación ultravioleta es invisible, la imagen se muestra con fosforescencia (véase Luminiscencia), en

Figura 1.54. Microscópio de luz UV

30 fotografía o con un escáner electrónico. El microscopio de luz ultravioleta se utiliza en la investigación científica. .

El microscopio petrográfico o de polarización se utiliza para identificar y estimar cuantitativamente los componentes minerales de las rocas ígneas y las rocas metamórficas. Cuenta con un prisma de Nicol u otro tipo de dispositivo para polarizar la luz que pasa a través del espécimen examinado (véase Óptica: Polarización de la luz). Otro prisma Nicol o analizador determina la polarización de la luz que ha pasado a través del espécimen. El microscopio tiene un soporte giratorio que indica el cambio de polarización acusado por el espécimen. Figura 1.55. Microscopio petrográfico.

El microscopio en campo oscuro utiliza una luz muy intensa en forma de un cono hueco concentrado sobre el espécimen. El campo de visión del objetivo se encuentra en la zona hueca del cono de luz y sólo recoge la luz que se refleja en el objeto. Por ello las porciones claras del espécimen aparecen como un fondo oscuro y los objetos minúsculos que se están analizando aparecen como una luz brillante sobre el fondo. Esta forma de iluminación se utiliza para analizar elementos biológicos transparentes y sin manchas, invisibles con iluminación normal.

Figura 1.56. Microscopio de campo oscuro.

El microscopio de fase ilumina el espécimen con un cono hueco de luz, como en el microscopio en campo oscuro. Sin embargo en el microscopio de fase el cono de luz es más estrecho y entra en el campo de visión del objetivo, que contiene un dispositivo en forma de anillo que reduce la intensidad de la luz y provoca un cambio de fase de un cuarto de la longitud

31 de onda. Este tipo de iluminación provoca variaciones minúsculas en el índice de refracción de un espécimen transparente, haciéndolo visible. Este tipo de microscopio es muy útil a la hora de examinar tejidos vivos, por lo que se utiliza con frecuencia en biología y medicina. Entre los microscopios avanzados se encuentran el microscopio de campo cercano, con el que pueden verse detalles algo menores a la longitud de onda de la luz. Se hace pasar un haz de luz a través de un orificio diminuto y se proyecta a través del espécimen a una distancia equivalente a la mitad del diámetro del orificio, formando una imagen completa. Microscopio electrónico La potencia amplificadora de un microscopio óptico está limitada por la longitud de onda de la luz visible. El microscopio electrónico utiliza electrones para iluminar un objeto. Dado que los electrones tienen una longitud de onda mucho menor que la de la luz pueden mostrar estructuras mucho más pequeñas. La longitud de onda más corta de la luz visible es de alrededor de 4.000 angstroms (1 angstrom es 0,0000000001 metros). La longitud de onda de los electrones que se utilizan en los microscopios electrónicos es de alrededor de 0,5 angstroms. Todos los microscopios electrónicos cuentan con varios elementos básicos. Disponen de un cañón de electrones que emite los electrones que chocan contra el espécimen, creando una imagen aumentada. Se utilizan lentes magnéticas para crear campos que dirigen y enfocan el haz de electrones, ya que las lentes convencionales utilizadas en los microscopios ópticos no funcionan con los electrones. El sistema de vacío es una parte relevante del microscopio electrónico. Los electrones Figura 1.57. Microscópio Electrónico. pueden ser desviados por las moléculas del aire, de forma que tiene que hacerse un vacío casi total en el interior de un microscopio de estas características. Por último, todos los microscopios electrónicos cuentan con un sistema que registra o muestra la imagen que producen los electrones. Hay dos tipos básicos de microscopios electrónicos: el microscopio electrónico de transmisión (Transmission Electron Microscope, TEM) y el microscopio electrónico de barrido (Scanning Electron Microscope, SEM). Un TEM dirige el haz de electrones hacia el objeto que se desea aumentar. Una parte de los electrones rebotan o son absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan formando una imagen aumentada del espécimen. Para utilizar un TEM debe cortarse la muestra en capas finas, no mayores de un par de miles de angstroms. Se coloca una placa

32 fotográfica o una pantalla fluorescente detrás del objeto para registrar la imagen aumentada. Los microscopios electrónicos de transmisión pueden aumentar un objeto hasta un millón de veces.

Figura 1.58. Microscopio electrónico de transmisión.

Un microscopio electrónico de barrido crea una imagen ampliada de la superficie de un objeto. No es necesario cortar el objeto en capas para observarlo con un SEM, sino que puede colocarse en el microscopio con muy pocos preparativos. El SEM explora la superficie de la imagen punto por punto, al contrario que el TEM, que examina una gran parte de la muestra cada vez. Su funcionamiento se basa en recorrer la muestra con un haz muy concentrado de electrones, de forma parecida al barrido de un haz de electrones por la pantalla de una televisión. Los electrones del haz pueden dispersarse de la muestra o provocar la aparición de electrones secundarios. Los electrones perdidos y los secundarios son recogidos y contados por un dispositivo electrónico situado a los lados del espécimen. Cada punto leído de la muestra corresponde a un píxel en un monitor de televisión. Cuanto mayor sea el número de electrones contados por el dispositivo, mayor será el brillo del píxel en la pantalla. A medida que el haz de electrones barre la muestra, se presenta toda la imagen de la misma en el monitor. Los microscopios electrónicos de barrido pueden ampliar los objetos 100.000 veces o más. Este tipo de microscopio es muy útil porque, al contrario que los TEM o los microscopios ópticos, produce imágenes tridimensionales realistas de la superficie del objeto.

Figura 1.59. Microscopio electrónico de barrido.

33 Se han desarrollado otros tipos de microscopios electrónicos. Un microscopio electrónico de barrido y transmisión (Scanning Transmission Electron Microscope, STEM) combina los elementos de un SEM y un TEM, y puede mostrar los átomos individuales de un objeto. El microanalizador de sonda de electrones, un microscopio electrónico que cuenta con un analizador de espectro de rayos X, puede analizar los rayos X de alta energía que produce el objeto al ser bombardeado con electrones. Dado que la identidad de los diferentes átomos y moléculas de un material se puede conocer utilizando sus emisiones de rayos X, los analizadores de sonda de electrones no sólo proporcionan una imagen ampliada de la muestra, como hace un microscopio electrónico, sino que suministra también información sobre la composición química del material. Partes del Microscopio Compuesto. 



Sistema óptico o OCULAR: Lente situada cerca del ojo del observador. Amplía la imagen del objetivo. o OBJETIVO: Lente situada cerca de la preparación. Amplía la imagen de ésta. o CONDENSADOR: Lente que concentra los rayos luminosos sobre la preparación. o DIAFRAGMA: Regula la cantidad de luz que entra en el condensador. o FOCO: Dirige los rayos luminosos hacia el condensador. Sistema mecánico o SOPORTE: Mantiene la parte óptica. Tiene dos partes: el pie o base y el brazo. o PLATINA: Lugar donde se deposita la preparación. o CABEZAL: Contiene los sistemas de lentes oculares. Puede ser monocular o binocular, etc. o REVÓLVER: Contiene los sistemas de lentes objetivos. Permite, al girar, cambiar los objetivos. o TORNILLOS DE ENFOQUE: Macrométrico que aproxima el enfoque y micrométrico que consigue el enfoque correcto.

Figura 1.60. Partes de un microscopio

34 Historia: La microbiología empezó cuando el hombre aprendió a pulir piezas de vidrio y a combinarlas para lograr amplificaciones lo bastante grandes para poder ver los microbios. Existen microscopios simples y compuestos ya que esto varía de acuerdo al número de lentes con que cuenten. Los microscopios simples utilizan un solo lente y los microscopios compuestos utilizan dos o más lentes. El ocular y el objetivo: son lentes separados por un tubo a una distancia tal que el oculador amplifica la imagen producida por el objetivo. La mayoría de los microscopios cuentan con tres lentes objetivos y cada uno proporciona una resolución diferente. El objetivo de bajo poder amplifica el objeto 10 veces, el objetivo de alto poder amplifica el objeto aproximadamente 45 veces y el objetivo de aceite de inmersión amplifica el objeto 97 veces. Como el ocular aumenta 10 veces, la resolución total combinada que se logra con cada objetivo es de 100, 450 y 970 veces respectivamente.

Figura 1.61. Oculares y objetivos.

La resolución es la capacidad de una lente para revelar detalles. Dicho con mayor precisión, es la capacidad de una lente, o de un sistema de lentes de revelar detalles estructurales estrechamente adyacentes, como si estuvieran separados y distintos. La resolución también recibe el nombre de poder de resolución o poder de separación de una lente o de un sistema de lentes. La resolución está restringida por dos factores: a) La longitud de onda de la luz. b) La abertura numérica de la lente. El microscopio posee dos controles que mueven el sistema óptico hacia arriba y abajo, lo cual nos sirve parra enfocar. El tornillo micrométrico mueve el tubo con rapidez y el tornillo micrométrico lo desplaza muy lentamente, el tornillo macrométrico permite mover el brazo del aparto para arriba o para abajo tanto como lo permita el engranaje, mientras que el micrométrico se limita a una cuantas vueltas y llega a su tope. El diafragma nos permite controlar la cantidad de luz que llega al sistema de lentes, ya que al cerrarlo se restringe el paso de luz hacia los lentes y al abrirlo aumenta la cantidad de luz. Lo más conveniente sería dejar fijo el microscopio en el banco o mesa de trabajo, cubierto con una funda para evitar el polvo cuando no se utiliza. La mesa que se vaya a utilizar debe ser estable para evitar molestas vibraciones de la muestra durante el examen. La posición ante el microscopio debe ser cómoda a una altura correcta. Figura 1.62. Tornillo macro y micrométrico.

35 Lo primero que se debe hacer es ajustar la luz. Tanto si dispone de una fuente de luz propia como de un espejo (es lo más normal), se mueve hasta que resulta iluminado todo el campo visual de forma intensa. Si el microscopio dispone de diafragma y condensador (solo lo tienen los más sofisticados) se ajustan hasta que la luz cubra todo el campo visual. Para realizar el enfoque hay una serie dada de operaciones que facilita y acelera el enfoque y evita al mismo tiempo que se estropee la preparación o el microscopio. El objetivo menor y más sencillo para el enfoque inicial es el 10 X, porque la mayoría de los microscopios poseen un tope que impide que esta lente oprima el portaobjetos. La mayor parte de objetivos de mayor aumento pueden bajarse completamente. Colóquese el portaobjetos en la platina y deslícese el tubo del cuerpo sobre la cremallera hasta que encuentre el tope o se aproxime al cubreobjetos, pero sin tocarlo. Luego, con el mando de enfoque aproximado, eleve el tubo hasta que la preparación quede enfocada. No se debe hacer bajar mientras se mira por el microscopio porque, si no hay tope, pueden causarse desperfectos.

Figura 1.63. El revolver del microscopio compuesto permite cambiar entre diferentes objetivos para realizar un enfoque más o menos detallado. El objetivo mayor por lo general es 100X y debe utilizarse con una gota de aceite de inmersión.

36

UNIDAD II. LOS ORGANISMOS PROCARIOTES LAS BACTERIAS 2.1.1 Forma y tamaño de las bacterias. Las bacterias son microorganismos unicelulares que pertenecen al reino procarionte que se caracterizan por presentar una pared celular que contiene peptidoglucano (conocido como mureína). Las bacterias pueden tener las formas siguientes: a) bacilos cuando su forma es la de una salchicha o bastón, b) Cocos cuando tienen la forma esférica, c) vibrio cuando tienen la forma de una salchicha o bastón curvo, d) espirilos cuando tienen forma de bastón alargado (filamento) y sinuoso y e) espiroqueta cuando los bastoncillos ó filamentos son a manera de un sacacorchos. Por otra parte, en el mismo reino se encuentran los Mollicutes, organismos procariotes caracterizados por la ausencia de pared celular y en donde se encuentran los organismos llamados fitoplasmas (figura 2.1) (u organismos semejantes a micoplasmas) y los espiroplasmas (figura 2.2).

Figura 2.1. Representación de fitoplasmas

Figura 2.2. Representacion de espiroplasmas

37

Figura 2.3. Formas que tienen las bacterias

Las bacterias tienen agrupaciones. Cuando los bacilos se agrupan formando cadenas a esta agrupación se llama estreptobacilo. Cuando los cocos se agrupan en pares se llaman diplococos, cuando se agrupan cuatro cocos se llaman tétradas, cuando se agrupan 8 cocos se llaman sarcinas, cuando se agrupan en cadenas de cocos se llaman estreptococos y cuando se agrupan formando a manera de racimos de uvas se llaman estafilococos (figura 2.4). En cuanto a su tamaño, los bacilos normalmente pueden medir de 0.5 – 1.0  X 2.0 – 5 micras (). Sin embargo, hay bastoncillos muy largos (filamentos) que miden 0.5-1.0 X 100 micras (). Los cocos pueden medir de 0.75 a 1.0  de diámetro. Las bacterias son tan pequeñas que en 1 cm3 de espacio puede caber 1 billón de billones de bacterias.

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Figura 2.4. Agrupación de las bacterias.

2.1.2 Estructura de las bacterias. Cápsula Es una cubierta mucilaginosa formada por las secreciones y excreciones bacterianas. Las secreciones normalmente lo realizan cuando tienen abundancia de nutrientes, mientras que las excreciones son sustancias orgánicas de desecho bacteriano. Esta cápsula está formada por polipéptidos, polisacáridos (como glucoproteínas, polialcoholes y aminoazúcares) y otras sustancias complejas. Como ejemplos de polisacáridos tenemos a la glucosa, ramnosa, galactosa, fructosa, ácido galacturónico, y dextran, entre otros (figuras 2.5 y 2.6). La función de esta cápsula es la de proteger a la bacteria, principalmente contra las condiciones adversas del ambiente externo (agua, aire, suelo, humedad) o el ambiente interno de otros organismos (hombre, animales ó plantas) a los que puede introducirse para causar una

39 enfermedad. Se ha observado que las bacterias que afectan animales domésticos, plantas cultivadas y al hombre son más infecciosas cuando ellas poseen cápsulas. Otra de las funciones es que la cápsula también sirve como fuente de alimento a la bacteria en condiciones adversas del ambiente. En la agroindustria, las bacterias que forman cápsula pueden causar problemas de obstrucción o taponamiento de las tuberías cuando estas bacterias crecen abundantemente en esos conductos. De la misma manera, las bacterias fitopatógenas pueden bloquear los haces vasculares de xilema y floema de las plantas y causar su marchites (por ejemplo, Xanthomonas campestris pv. campestris que causa la “nervadura negra” de las crucíferas).

Figura 2.5. Bacterias teñidas con tinta china, para diferenciar su capsula

Figura 2.6. Representacion de capsula en un bacilo.

Flagelos Son apéndices largos y flexibles que le confieren movimiento a las células bacterianas y cuyo movimiento es rotatorio y ondulatorio al mismo tiempo. Para poder apreciar la velocidad que adquieren estos organismos mencionaremos que la bacteria Spirillum serpens tiene una velocidad de 50 micras por segundo. Los flagelos están constituidos por una proteína llamada flagelina y tienen un diámetro de 10 A 20 nanómetros (nm) de grosor y es variable las micras de largo. Según la presencia (o no) y posición de los flagelos en las bacterias, éstas son llamadas: 1) Árticas si no tienen flagelos, 2) Monotricas si tienen un solo flagelo, 3) Anfitricas si tienen un flagelo en cada extremo de la bacteria, 4) Lofotricas bacterias con dos ó más flagelos en cada extremo, y 5) Peritricas cuando tienen muchos flagelos alrededor de todo el cuerpo bacteriano (figura 2.7).

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Figura 2.7. Clasificacón de bacterias por flagelos.

Fimbrias (Pili ó Pelo) Son filamentos cortos y rígidos formados por una proteína llamada pilina. Hay dos tipos de fimbrias, las somáticas y las sexuales. Las que se encuentran en mayor número son las fimbrias somáticas y en menor número las sexuales. Las fimbrias somáticas sirven para aumentar la superficie de adherencia de la bacteria a los objetos o cosas (partículas de polvo, pelo, cuerpo de insectos, hojas, raíces absorbentes, etc., etc.). Por otra parte, las fimbrias sexuales son más largas y flexuosas, sirven para que una bacteria llamada donadora o masculina entre en contacto sexual con otra bacteria llamada receptora o femenina. Las fimbrias sexuales no son sólidas, sino que tienen una luz interna (son huecas) cuyo diámetro es el preciso del grosor del cromosoma bacteriano. Por lo tanto, por su interior pueden pasar secciones de copias del cromosoma (ADN) bacteriano de una a otra bacteria. A este último fenómeno biológico se llama conjugación. (Figura 2.8)

Figura 2.8 Se observan fimbrias somaticas en la bacteria de la izquierda, y una fimbria sexual que conecta a la bacteria de la izquierda con la de la derecha.

41 Pared Celular. La pared celular de las bacterias puede medir, en grosor, de 10 - 25 hasta 100 – 250 nanómetros (nm) de grosor y representa entre un 10 y un 40 % de peso seco de la bacteria. Las principales funciones de la pared bacteriana son dos. Primero esta mantiene la forma característica de la célula bacteriana. Segundo, impide el estallido o explosión cuando por osmosis se introducen líquidos a las bacterias. También, la protege contra las condiciones adversas del ambiente, en la división celular bacteriana, la pared celular sirve como una base o primor dio para formar más pared celular, y sirve como un sitio de determinación antigénica, esto es, en ciertas partes de la pared celular sus componentes químicos inducen la formación de anticuerpos animales. La enzima lisozima (enzima que se encuentra en las lágrimas de los ojos), digiere ó desintegra la pared celular bacteriana. Cuando esto ocurre en las bacterias gram positivas a la célula resultante, que sólo tiene membrana pero no pared celular, se llama protoplasto. En las células gram negativas la célula resultante que tiene membrana celular y membrana exterior se llama esferoplasto. La composición de la pared celular se observa en la siguiente tabla. Uno de sus componentes es el peptidoglucano, también llamado mureína, el cual es un polímero formado por moléculas de N-acetilglucosamina alternado con moléculas del ácido N-acetilmurámico. Esas moléculas se encuentran unidas por un tetrapéptido: L-alanina, ácido D-glutámico, L-lisina y D-alanina. El péptido número 3 en esta cadena es la L-lisina que se encuentra en las bacterias gram positivas. Sin embargo, la L-lisina es substituida por el ácido diaminopimélico en las gram negativas. En las bacterias gram positivas el peptidoglucano forma una capa de 20 – 80 nanómetros (nm) de grosor y compone entre un 60 a 90 % de la pared celular. También presentan ácidos teicóicos (no presente en gram negativas) que son polímeros de ribitol unidos por enlaces fosfodiester. Las bacterias gram positivas también presentan en su pared celular polisacáridos tales como la manosa, arabinosa, galactosa, ramnosa, ácido galacturónico y glucosamina.

Tabla 1. Características de la pared celular de bacterias Gram positivas y negativas

Característica

Gram positivas

Gram negativas

Peptidoglucano

Capa gruesa

Ácidos Teicóicos Lípidos

Presentes Pocos

Capa delgada 10-20 % Ausentes Lipopolisacáridos

Membrana exterior

Ausente

Presente

Espacio Periplásmico

Ausente

Presente

Forma de la Célula Resultado de enzimas digestivas de pared Sensibilidad a tintes y antibióticos

Siempre rígida Protoplasto

Rígida o flexible Esferoplasto

Mucha

Moderado

La pared de las bacterias gram negativas es más delgada que la de las gram positivas, pero es más compleja. También tiene peptidoglucano pero este sólo forma un 10 – 20 % de la pared

42 celular, y el restante está formado por varios polisacáridos, proteínas y lípidos. Externamente a la pared se encuentra una membrana exterior, la cual es una típica membrana similar a las membranas celulares procariontes y eucariontes. Esta membrana exterior tiene lipopolisacáridos, también llamados endotoxinas, que son liberados sólo cuando la bacteria y la pared, son destruidas. El lipopolisacárido está formado por polisacáridos y por un lípido A, que es un glucosamino disacárido. Ente la membrana externa y pared celular se encuentra un espacio llamado espacio periplásmico, el cual es un área de una actividad metabólica intensa ya que en este espacio se encuentran muchas enzimas, que permiten la entrada de sustancias nutritivas e impide la entrada de sustancias tóxicas a la bacteria. Para poder observar bien la pared celular (y la membrana celular) debemos colocar a las células bacterianas en una solución de alta concentración de solución salada ó azucarada. Debido a presión osmótica elevada en el exterior, el agua del interior de las células bacterianas, por ósmosis, sale al exterior para tratar de equilibrar esa presión. Cuando Esto ocurre, la célula se deshidrata, y la membrana celular no puede estar unida a la pared celular despegándose de esta y observándose claramente ambas (figuras 2.9 y 2.10)

Fig. 2.7 Estructura de las bacterias Figura 2.9 Características de la pared celular de bacterias Gram positivas y negativas.

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Figura 2.10. Ultra estructura de la pared celular de bacterias gram positivas y negativas y alcohol-acido resistentes.

44 Membrana celular, plasmática ò citoplasmática. Tiene un grosor de aproximadamente 7.5 nm y está formada por una típica membrana de dos capas constituida por fosfolípidos y proteínas, igual a las membranas eucariontes. Las funciones de la membrana son: 1) Tiene una permeabilidad selectiva, esto es, permite la entrada de sustancias nutritivas la célula bacteriana e impide la entrada de sustancias tóxicas a la misma y viceversa. 2) En la membrana celular se encuentran todas las enzimas que permiten la respiración celular, aquí se realiza el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa con lo cual se obtiene energía de ATP mediante el transporte de electrones de hidrógeno siendo el último aceptor de estos el oxígeno para finalmente H2O. La membrana celular sirve como un sitio de depósito de enzimas y moléculas portadoras que funcionan en la biosíntesis del ADN bacteriano, polímeros del ADN y lípidos de membrana.

Figura 2.11. Estructura bacteriana

Mesosomas En años anteriores se observaba, en las fotografías tomadas al microscopio electrónico, que aparecían pliegues o invaginaciones de la membrana plasmática al interior de la célula bacteriana a los cuales se llamaron mesosomas. Se mencionaba que existían dos tipos de ellos: a) mesosomas de tabique, los cuales estos sirven para iniciar la formación de la pared celular en la división bacteriana. y b) mesosomas laterales, cuya función era la de respiración, al igual que el resto de la membrana citoplasmática. En años recientes se ha descubierto que los mesosomas son artefactos que producen las navajas de los ultra micrótomos al seccionar a las células bacterianas. Esporas ó Endosporas La espora o endospora es una estructura célular de resistencia, en forma esférica u oval, que se forma en el interior de la célula vegetativa bacteriana, principalmente cuando la célula bacteriana vegetativa se encuentra en condiciones adversas al ambiente. Las esporas

45 bacterianas tienen todos los constituyentes de una célula vegetativa bacteriana. Los géneros de bacterias que forman esporas son: Desulfotomaculum sp., Sporolactobacillus sp., Sporosarcina sp., Oscillospira sp. Bacillus sp,. y Clostridium sp. Las esporas tienen una pared celular muy resistente compuesta de ácido dipicolínico, peptidoglucano y calcio, lo cual le permite sobrevivir por largos períodos en un ambiente desfavorable a la vida de las bacterias Por ejemplo, las esporas de Bacillus anthracis pueden sobrevivir hasta por 20 años en el suelo. Para poder sobrevivir la espora se encuentra en vida latente o en forma de reposo debido a que no tiene agua en su interior. Cuando la espora vuelve a encontrarse en un ambiente apropiado absorbe agua y de su interior se forma una nueva célula vegetativa bacteriana que sale del interior de la espora al romper las paredes de esta. Sólo las bacterias gram positiva forman esporas (figura 2.12, 2.13 y 2.14)

Figura 2.12. Endosporas formados en bacilos

Figura 2.13. Endospora bacteriana

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Figura 2.14. Formación de la endospora o espora bacteiana.

47 Ribosomas Los ribosomas son organelos que flotan en el citoplasma y tiene la misma función que tienen los ribosomas de las células eucariontes, sintetizar proteínas. Estos organelos se unen con el ARNm para traducir su información para sintetizar proteínas. Los ribosomas tienen un coeficiente de sedimentación de 70s (Suedberg) (figura 2.15)

Figura 2.15. Ribosomas bacterianos.

Plásmidios Los plásmidios son cadenas circulares de ADN, pequeñas, ya que pueden tener una longitud de hasta una milésima del tamaño del cromosoma bacteriano de E. coli. Los plásmidios son muy importantes ya que en la conjugación que ocurre entre bacterias muchas veces copias de estos plásmidios son transmitidos a las células receptoras modificándolas genéticamente. Ente estas modificaciones puede estar la resistencia a antibióticos. Otro ejemplo importante lo tenemos en Agrobacterium tumefaciens, bacteria que causa la “agalla de la corona” de muchas plantas cultivadas. Esta bacteria tiene un plásmidio que tiene genes inductores de tumores (IT) los cuales inducen hiperplasia e hipertrofia de los tejidos de las plantas afectadas formando tumores. Mediante el uso de ingeniería genética, los investigadores han quitado los genes inductores del tumor, substituirlos por genes que dan resistencia a virus, bacterias, hongos, estrés hídrico, etc., introducirlos a la bacteria y esta a su vez introducirlos a células vegetales mediante cultivos de tejidos de plantas de las cuales se regeneran plantas que poseen resistencia a los patógenos ya señalados (figura 2.16)

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Figura 2.16 Plásmidos bacterianos.

Inclusiones citoplasmáticas 1. Gránulos de volutina, estos gránulos están formados por polimetafosfatos, y también le llaman gránulos metacromáticos. 2. Gotas de aceite, estas son formadas por el ácido –hidroxibutírico el cual se utiliza como fuente de reserva y de energía 3. Cromatóforos, son láminas de membrana celular que contiene pigmentos fotosintéticos como la clorofila C y B. Estos cromatóforos sólo lo tienen las células bacterianas fotosintéticas (figura 2.17)

Figura 2.17. Inclusiones citoplasmaticas

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2.2 REPRODUCCIÓN ASEXUAL BACTERIANA Las bacterias se pueden reproducir asexual y sexualmente. La reproducción asexual se conoce como fisión binaria o bipartición en razón de que la célula bacteriana, previa división del cromosoma bacteriano y otros componentes celulares, se divide en dos células “hijas”. Esta división celular inicia cuando se inicia la formación de una pared celular trasversal por el depósito de los componentes de pared en la parte media de la célula. La formación de una pared celular transversal y avanza desde la periferia de la célula bacteriana hacia el centro de la misma hasta realizar la separación en dos células. Al período de tiempo que transcurre desde que una célula origina a dos células se le llama tiempo de generación (figura 2.18)

Figura 2.18. Bipartición bacteriana, forma de reproducción asexual.

Tabla 2 . Tiempo de generación de algunos ejemplos de bacterias.

Microorganismo Escherichia coli Staphylococcus aureus Mycobacterium tuberculosis Treponema pallidum (sífilis) Lactobacillus acidophilus

Temperatur a ( °C) 37 37 37 37

Tiempo de generación 17 minutos 27 - 30 minutos 13 - 15 horas 31 horas

37

66 - 87 minutos

Medio de cultivo caldo caldo sintético testículos de conejo leche

50 2.2.1 Curva del crecimiento bacteriano Es interesante conocer cómo crece la población de microorganismos en un sistema cerrado como el que sería tubo de ensayo (con medio de cultivo), matraz o tanque de fermentación para la elaboración de vinos o cervezas. A continuación se presenta una Figura de como es esa evolución en la población microbiana.

Figura 2.19. Curva de crecimiento bacteriano.

1. Fase de retardo: Se llama así porque es el momento en el que se inoculan los microorganismos en medio de cultivo nuevo. Se observa que hay poco crecimiento o aumento en él numero de bacterias o microorganismos. Sin embargo, esto no quiere decir que las bacterias o microorganismos están en reposo, por el contrario, las células bacterianas se encuentran en actividad metabólica interna intensa preparándose para la división celular. 2. Fase de crecimiento exponencial.- En ella se observa que el crecimiento en número de bacterias o microorganismos se incrementa en forma rápida (exponencial), en razón de que hay abundancia de nutrientes en el medio de cultivo, hay poca competencia por los nutrientes y pocos desechos tóxicos bacterianos. 3. Fase estacionaria.- Como su nombre lo indica durante esta fase no hay aumento y/o disminución en él numero de bacterias o microorganismos. Esto es, en el medio de cultivo prácticamente hay el mismo número de bacterias ya que el número de las que son originadas por fisión binaria, es el mismo número de aquellas que mueren. 4. Fase de muerte.- Durante esta fase los nutrientes prácticamente se han agotado. Además, hay muchas substancias de desecho bacteriano tóxicas para las mismas bacterias o microorganismos en el medio de cultivo, por lo que las bacterias mueren en una forma exponencial o logarítmica similar a la fase 2, pero en sentido inverso.

51 2.2.2 Conteo de microorganismos (bacterias, esporas de hongos, etc.) Importancia. Microbiología del agua y alimentos, inoculación tanques de fermentación y plantas cultivadas, control biológico, etc. 1. Método de dilución.- Como su nombre lo indica, esta técnica de conteo de microorganismos se realiza diluyendo una muestra (leche, agua, jugo de frutas, refresco, etc., etc.) original en tubos con agua destilada estéril. Para esto, se preparan 4 a 6 tubos de ensayo con 9 ml de agua destilada estéril c/u. En condiciones asépticas (junto al mechero) y con el auxilio de una pipeta graduada estéril, se toma 1 ml de la muestra original, se coloca en el primer tubo con agua y se homogeniza agitando. Con esto tenemos una dilución 1:10. Nuevamente repetimos el procedimiento (en condiciones asépticas), pero ahora tomando 1 ml de suspensión del primer tubo y se coloca en el segundo tubo para obtener una dilución 1:100. Repetimos lo mismo con los tubos 3, 4, 5 y 6 obteniendo diluciones de 1:1000, 1: 10,000, 1:100,000 y 1:100,000. Asépticamente, tomamos 1 ml de c/u de los tubos y lo colocamos en cada una de seis cajas petri (una por dilución) estéril. A estas cajas les añadimos 20 ml del medio de cultivo agar nutritivo, a ± 45 a 50 ˚C. Se homogeniza la suspensión agitando con movimientos rotatorios en la mesa e incubamos a 37 ˚C por 48 horas. Posteriormente, contar las Unidades Formadoras de Colonias (UFC), utilizando un contador de colonias. Para obtener el número de UFC multiplicar el número de UFC X la dilución = número de bacterias por ml de la muestra original. La ventaja de realizar este tipo de conteo es que sólo contamos los microorganismos vivos que están en la muestra original (figura 2.20).

Figura 2.20 Técnica de diluciones para el conteo de bacterias y esporas de hongos.

52 2. Método de conteo directo.- Este método consiste en realizar un frotis de 0.1 ml, de la suspensión a analizar, en 1 cm² de superficie sobre una laminilla porta objetos. Posteriormente, se fija al calor y luego se tiñe con un colorante simple (cristal violeta), se enjuaga la preparación, se seca y se observa al microscopio. Posteriormente se saca él número de campos de observación que hay en 1 cm² utilizando el objetivo de 10 ó 100. Se obtiene el área A = r², dando aproximadamente 500 campos. Contar el número de bacterias que hay en 30 a 50 campos y posteriormente sacar el número medio de los mismos. Luego, se multiplica la media de los microorganismos por él numero de campos por 100 (porque la muestra fue de 0.1 ml) esto es igual al número de bacterias/ml. Aunque este procedimiento es más rápido su desventaja es que contamos tanto microorganismos muertos como vivos (figura 2.21)

Figura 2.21 Conteo directo de microorganismos.

3. Filtros de membrana.- Pueden ser diferentes tipos de filtros, por ejemplo, de nitrocelulosa. Estos se colocan en un recipiente conectado a una bomba de vacío, para filtrar diferentes soluciones en las que queramos contar microorganismos. Los microorganismos quedan atrapados en el filtro el cual colocamos sobre un medio de cultivo como agar nutritivo. Incubamos 48 h a 37 ˚C y posteriormente contamos el número de microorganismos que hay en un volumen (100 ml, 500 ml, 2000 ml, etc.) de la suspensión a analizar (figura 2.22)

Figura 2.22. Filtros de membrana utilizados para el conteo de microorganismos.

53 4. Cámara de Neubauer.- Se cuenta el número de bacterias o esporas de hongos que hay en los 5 cuadrantes principales de la cámara (cada cuadro tiene 16 cuadros pequeños) los cuales se encuentran en las cuatro esquinas y parte central de la cámara de Neubauer. Se obtiene un número promedio de estos cinco cuadrantes y el numero se multiplica por 50,000 (número estándar) y el resultado es él numero de microorganismos presentes en un ml de suspensión. (figuras 2.23 y 2.24)

a) Figura 2.23. Cuadrantes de una cámara Neubauer.

b) Figura 2.24 Modelos de cámara Neubauer

5. Método turbidimétrico.- Se utiliza éste método para medir la turbidez o turbiedad de un líquido para conocer la cantidad de microorganismos en una suspensión determinada. Esto se basa en que cualquier objeto o cosa (microorganismo) en suspensión se opone al paso de la luz (transmitancia) y esto se puede medir. Así, una suspensión de microorganismos con aproximadamente 106 a 107 células bacterianas por mililitro se verá turbio (figura 2.25). En realidad, la cantidad de luz difractada es proporcional a la masa de células presentes en la trayectoria de la luz. Para medir la cantidad de células microbianas se utiliza un colorímetro o un espectrofotómetro. La suspensión de células se deposita en una cámara clara (cubeta) de diámetro conocido, el instrumento mide la relación de intensidad de la luz incidente (I0) con la intensidad del rayo luminoso que sale de la cubeta (I) la densidad óptica del cultivo es proporcional a la densidad celular, log (I0/ I). Este procedimiento sólo necesita ser estandarizado, contando el número de bacterias/ml por otro método, y entonces, por ejemplo, podríamos tener: 30 % de transmitancia = 103 bacterias/ ml 60 % de transmitancia = 106 bacterias / ml. 90 % de transmitancia = 109 bacterias / ml.

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Figura 2.25 Método turbidimétrico para el conteo de microorganismos. Se puede usar un colorímetro o un espectofotómetro.

2.3 VARIACIÓN GENÉTICA BACTERIANA. Genéticamente las bacterias pueden variar de diferentes maneras: 1.- Mutaciones naturales o artificiales. 2.- Conjugación 3.- Transformación 4.- Transducción. La mutación es la forma de variabilidad genética natural que tienen todos los organismos (y microorganismos) en su cromosoma y que los hacen cambiar poco a poco a través del paso del tiempo (cientos, miles o millones de años), lo cual es la base de la evolución. Estos cambios pueden ser en alguna de las bases púricas o pirimídicas del ADN o en un grupo de ellas (figura 2.26).

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Figura 2.26. La mutación puede darse como un cambio en las bases nitrogenadas formadoras del DNA

Conjugación. Es la trasferencia genética de porciones o pedazos de copias del cromosoma bacteriano (ADN) de una bacteria donadora a otra bacteria receptora a través de las fimbrias sexuales. Esto es, las fimbrias sexuales sirven como un puente por donde pueden pasar genes. La conjugación fue descubierta en 1948 por Lederberg y Tatum. Además, ellos encontraron que no existen cruzas entre bacterias F+ con F+ ni F- con F-. Las bacterias tienen plásmidios que son cromosomas circulares (por tener un extremo inicial y uno terminal) pequeños que tiene el tamaño de una milésima parte del cromosoma bacteriano. En Escherichia. Coli al plásmidio que interviene en la conjugación bacteriana recibe el nombre de factor sexual ó factor F. Este plásmidio tiene cerca de 40 genes que tienen la información genética para que el plásmidio por si mismo se auto duplique (formando una copia) y para que la célula bacteriana que lo posee forme fimbrias sexuales. A la bacteria que posee un plásmidio F se le llama bacteria donadora o bacteria F+ ya que a partir de ella se transferirán porciones del genoma bacteriano a otra célula llamada bacteria receptora o F-, la cual no tiene plásmidio. El plásmidio o factor F se elimina cultivando las bacterias en medios de cultivo que contengan el colorante naranja de acridina A este fenómeno se le conoce como “curación”. Cuando ocurre la conjugación o unión de dos células mediante una fimbria sexual, se ha observado que el cromosoma circular bacteriano se separa y el extremo inicial queda cerca de la fimbria sexual. Sin embargo, antes de que inicie la síntesis de la copia del cromosoma bacteriano, primeramente se duplica el plásmidio pasando inmediatamente una copia de este a la célula receptora. Por esta razón, las células bacterianas receptoras (F-) al adquirir el plásmidio o factor F se convierten en bacterias F+ ó donadoras. Posteriormente, puede pasar la copia del cromosoma bacteriano. Sin embargo, la unión establecida por la fimbria es muy inestable ya que con cualquier movimiento o alteración en el medio de cultivo puede romperse esta conjugación. Por esta razón, en dado caso pase una copia del cromosoma de la bacteria donadora a la receptora, sólo pasan copias de secciones ó pedazos pequeños (pocos genes) de éste cromosoma bacteriano los cuales se combinan con los genes del cromosoma bacteriano.

56 En la conjugación entre estas células, la frecuencia de recombinación es baja por ser raro el que pasen secciones de cromosomas de una a otra bacteria Se ha estudiado que debe de haber entre 100,000 a 19, 000,000 de parejas de bacterias en conjugación para que en una de ellas (la donadora) ocurra la transferencia de un fragmento de ADN y recombinación genética. Esta es la razón por la que se mencione que después de la reproducción sexual las bacterias son parcialmente diploides. Se ha estudiado que para que pase toda una copia del cromosoma bacteriano es necesario que las células bacterianas estén unidas por la fimbria sexual durante 100 minutos. (Figura 2.27)

Figura 2.27 squema general de la conjugación bacteriana.

En la naturaleza, también existen bacterias Hfr (alta frecuencia de recombinación), las cuales se forman a partir de bacterias F+ cuando el plásmidio (que se encuentra en el citoplasma) se integra, incorpora o une al extremo final del cromosoma bacteriano. De igual manera, cuando el plásmidio se desincorpora o se separa del cromosoma bacteriano y pasa al citoplasma la bacteria Hfr vuelve a ser una F+. Se ha estudiado que como el plásmidio se une al extremo final del cromosoma bacteriano, cuando ocurre conjugación entre una bacteria Hfr con una F-, lo primero en pasar son secciones o pedazos de copias del cromosoma bacteriano de la bacteria donadora a la receptora. Se ha observado que en la conjugación entre estas bacterias, la frecuencia de paso o transferencia de genes (y que ocurra su recombinación) es alta, aproximadamente 1000 veces más que en una conjugación entre una F+ X F-. Esto es, debe de haber entre 100 a 19,000 parejas de bacterias en conjugación para que en una de ellas (la donadora) ocurra la transferencia de un fragmento de ADN y recombinación genética. Existe otro tipo de bacterias donadoras llamadas F’, estas bacterias se forman cuando el plásmidio se separa (desincorpora) del cromosoma bacteriano y se lleva con él una fracción ó pedazo del cromosoma bacteriano.

57 Se ha observado que hay conjugación entre diferentes géneros y especies de bacterias. Algunos ejemplos serian: Escherichia sp. con Salmonella sp., Escherichia sp. con Shigella sp., Escherichia sp con Serratia sp., Salmonella sp. con Serratia sp. Salmonella sp. con Vibrio sp. y Salmonella sp. con Shigella sp. Se conoce que después de la conjugación las bacterias receptoras pueden adquirir genes de resistencia a algún antibiótico, la capacidad de fermentación de algún azúcar, la producción de alguna vitamina, adquirir un pigmento, adquirir capsula, etc.etc. Transformación. La transformación es el cambio de las características (genéticas) de un microorganismo debido a la introducción, a través de la pared celular, de secciones o pedazos de ADN (cromosoma bacteriano) al interior de la célula bacteriana, los cuales proceden de células bacterianas que han sido destruidas (figura 2.29). La transformación fue descubierta por el médico Inglés Frederick Griffith (1928) cuando se encontraba trabajando con las infecciones causadas por un neumococo (bacteria que causa la neumonía) en ratones. En sus trabajos de experimentación él usó dos tipos de neumococos que inyecto a los ratones: 1) neumococos llamados III S que forman cápsula, colonias lisas y que son virulentos

Figura 2.28. A) Experimento de Griffith, B) Transformación de bacterias ya que se multiplican rápidamente, causan enfermedad y matan al ratón, y 2) neumococos llamados IIR que no forman cápsula y sus colonias son rugosas, no virulentos.

58 Figura 2.28. Este

investigador realizó los siguientes experimentos:

1. Inoculó a ratones neumococos IIIS virulentos, destruidos por calor. Después de algunos días los ratones no murieron. 2. Inoculó a ratones neumococos IIIS virulentos, vivos. Después de algunos días los ratones murieron. 3. Inoculó a ratones neumococos IIR no virulentos, vivos. Después de algunos días los ratones no murieron. 4. Inoculo en ratones una combinación de neumococos IIIS virulentos, destruídos por calor y neumococos IIS no virulentos, vivos. Después algunos días los ratones murieron. De estos ratones aislaron neumococos IIIS y IIR.

Con esto demostraron que bacterias IIR habían sido transformadas a IIIS de alguna manera y que por esta razón se multiplicaban y mataban a los ratones. Posteriormente, se descubrió que el responsable de la transformación fueron secciones pequeñas de ADN que llevaban los genes para que ocurriera esta transformación. Además se descubrió que estas secciones son de un tamaño de 2/100 el tamaño del cromosoma bacteriano y son llamados exogenotes. Estos exogenotes sólo pueden pasar la pared celular de las bacterias cuando estas son competentes o propicias para la transformación. Las bacterias son competentes cuando se encuentran al final de la fase exponencial de crecimiento.

Figura 2.29. Transformación bacteriana mediante un vector o fragmentos de DNA de una célula donadora.

59 Transducción. La transducción es una variación genética que pueden tener las bacterias debido a que un virus (bacteriófago o fago) transporta fragmentos de ADN bacteriano de una a otra bacteria. Esto es, un virus infecta a una bacteria A y después de destruirla se lleva una porción o segmentos de ADN (cromosoma) bacteriano. Luego, infecta a una bacteria B le transfiere el segmento de la bacteria A y ocurre recombinación genética. De esta manera, la bacteria B adquiere genes de otras bacterias (figura 2.30)

Figura 2.30. Bacteriófago a punto de romper la pared celular bacteriana para inyectar su genoma viral.

A los fagos que destruyen las células bacterianas inmediatamente después de introducirse a ellas se les llaman fagos virulentos o fagos líticos. En este caso, los fagos en forma inmediata genéticamente “gobiernan” el metabolismo bacteriano para que la bacteria construya fagos en lugar de los componentes celulares bacterianos. Por esta razón, las bacterias son consumidas y destruidas liberando a miles de fagos. A los fagos que no destruyen en forma inmediata a las bacterias, porque ellos (ADN) se incorporan al cromosoma bacteriano se les llama fagos temperados o atenuados. Al ADN de los fagos que se encuentra incorporado o unido al cromosoma bacteriano se les llama profagos. Las células bacterianas que poseen profagos se llaman lisogénicas porque están propensas a lisis. Las bacterias lisogénicas, al dividirse por fisión binaria, pasan a su descendencia los profagos. En ciertos momentos de la vida bacteriana y por efecto de las condiciones del ambiente, los profagos se desincorporan del cromosoma bacteriano y pasan a la fase lítica destruyendo a las bacterias (figura 2.31)

60

Figura 2.31. Esquema general de la transducción.

2.4 CULTIVO, TIPOS DE CULTIVO Y CONDICIONES PARA EL CULTIVO DE MICROORGANISMOS Para poder subsistir todos los organismos deben de obtener sus nutrientes y energía de alguna fuente en el ambiente natural. Por ejemplo, los organismos fotosintéticos (autótrofos) elaboran sus nutrientes usando agua, algunas sales minerales y capturado la energía radiante del sol mediante el uso de la clorofila. Otros organismos heterótrofos, tales como bacterias y hongos parásitos obligados, obtienen su alimento sólo a partir de las células o tejidos vivos de otros organismos. Si estos organismos también son capaces de alimentarse de células o tejidos muertos de los organismos son llamados parásitos ó saprófitos facultativos, y si sólo se pueden alimentar de tejidos muertos en descomposición se llaman saprófitos obligados. Sea cual fuere su forma de alimentación todos los organismos tienen que obtener elementos mayores o macronutrientes (O, H, C, N, P, K, S, Mg, Ca) y en menor grado elementos menores o micronutrientes (Fe, Bo, Mn, Zn. Cu, Mo, y Cl) para poder vivir.

61 Tipos de nutrición de las bacterias. En base a lo anteriormente señalado en la Tabla 3 se presentan una clasificación de las formas de nutrición que tienen los organismos. Tabla 3. Principales tipos de nutrición de las bacterias

Tipo Fototróficas Fotolitotróficas (Autotróficas) Fotoorganotróficas (Heterotróficas) Quimiotróficas Quimiolitotróficas (Autotróficas) Quimioorganotróficas (heterotróficas)

Fuente de energía para él desarrollo

Fuente de carbono para el desarrollo

Ejemplos de géneros

Luz

CO2

Chromatium

Luz

Compuestos orgánicos

Rhodopseudomonas

Oxidación de compuestos inorgánicos

CO2

Thiobacillus, Nitrosomonas, Nitobacter

Compuestos orgánicos Oxidación de compuestos orgánicos

Escherichia, Xanthomonas, Erwinia, etc., etc.

Como se señaló anteriormente, para poder cultivar un microorganismo autotrófico sólo se necesita un mínimo de sales minerales y agua para que puedan desarrollarse las bacterias autotróficas que oxidan el azufre. Esto significa que a partir de estos compuestos químicos simples estas bacterias pueden transformarlos a compuestos tales como carbohidratos, grasas, proteínas, ácidos nucléicos, vitaminas y otras sustancias complejas que forman sus componentes celulares Tabla 4). Tabla 4. Medio de cultivo de tipo autotrófico.

Azufre en polvo (NH4)2 SO4 KH2PO4 CaCl2 MgSO4.7H2O FeSO4 H2O CO2

10.00 gr 0.40 gr 4.00 gr 0.25 gr 0.5 gr 0.01 gr 1000. 00 ml

Un medio de cultivo como el anteriormente señalado se llama químicamente definido o sintético porque esta hecho con compuestos químicos conocidos con exactitud. Los organismos heterótrofos se han estudiado más que los autótrofos ya que son los que directamente o indirectamente benefician o afectan al hombre a los animales domésticos o a sus cultivos. Estos microorganismos utilizan medios de cultivos que contengan muchos compuestos complejos y que no son químicamente definidos, a estos medios de cultivo se les llama medios de cultivo no sintéticos (Tabla 5). Los medios de cultivo también se pueden clasificar, en base a

62 su consistencia, en: líquidos, semisólidos y sólidos. Los medios son líquidos si no se les agrega un compuesto gelificante o solidificante como gelatina o agar, son semisólidos si se les agrega 0.5 a 1 % de agar y sólidos si se les agrega 2 a 3 % de agar.

Tabla 5. Características de varios materiales que se usan como ingredientes en los medios de cultivo

Material Características Valor nutritivo crudo Extracto de Extracto acuosa de carne de res Contiene las sustancias solubles en agua de concentrado en pasta. tejidos animales, entre ellas carbohidratos, carne compuestos orgánicos nitrogenados, vitaminas solubles en agua y sales. Es el producto que resulta de la Fuente principal de nitrógeno orgánico: Peptona digestión de materiales proteínicos; por puede contener también algunas vitaminas y ejemplo, carne, caseína y gelatina, la algunas veces carbohidratos, esto en digestión del material proteínico se relación a la clase de material proteico efectúa con ácidos o enzimas; sirven digerido. para hacer medios de cultivo bacteriológicos, diferentes tipos de peptonas (dependiendo de la proteína usada y el método de digestión). Existen diferencias en las peptonas en cuanto a su propiedad para permitir el crecimiento bacteriano. Carbohidratos complejos obtenidos de Se usa como agente solidificante de los Agar ciertas algas marinas, procesadas para medios de cultivo, se disuelve en una eliminar sustancias extrañas. solución acuosa, gelifica cuando la temperatura baja de 45 °C; no se considera al agar como nutriente para las bacterias. Extracto de Es un extracto en solución acuosa de Es una fuente muy rica en vitaminas B, levaduras, se obtiene comercialmente en también contiene nitrógeno orgánico y levadura polvo. compuestos de carbono.

Algunos ejemplos de medios de cultivo para microorganismos heterótrofos son: Caldo nutritivo Extracto de carne Peptona Agua

3 gr. 5 gr. 1000 ml.

Agar nutritivo Extracto de carne Peptona Agar Agua

3 gr. 5 gr. 15 gr. 1000 ml.

63 Agar cuenta estándar Triptona Extracto Levadura Dextrosa Agar Agua

5.0 gr 25.0 gr. 1.0 gr. 15.0 gr 1.0 lt.

Este medio de cultivo se prepara Colocando 23.5gr en un litro de agua

Papa dextrosa Agar Papa Dextrosa Agar Agua

200 gr. 18 gr. 18 gr. 1 lt.

Figura 2.32 Caldo nutritvo

Caldo rojo de Fenol y Lactosa Peptona Cloruro de Sodio Rojo Fenol Rojo Fenol Lactosa

10 gr 5 gr 0.018 gr. 0.018 gr. 5 gr.

Este medio de cultivo se prepara colocando 20 gr. En un litro de agua

Jugo de tomate Agar: Tomate Carbonato de Calcio Agua Agar

200 gr. 7 gr 1 lt. 18 gr.

Figura 2.33 Agar nutritivo

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Figura 2.34 Caldo rojo de fenol y lactosa

Preparación de Medios de Cultivo 1. Pesar los ingredientes que componen el medio de cultivo. 2. Determinar el pH 7.0 del medio de cultivo. El pH se determina mediante indicadores como el papel tornasol o con potenciómetros. Un pH de 7.0 es donde se desarrollan bien todos los microorganismos. Sin embargo un pH de7.5 – 8 favorece mejor el desarrollo de las bacterias, y un pH de 5.5 - 6.5 favorece mejor el desarrollo de los hongos. 3. Colocar el medio de cultivo en un recipiente apropiado (tubos de ensayo, matraces, etc.). 4. Esterilización del medio de cultivo en olla de presión u autoclave. Esto e realiza a 121 ºC / 15 a 30 min. y 15 lb por pulgada cuadrada de presión. 5. En condiciones asépticas vaciar el medio de cultivo (a temperatura aproximada de 45 – 50 ºC ) en recipientes apropiados como cajas de petri.

65 Tipos de Medios de Cultivo para Microorganismos Los medios de cultivo se pueden clasificar en base a su función o aplicación en: 1. Enriquecidos: A estos medios de cultivo se les añaden componentes como sangre, suero, bilis, urea, extractos de tejidos animales o vegetales que proporcionan al medio de cultivo sustancias complejas que son nutritivas y apropiadas para el desarrollo del microorganismo. Ejemplos de éstos medios de cultivo para bacterias patógenas al hombre y animales domésticos son: infusión o agar cerebro corazón, agar sangre y agar urea, Agar bilis brillante, entre otros. Para microorganismos patógenos de los cultivos tenemos como ejemplos a: papa dextrosa agar, jugo de tomate agar, harina de maíz agar, durazno, agar, Avena agar, entre otros.

Figura 2.35 Agar Sangre.

2. Selectivos: Son medios a los que se les añade sustancias (carbohidratos, antibióticos, aminoácidos, colorantes, altas concentraciones de sal, alta concentración de algún ácido, etc.) que permiten el crecimiento de un grupo de microorganismos e impide el crecimiento de otros grupos de microorganismos (bacterias gram + y gram -, levaduras, hongos). Un ejemplo es un medio de cultivo al que como única fuente de carbono se le añade el azúcar maltosa, la cual permitirá permitir el desarrollo de microorganismos que puedan digerirla y asimilarla. Otros ejemplos de estos medios selectivos son: agar de eosina y azul de metileno el cual permite crecer a bacterias gram negativas como E. coli, Salmonella (figura 2.36), Shigella, etc., e impide el crecimiento de gram + como B. subtilis y Staphylococcus. Otro ejemplo es el agar nutritivo al que se le añade penicilina, con el cual se inhibe a bacterias gram + y se permiten que crezcan las gram . Otro ejemplo es acidificando un medio de cultivo (con ácido. Láctico o clorhídrico diluido) a un pH 5.5 – 6, con el cual sólo se permite desarrollar a muchas Figura 2.36 Salmonella en agar selectivo especies de hongos e inhibir el crecimiento de las bacterias sean gram + ó -.

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3. Diferenciales: Estos medios contienen sustancias químicas que nos permiten discernir entre diferentes bacterias de un mismo grupo por un determinado crecimiento o color de colonias bacterianas después de la siembra e incubación. Por ejemplo, en el medio Agar Eosina y Azul de Metileno se pueden desarrollar bacterias gram negativas como E. coli, Proteus, Salmonella, entre otras, pero en este medio de cultivo sólo las colonias de E. coli forman un color verde brillante metálico. Otro ejemplo es el Agar sangre en el cual podemos diferenciar diferentes si la bacteria Streptococcus que tenemos es o no Figura 2.37 Medio de EMB para E. coli β-hemolíticas, esto es, si destruyen en forma agresiva los glóbulos rojos que hay en el medio de cultivo. Las bacterias β-hemolíticas forman un halo (zona clara) alrededor de la colonia bacteriana, mientras que las no hemolíticas no forman este halo claro. Otro ejemplo lo tenemos en el medio B de King et al., el cual sirve para diferenciar si la bacteria fitopatógena del género Pseudomonas es del grupo fluorescente o no. Las colonias bacterianas del grupo fluorescente forman un pigmento que fluoresce cuando se coloca bajo una lámpara de luz ultravioleta (figura 2.37) 4. De prueba: Estos se utilizan para ensayos de vitaminas, aminoácidos, antibióticos que pueden ser usados por microorganismos o que puede inhibir a los mismos. También, se utilizan para probar desinfectantes, bactericidas o fungicidas contra los microorganismos. Además, para conocer si utilizan, fermentan o digieren azúcares como el manitol, dulcitol, arabinol, xilosa, lactosa, entre otros., si producen ácido a partir de estos u otros carbohidratos, si fermenta la urea, si producen ácido sulfhídrico, etc. 5. Para cuenta de bacterias y microorganismos: Son para realizar análisis cuantitativos de microorganismos en sustancias tales como leche, agua, jugos, alimentos agroindustralizados y otros, ejemplo el agar nutritivo o agar cuenta estándar (figura 3.38).

Figura 2.38 Agar nutritivo

6. Para caracterizar bacterias: Estos tipos de medios de cultivos se utilizan para determinar el tipo de crecimiento producido por los microorganismos así como la capacidad de los microorganismos para producir cambios químicos que nos ayudan a la identificación de los mismos. Como ejemplos tenemos al Agar almidón, para conocer si la bacteria produce amilasa o no; el medio de cultivo triple azúcar hierro agar que sirve para

67 conocer si el microorganismo utiliza, como fuente de carbono, tres azucares diferentes, si produce ácido a partir de ellos y si produce H2S. También, el agar urea es utilizado para conocer si la bacteria forma la enzima ureasa. Condiciones físicas necesarias para el desarrollo de microorganismos. Temperatura. Además de poner atención al medio de cultivo para un buen desarrollo de microorganismos, también hay que ponerle atención a la temperatura apropiada. Por ejemplo, los microorganismos que afectan al hombre y a los animales domésticos normalmente se cultivan incubándolos a temperatura semejante al del hospedante, 37 °C, a los que afectan a los vegetales cultivados se incuban a 20 – 30 °C, y a los que viven en aguas termales y en los geisers se incuban a 60 ó más grados centígrados. En base a la temperatura adecuada para el desarrollo de los microorganismos estos se clasifican en: a) Psicrófilos. Son microorganismos capaces de desarrollarse a 0 ºC o menos, aunque se desarrollan mejora entre los 15º y 20 ºC. Muchas de las bacterias encontradas en la Atlántida se encontraron desarrollándose a – 7 ºC, pero se desarrollaron en forma óptima entre 20 y 30 ºC. b) Mesófilos. Estos microorganismos se desarrollan mejor entre los 25º y 40º. En este grupo es donde se encuentran la mayoría de los microorganismos que causan problemas y beneficios en la agricultura, agroindustria, medicina humana, y medicina veterinaria. c) Termófilos. Se desarrollan mejor entre los 45º y 60ºC, Los límites de desarrollo de estos microorganismos se extienden al de los microorganismos mesófilos. A estos se les conoce como termófilas facultativas o euritermófilas. Otros microorganismos que pertenecen a este grupo se desarrollan mejor a temperaturas superiores de 60 ºC y se llaman termófilos verdaderos o estenotermófilos. Estos, normalmente se encuentran habitando en aguas termales y géiser (figura 2.39)

Figura 2.39. Aguas termales y geisers, hábitat de las bacterias termófilas

.

68 Necesidades de gas (O2): Según las necesidades de gas (CO2 y O2) los microorganismos se clasifican en: 1. Aerobios. Son microorganismos que necesitan O2 para un buen desarrollo. 2. Anaerobios. Son microorganismos que no necesitan O2, sino por el contrario, este puede llegar a destruirlos. 3. Anaerobios facultativos. Son microorganismos que pueden desarrollarse en presencia o no del O2. 4. Microaerófilos. Son microorganismos que solo se desarrollan en presencia de pequeñas cantidades de oxígeno (figura 2.40)

Figura 2.40. Zonas de desarrollo, dependiendo de si la bacteria es aerobia, anaerobia, facultativa, etc. Represntadas con la columna de winogradsky.

Respecto a los microorganismos anaeróbios se pueden realizar varias acciones para eliminar el oxígeno del medio de cultivo y/o ambiente de incubación de los microorganismos. 1. Uno de ellos es utilizar tioglicolato de sodio en los medios de cultivo. Este compuesto reacciona con el oxígeno eliminándolo del medio de cultivo.

69 2. Utilizar un sistema de anaerobiosis que consiste de un frasco de Brewer, en cuyo interior se coloca un sobre GasPak (figura 2.43). Cada sobre Gaspar contiene una pieza de papel filtro, una tableta de borohidrato de sodio, una tableta de bicarbonato de sodio con ácido cítrico. El instructivo indica donde cortar el sobre y añadir 10 ml de agua de la llave. El agua reacciona con las tabletas consumiendo el oxígeno y liberando CO2. También, al frasco se le puede conectar a una bomba de vacio para eliminar el aire y substituirlo por CO2 o una mezcla de CO2 y nitrógeno 3. Otro procedimiento es utilizar un frasco herméticamente cerrado al que se le coloca una vela o veladora encendida. Cuando el oxígeno es consumido por la combustión, liberando CO2, la flama se apaga (figura 2.41 y 2.42)

A)

B)

Figura 2.41 Bacterias anaerobias en un frasco con una, vela encendida.

Figura 2.42 Desarrollo de las bacterias en el medio de Cultivo liquido

2.43 Sistema GasPak de anaerobiosis.

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2.5 AISLAMIENTO, CULTIVO PURO Y CARACTERISTICAS DE CULTIVO DE MICROORGANISMOS Anteriormente se señaló que los microorganismos se encuentran prácticamente en todas partes del mundo. Así, los podemos localizar en todas las partes externas (e internas) del cuerpo del hombre, animales, vegetales, e inclusive de otros microorganismos, en el agua dulce, salada, salobre, en el suelo, etc., etc. Sin embargo, estas poblaciones son mezclas (cultivos mixtos) de muchas especies microbianas que se encuentran agrupadas en millones de bacterias, hongos, algas y protozoos. Por esta razón y con la finalidad de estudiar a los microorganismos hay que hay que separarlos (aislarlos), purificarlos y desarrollarlos en diferentes substratos nutritivos llamados cultivos. Los cultivos pueden realizarse en substratos naturales tal como rodajas de papa o en medios de cultivos sintéticos o no sintéticos. En estos medios de cultivo podemos observar que los microorganismos tienen diferentes apariencias o características de cultivo. Estas características ayudan a los microbiólogos a poder identificar y clasificar, mediante claves taxonómicas, a todos los microorganismos. Aislamiento de microorganismos Los aislamientos de microorganismos los podemos realizar a partir de los tejidos infectados y dañados del hombre, animales, vegetales, o bien, a partir de agua, suelo o de los alimentos agroindustralizados. Para el aislamiento de estos ejemplos de hongos y de bacterias fitopatógenas se realiza de la siguiente manera: 1. A partir del límite del avance de las lesiones, cortar varias secciones de tejido vegetal de aproximadamente 5 mm2, 2. Con el auxilio de una pinza de disección, colocar las secciones de tejido vegetal en una caja petri con hipoclorito de sodio (1 – 2 %) por 1 min. 3. Posteriormente, en condiciones asépticas, con las pinzas (previamente mantenidas en alcohol y flameadas) pasar las secciones de tejido vegetal a una caja petri con agua destilada estéril. 4. Secar las secciones de tejido pasándolas, con asepsia, a papel secante estéril y finalmente colocarlas (sembrarlas) en forma equidistante en cajas petri con un medio apropiado como papa-dextrosa agar, jugo de tomate agar, jugo V8 agar, etc. 5. Incubar los cultivos a temperatura de laboratorio durante 5 a 10 días. Después de este período, se observará que a partir de las secciones de tejido crecen filamentos de micelio de un hongo o masas de colonias bacterianas. 6. Finalmente, purificar al microorganismo. A partir de los alimentos agrícolas industrializados o no (harina, pan, queso, jamón, alimento enlatado), o a partir de muestras de agua, jugos, leche, etc., etc., se puede realizar una suspensión microbiana que contendrá una mezcla de microorganismos que debemos aislar (figura 2.44). Las técnicas para realizar esto son las siguientes:

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Figura 2.44. Aislamiento de microorganismos.

Estría en placa de agar (medio de cultivo) Con el uso de una asa bacteriológica y en condiciones asépticas, tomar una muestra de la suspensión con la mezcla de microorganismos y colocarla en una orilla de la placa de agar, medio de cultivo, contenido en la caja petri, Posteriormente, con cuidado y suavidad, deslizar (rayar) el filamento del asa sobre la superficie del medio de cultivo sólido contenido en cajas petri o tubos de ensayo. Hay diferentes procedimientos de realizar el aislamiento por estriado. a) El estriado se puede realizar en forma sencilla iniciando desde un extremo de la placa de agar y deslizando el filamento, en zigzag, hacia el otro extremo de la caja sin que las líneas se toquen. b) El estriado se hace en tres sectores: se inicia el estriado en un extremo de la caja, petri y se continúa en zigzag hasta la mitad de la caja petri. Posteriormente, se jira la caja petri 45 grados, se quema el filamento del asa, se saca una o dos líneas (estrías) que pasen por las anteriormente realizadas en el primer sector y luego se hace un estriado en un segundo sector hasta la mitad de la caja petri, cuidando no volver a tocar las estrías del primer sector. Finalmente, se vuelve a repetir lo mismo en un tercer sector de la caja petri con medio de cultivo. c) El estriado se puede realizar en forma de espiral. Esta se inicia realizando el estriado desde una orilla de la caja petri hacia el centro de la misma (figura 2.45).

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Figura 2.45. Estriado en 3 secciones de la caja de Petri.

Figura 2.40. Estriado en 3 secciones de la caja de Petri.

Cuando se raya en forma adecuada la superficie del medio de cultivo, las células microbianas quedan lo suficientemente separadas en algunas áreas de la caja de petri que permite asegurar que cada una de las colonias se desarrolle a partir de una sola célula microbiana y que no se junte con otras colonias. En el caso de las especies bacterianas que están agrupadas como los diplococos, sarcinas, estreptococos y estafilococos, las colonias se desarrollan a partir de un grupo de bacterias del mismo tipo por lo que representa un cultivo puro. Se dice que un cultivo es puro cuando se este se encuentra libre de cualquier otro microorganismo, esto es, un cultivo puro solo contiene una especie de microorganismo desarrollándose en un medio de cultivo contenido en un tubo de ensayo, caja petri u otro recipiente. Cuando en un cultivo hay al menos dos microorganismos este un cultivo mixto (figura 2.46).

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Figura 2.46. Diversas técnicas para el aislmaiento por estrías.

Técnica de dilución Para realizar esta técnica debemos contar con una serie de 5 a 6 tubos de ensayo de ensayo con 9 ml de agua destilada estéril cada uno. A partir de una muestra original (suspensión de microorganismos) contenida en un matraz o tubo de ensayo, y en condiciones asépticas, tomar (con pipeta estéril) 1 ml de la suspensión microbiana, colocarlo en el primer tubo y homogenizarlo, con lo cual tendremos una dilución de 1:10. Repetir la misma operación en el resto de los tubos con lo cual obtendremos diluciones de 1:100, 1:1000, 1:10,000, 1:100,000 y 1:1, 000,000, respectivamente. Tomar 1 ml de la suspensión de 1:10 y colocarlo, asépticamente, en el interior de una caja petri estéril y vacía. Repetir la misma operación para el resto de los tubos, usando una caja petri para cada uno de ellos. A cada caja petri añadir 20 ml de agar nutritivo a 45 °C (mantenido a esa temperatura en baño María), agitar con suavidad, en círculos concéntricos, sobre la mesa de trabajo para homogenizar la suspensión microbiana. Finalmente, realizar la incubación de los microorganismos. Respecto a la incubación, para el caso de bacterias patógenas del hombre y animales, incubar durante 24 a 48 horas a 37 °C. Para el caso de bacterias fitopatógenas incubar 1 a 5 días a temperatura de laboratorio (20 a 35 °C). En el caso de

74 hongos patógenos del hombre y animales domésticos incubar 7 a 15 días a 37 °C. Para hongos fitopatógenos incubar de 4 a 15 días a temperatura de laboratorio.

Figura 2.41. Diversas técnicas para el aislamiento por estrías. Figura 2.47. La técnica consiste en realizar una serie de diluciones sucesivas.

Figura 2.48. A) Esquema de la técnica de rayado para aislar bacterias. B) Fotografía de un cultivo inoculado por esta técnica.

75 Enriquecimiento del cultivo (medio selectivo) Esta técnica de aislamiento fue propuesta por Beijerinck y Winogradsky entre 1890 y 1900, y se basa en la elaboración de un medio de cultivo que contenga ingredientes que favorezcan el desarrollo de un tipo de microorganismo, que deseamos aislar, e inhibir a otros tipos de microorganismos. Supongamos, por ejemplo, que deseamos aislar, a partir del suelo, hongos basidiomicetos que son los únicos microorganismos que pueden utilizar como fuente de carbono a la lignina. Entonces, lo que debemos hacer es elaborar un medio de cultivo que contenga varios nutrientes pero que como única fuente de carbono sea la lignina. De esta manera, en el medio de cultivo, no podrá desarrollarse ningún otro microorganismos más que algún (os) basidiomiceto.

Uso de micromanipuladores El micromanipulador es un aparato accesorio que se monta en un microscopio compuesto y que es utilizado para realizar el aislamiento de una célula microbiana a partir de una suspensión de microorganismos en una gota suspendida en un portaobjetos excavado. El aparato cuenta con una micropipeta o una microcánula (aguja muy fina) con la que se puede tomar una sola célula microbiana y pasarse a un medio de cultivo apropiado para que se desarrolle (figura 2.49) Figura 2.49 Micromanipulador

Preservación o conservación de microorganismos. La preservación o conservación de los microorganismos es una actividad muy importante que tienen los laboratorios de microbiología porque permite mantener vivos a los microorganismos durante muchos meses o años para poderlos utilizar cuando sea necesario. La preservación de los microorganismos es necesario para las diferentes actividades de enseñanza, experimentación e investigación, o bien, para fines industriales donde los microorganismos son inocularlos en tanques de fermentación. Por estas razones, los laboratorios de microbiología tienen colecciones de microorganismos (por ejemplo, de hongos y bacterias) preservados y listos para utilizarse en cualquier momento. Inclusive, existen organizaciones o compañias dedicadas unica y exclusivamente para preservar microorganismos (bacterias, hongos, levaduras, algas, protozooarios, virus y células animales) puros y autenticos de todas partes del mundo, y envían, mediante mensajería especial, los especimenes solicitados por un determinado costo. Por ejemplo, en el departamento de agricultura de los Estados Unidos (USDA) se encuentra la “Northern Utilization Research and Development Division” en Peoria, Illinois, tiene una colección amplia de microorganismos para usarse en fermentaciones. También, se tienen cultivos bacterianos tipo en el Instituto Pasteur en Paris, Francia y en Londres, Inglaterra se tiene la colección Británica de cultivos tipo.

76 1. Siembra periodica o resiembra. Esta se realiza a partir de medios de cultivo puros pero viejos o agotados, de tal manera que los microorganismos se pasan, con el asa de inoculación, a un medio de cultivo nuevo o recien preparado. Los períodos de tiempo en que se hacen estas resiembras depende del tipo de microorganismo. Para algunas bacterias como Neisseria spp, sapróficta, mantenidas en agar nutritivo a 10 °C es de un mes, en las mismas condiciones para Bacillus spp. Son 12 meses y para Clostridium spp. Son 6 meses. 2. Uso de aceite mineral. El aceite mineral es el comúnmente usado para proteger la piel de los bebes, tales como de la marca Curity, Jhonson, Menen, etc., el cual se esteriliza y después se añade a tubos de ensaye con medio de cultivo, inclinado, con el crecimiento del microorganismo. El volumen que se añade es el suficiente para cubrir 1.5 cm por encima del medio de cultivo. El aceite mineral crea condiciones de anaerobiosis que reduce la taza de respiración y metabolismo de los microorganismos por lo que este se encuentra vivo pero con muy poca actividad metabólica. El período de tiempo de preservación varía de 15 a 20 años. Para reactivar a los microorganismos preservados en aceite mineral, basta con obtener una pequeña muestra de este microorganismo y colocarlo en un medio de cultivo nuevo donde en ausencia del aceite este se desarrollará en forma normal. .

Figura 2.45 Aceite mineral utilizado para conservar microorganismos

3. Preservación a temperaturas bajas. Los microorganismos pueden ser preservados a temperaturas cercanas a 0 °C o menores tales como – 10 °C, - 20 °C, - 70 °C, o inclusive en nitrógeno líquido a – 196 °C. Cuando las temperaturas usadas para preservar microorganismos es de – 196 °C, se utiliza un agente protector, tal como el glicerol o el dimetil sulfóxido, para evitar sean destruídas las células microbianas. La preservados de los cultivos por temperaturas muy bajas (-196 °C) puede ser por más de 20 años.

4. Liofilización. Es un procedimiento de deshidratación o secado de una suspensión de microorganismos que previamente han sido congelados (a – 78 °C) en el interior de un frasco de cristal pequeño. Para realizar la deshidratación de estos cultivos, el frasco se conecta a un aparato llamado liofilizador, el cual mediante una bomba de vacío extrae el agua, presentándose el fenómeno de sublimación. La sublimación es el paso del agua de la fase sólida a la gaseosa sin pasar por la

77 fase líquida. Después de varias horas de que los frascos están conectados al aparato queda un polvo seco, los microorganismos, en el frasco que se cierra y se guarda. Este procedimiento permite la conservación de microorganismos (bacterias, esporas de hongos, levaduras) por un tiempo mayor de 20 años (figura 2.50)

Figura 2.50 Liofilizador

Características de los cultivos de microorganismos. La apariencia de las colonias microbianas es uno de los principales aspectos a considerar como característica del desarrollo del microorganismo para poder identificarlo. Además, hay que observar cómo se desarrollan las colonias de microorganismos en diferentes medios de cultivo ya que inclusive una misma especie puede tener diferentes características en diferentes medios de cultivo. 1. Tipo de colonia en medio de cultivo con agar. a) Tamaño de la colonia. El tamaño puede ser desde como la punta de un alfiler hasta 5 o 10 mm de diámetro. Las bacterias del género Proteus y Pseudomonas, por su movimiento flagelar, pueden desarrollarse en toda la superficie del medio de cultivo. b) Forma de la colonia microbiana. La forma de las colonias puede ser: puntiforme, fusiforme, circular, filamentosa, ameboide o rizoide. d) Elevación de la colonia. La elevación puede ser plana, elevada, convexa, pulvinada o embonada. e) Bordes de la colonia. Los bordes pueden ser entero (liso), ondulado, lobulado, crenado, filamentoso o enrollado. f) Pigmentación. Las colonias pueden o no tener color. Cuando tienen color este puede ser café, blanco, crema, amarillo, anaranjado, rojo, violeta, etc.

78 2. Desarrollo en agar inclinado a) Cantidad de desarrollo: Este puede ser escaso, moderado o abundante. b) Margen o borde del desarrollo. Similar a lo indicado en el tipo de colonia. c) Consistencia de la colonia. La consistencia puede ser acuosa, mantecosa, viscosa, seca, polvosa, dura, etc. d) Pigmentación. Similar a la descrita en tipo de colonias (figura 2.51). 3. Desarrollo en caldo nutritivo. a) Cantidad de desarrollo. Escaso, moderado o abundante. b) Distribución del desarrollo. Uniformemente distribuido (turbidez uniforme) desarrollo como una nata o pelusa en la superficie, desarrollo acumulado como sedimento. c) Olor. Pútrido, a frutas o aromático o imperceptible (figura 2.52) 4. Desarrollo en gelatina por picadura. a) Desarrollo, sin licuefacción, a lo largo de la línea de picadura y licuefacción. El desarrollo puede estar limitado a la zona de picadura o puede haberse extendido más allá de la picadura. Así, el desarrollo puede ser filiforme, punteado, papilar, vellosa o arborescente (figura 2.53)

Fuigura 2.52 Caldo de cultivo

Figura 2.51 Agar inclinado

Figura 2.53 Siembra por picadura

79 b) Licuefacción de la gelatina. La licuefacción puede presentar varios aspectos tales como crateriforme, forma de nabo, infundibuliforme, saculada o estratiforme

Figura 2.54 Caracteristicas de cultivo de bacterias

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UNIDAD III EL REINO DE LOS HONGOS REINO FUNGI Según Constantin John Alexopoulos, los hongos son organismos eucariontes (con núcleo verdadero), sin clorofila, formadores de esporas, que se reproducen sexual y asexualmente y cuyo cuerpo o soma generalmente es filamentoso (o unicelular), con paredes celulares formadas por glucanos y quitina.

Los hongos son microorganismos que se encuentran ampliamente distribuidos por todo el planeta y pueden vivir prácticamente en cualquier sitio donde puedan tener agua, alimentarse de material orgánico, en descomposición o no y donde haya una temperatura entre 4 a 60 ˚C, que es donde mejor se desarrollan estos microorganismos. Por lo tanto, los hongos se pueden encontrarse en el suelo, agua dulce, agua salobre o Figura 3.1 Constantin John Alexopoulos. en agua salada, en regiones tropicales, semitropicales, templadas, semidesérticas e inclusive en el desierto, a nivel del mar o en las cumbres más altas de las montañas. Una razón importante del porque los hongos son cosmopolitas, es que ellos producen miles o cientos de miles de esporas que son fácilmente transportadas por el viento, agua de lluvia o rodada, semillas, insectos, aves, animales superiores y el hombre, originando a un nuevo hongo si estas esporas caen en un ambiente apropiado. En razón de que los hongos no tienen clorofila ellos son heterótrofos (héteros = diferente trophós = alimento), esto es, tienen que obtener sus nutrientes a partir de otros organismos (células o tejidos vivos) o a partir de los tejidos muertos, materia orgánica en descomposición, de esos organismos. Así, los hongos saprofitos (saprós = podrido y bíos = vida) son aquellos que pueden obtener sus nutrientes a partir de las excreciones, excrementos o de los tejidos muertos de otros organismos. Los parásitos son los hongos que se alimentan de los tejidos vivos de otros organismos que son sus hospedantes u hospedadores. Los simbiontes son los hongos que se encuentran asociados con otros organismos vivos para ayudarse mutuamente y poder sobrevivir. Por ejemplo, especies de hongos se asocian con algas para formar líquenes o con lar raíces de los vegetales superiores para formar las micorrizas. Cuando los hongos se han adaptado, evolutivamente, a nutrirse y vivir sólo de materia orgánica en descomposición se llaman saprófitos obligados. Muchos hongos agaricales, “con sombrerito”, y los que se desarrollan en pan y otros alimentos agroindustrializados son ejemplos de saprófitos obligados y pueden ser cultivados en medios de cultivo artificiales. Cuando los hongos sólo pueden nutrirse y vivir de tejidos vivos de un hospedador se llaman parásitos obligados. (del gr. pará = junto, al lado de y sítos = pan, alimento; que

81 se alimenta junto a otro). Ejemplos de estos hongos son varios de los llamados “cenicillas polvorientas u oídios” del orden de los Erysiphaes, royas o chahuixtles de los ordenes Uredinales y algunos carbones del orden Ustilaginales. Por otra parte hay hongos llamados parásitos facultativos que son intermedios en cuanto a su nutrición, esto es, son hongos que normalmente viven como parásitos, y bajo ciertas circunstancias de supervivencia, tienen la facultad de poder alimentarse como saprófitos. Los saprófitos facultativos (saprós = podrido, bíos = vida y facultas = capacidad) son aquellos que normalmente viven a partir de materia orgánica en descomposición y que tienen la facultad de poder alimentarse de tejidos vivos del hospedador. Ejemplos de estos dos últimos hongos tenemos a Phymatotrichum omnivorum, Phytophthora infestans (Figura. 3.2), P. capsici (Figura. 3.3), Phytium ultimum (Figura. 3.4), Alternaria solani, Fusarium oxysporum (Figura 3.5), etc.

Figura 3.2, Phytophthota infestans

Figura 3.4, Phytium ultimum

Figura 3.3, P. capsici

Figura 3.5, Fusarium oxysporum

Los hongos los podemos encontrar en aguas de lagos, lagunas, presas, charcas y otros donde se encuentra restos orgánicos abundantes y oxígeno, pero no los podemos encontrar en aguas estancadas y en putrefacción debido a la carencia de oxígeno. En agua limpia y corriente de

82 ríos o arroyos es poco probable encontrar hongos debido a que ellos no pueden fijarse sobre algún objeto (piedras, plantas acuáticas, madera, etc.) y son arrastradas por la misma corriente. Es en el suelo donde, por la abundancia de materia orgánica, hay la mayor cantidad de hongos, la mayoría de ellos basidiomicetos, que son fácilmente reconocidos como hongos con sombrerito, de variados colores y cuyos micelios se encuentran desde la superficie o hasta profundidades de un metro. Los hongos en sombrerito son los cuerpos fructíferos o esporóforos que forman millones de esporas que son dispersas por el viento, agua o insectos. Todos los hongos (como levaduras) que causan deterioro y destrucción de los alimentos industrializados son causados por microorganismos saprófitos. Entre estos encontramos alimentos del hombre (y animales) tales como carnes y embutidos, productos derivados de la leche, harinas y sus productos como pan y pastas, mermeladas, frutas en almíbar, dulces, encurtidos, salsas, aceites y grasas; en frutos, raíces, tallos y granos almacenados, en jugos de frutas; en los substratos empleados para elaborar bebidas alcohólicas y en líquidos azucarados; en exudaciones de los Figura 3.6. Enmohecimiento del pan. árboles, y jugos de los mismos; en maderas almacenadas y sus productos; en el papel almacenado y sus productos en forma de tapices, libros, periódicos y revistas; en las pieles y objetos elaborados con las mismas; en paredes y muros. Además, en la superficie del cuerpo del hombre, animales y vegetales, en las cavidades abiertas de los mismos, como la bucal, el tubo digestivo, y las vías respiratorias; en el esputo y excremento de las personas sanas y enfermas; en medios de cultivo almacenados en matraces, cajas de Petri y tubos de ensayo; inclusive se han encontrado creciendo en soluciones fenicas, de ácido bórico, de sulfato de cobre, de colorantes de bicloruro de mercurio, y en gasa con yodo, y sobre piezas del cuerpo humano y cadáveres conservadas en formol, cuando este se ha evaporado un poco y parte de la pieza sobresale del líquido. Los hongos no tienen haces vasculares o vasos conductores ni tampoco tienen tallos, raíces ni hojas. Características morfológicas. 1. Nivel de organización unicelular, pluricelular o dimórfico. En los hongos dimórficos una misma especie de hongo puede desarrollar un cuerpo vegetativo unicelular (levaduriforme) o pluricelular (micelial). El cuerpo vegetativo, que también es llamado talo o soma, no presenta vasos conductores de savia. 2. El talo (= cuerpo o soma) puede ser unicelular (levaduras), pero lo más frecuente es que éste sea pluricelular. Cuando el talo es pluricelular se dice que es micelial, por estar constituido por un grupo de filamentoso llamados hifas. Así, al conjunto de hifas que forman el cuerpo del hongo se llama micelio.

83 3. El cuerpo de los hongos (filamentos) tiene paredes celulares bien definidas. Paredes celulares constituidas por quitina en combinación con glucanos. 4. Las paredes celulares, al microscopio electrónico, son estratificadas constituidas por dos o más láminas de microfibrillas dispuestas de una manera amorfa, quedando la lámina interna en contacto con la membrana plasmática. Las sustancias de reserva son glucógeno y lípidos. 5. Las células de los hongos se parecen a las vegetales por tener núcleo verdadero, mitocondrias, cuerpo de Golgi, retículo endoplásmico, dictiosomas, vacuolas y ribosomas, etc., pero a diferencia de los vegetales, los hongos no tienen cloroplastos, las sustancias de reserva son glucógeno y lípidos (no el almidón) y en que tienen quitina en la pared celular. 6. A pesar de que no tienen clorofila, los hongos tienen pigmentos que les proporcionan colores muy diversos, tales como el blanco, café, verde, rojo, amarillo, naranja, azul, violeta y combinaciones de estos colores. 7. El talo puede ser unicelular y con un núcleo, o pluricelular con células uninucleadas, binucleadas o frecuentemente plurinucleadas. El núcleo es eucariótico y muy pequeño. Según su constitución genética el núcleo puede ser haploide, diploide, o poliploide. El talo, según los núcleos que contenga puede ser homocarióntico si tiene núcleos semejantes, hetereocarióntico si tiene núcleos diferentes y dicarióntico si tiene pares de núcleos haploides compatibles. Si el cuerpo del hongo es micelial, puede ser: a) aseptado (sin septo o pared transversa) ó cenocítico por ser multinucleado y tener citoplasma continuo, o b) puede ser septado si presenta septos o paredes transversas que separan a las hifas en células. Las paredes no son sólidas ya que tienen poros por donde puede fluir citoplasma y núcleos. 8. Los hongos pluricelulares no tienen células Figura 3.7. Hongos pluricelulares. diferenciadas y si la hay esta es poca. Por lo tanto, los hongos no tienen tejidos u órganos especializados como raíces, tallo, hojas, flores y frutos, ni tejidos conductores de agua, sales minerales o productos de la fotosíntesis. Sin embargo, los hongos forman fructificaciones (cuerpos fructíferos) y otras estructuras constituidas por hifas con escasa o poca diferenciación celular. Por esta razón, cuando se habla de tejidos fúngicos se hace alusión a la semejanza de estos a los tejidos de las plantas, por ejemplo el seudoparénquima parecido al parénquima de los vegetales. Los cuerpos fructíferos son estructuras fúngicas especializadas para producir esporas (sporos = semilla), unidades de propagación de los hongos. Las fructificaciones pueden ser grandes y observables a simple vista como los champiñones (hongos con sombrerito), hongos en repisa, etc., o pueden ser muy pequeños por lo que es necesario utilizar el microscopio estereoscópico o el compuesto para poder observarlos. Por ejemplo, tenemos fructificaciones asexuales como el picnidio, acérvulo o el esporodoquio, y fructificaciones sexuales como el cleistotecio, apotecio, peritecio y seudotecio. 9. La división nuclear es mitótica y/o meiótica y a diferencia de otros organismos eucariontes, la división es intracelular, esto es, la célula no se divide, sólo el núcleo. 10. La respiración de los hongos fundamentalmente es aerobia, aunque muchos son microaerófilicos o anaerobios facultativos, como las levaduras y muchos mohos que

84 fermentan diversos tipos de substratos tales como el almidón y carbohidratos procedente de las semillas de cebada, arroz, uvas, manzana, del maguey, agave tequilero, etc., etc. 11. Los hongos tienen nutrición heterótrofa ya que por carecer de clorofila y no ser fotosintéticos, tienen necesidad de utilizar substratos orgánicos vivos (plantas, animales y otros organismos) o inertes (materia orgánica en descomposición) para poder alimentarse. Por otra parte, hay hongos que se han asociado con otros organismos fotosintéticos. Por ejemplo, hay hongos asociados con algas para formar a los organismos conocidos como líquenes y los hay asociados con las raíces de las plantas para formar las micorrizas. 12. Los hongos obtienen sus alimentos por la absorción de nutrientes (por osmosis). 13. Reproducción asexual y sexual de diversas maneras, generalmente con la producción de esporas de diversos tipos. 14. La distribución de los hongos en la naturaleza es cosmopolita.

Estructuras especiales que forman los hongos. Los hongos son microorganismos en los que hay mucha diversidad morfológica.

Figura 3.8. Hongos unicelulares.

Hongos unicelulares. Aquí se encuentran las levaduras (ascomicetes) que están formados por una sola célula pequeña (Talos unicelulares, Figura 20 No. 1 y 2, pueden tener formas muy diversas alcanzar dimensiones de tres y cuatro micrómetros hasta 12 y 15 micrómetros. Las células desempeñan las funciones especiales de un organismo; respiración, nutrición y reproducción. En algunas levaduras, al reproducirse por yemas o brotes, o por bipartición, las células quedan unidas unas a otras formando cadenas llamadas seudomicelios o talos seudomiceliales.87

Hifas. La mayoría de las especies de hongos están constituidas de filamentos muy delgados llamados hifas. Estas son estructuras cilíndricas o tubulares cubiertas por una membrana que contiene el protoplasma y, fuera de ella, por la pared celular. Estas hifas pueden ser delgadas (microsifonadas), y las hay grandes y gruesas que pueden notarse a simple vista (macrosifonadas), pueden tener un grosor uniforme en toda su longitud o ser gruesas en su base y adelgazarse hacia la porción terminal, el alargamiento de estas se efectúa por crecimiento apical. Hay dos tipos hifas: cenocíticas y septadas. Las hifas cenocíticas se caracterizan por que tienen un protoplasma con numerosos núcleos, esta formada por una célula cuyo protoplasma encierra muchos núcleos, forman tabiques o paredes transversas, llamadas septos, cuando se originan los órganos reproductores (esporangios y gametangios). Algunos hongos del orden Entomopthorales forman numerosos tabiques que se separan Figura 3.9. Tipos de hifas.

85 porciones multinucleadas y uninucleadas. Las hifas septadas están interrumpidas a intervalos regulares o irregulares por tabique o septos transversales que dividen a las hifas en células; son hifas pluricelulares cuyas células son uninucleadas, binucleadas o multinucleadas. Las hifas septadas caracterizan a los hongos Ascomycetes, Basidiomycetes y Deuteromycetes. Los tabiques de las hifas inician su formación en la periferia de la pared y crecen hacia el centro. Estos tabiques quedan con uno o varios poros a través de los cuales se establece contacto, entre una y otra célula mediante el protoplasma. El desarrollo de las hifas es más rápido que la formación de tabiques o paredes transversas, por lo tanto, se observan hifas largas sin tabiques y con varios núcleos, semejando hifas cenocíticas, que al iniciar la formación de septos se delimitan unas de otras. Tanto las hifas cenocíticas como las septadas pueden ser fértiles o estériles. Las hifas fértiles forman estructuras de reproducción y las estériles no las forman y tienen función de absorción de nutrientes. Micelio. Las hifas de los hongos se ramifican, entrelazan y anastomosan (se unen) formando una estructura filamentosa llamada micelio, el cuerpo (soma o talo) del hongo. El micelio o talo micelial forma una trama o tejido más o menos compacto. De acuerdo con los caracteres que tienen se pueden distinguir los siguientes micelios:      

Figura 3.10. Micelio de los hongos. Por su tamaño: micro y macroscópico. Por su forma: amorfo o de forma definida. Por la ausencia y presencia de septos: cenocítico o septado. Por su situación: aéreo (encima del agar) o profundos (en el interior del sustrato). Por su aspecto: algodonoso, aterciopelados, crustáceos, terrosos, húmedos, etc. Por su color: incoloro, hialino o transparente, blanco, crema, amarillo, rojo, amarillo, azul, café, rosa, etc. etc.  Por su consistencia: blandos, papiráceos, carbonáceos, carnosos, gelatinosos y leñosos.  Por su aspecto: escaso, regular o abundante.  Por su función: vegetativos o reproductores.

Rizomicelio. Sistema rizoidal rudimentario, pero más o menos desarrollado que asemeja un micelio. Las ramas de este son anucleadas en la fase vegetativa. En la fase reproductora fusionadas y conectadas con ramas rizoidales de talos vecinos. Estolones. Hifas vegetativas aéreas que se alargan en línea recta o curva sobre la superficie del substrato y acaban por encorvarse y tocarlo nuevamente, sitio donde forman los rizoides.

Figura 3.11Rizoma.

86 Rizoides. En algunos hongos saprobios se desarrollan, dentro del sustrato, fascículos de hifas que reciben el nombre de rizoides. Los rizoides están formados por filamentos cortos o largos y ramificados. Estas estructuras desempeñen una doble función, la fijación del micelio al sustrato y la absorción de sustancias nutritivas del mismo. Apresorios. El apresorio es una dilatación en el ápice del tubo de germinación que se forma a partir de las esporas de los hongos. También se forman en las hifas de hongos parásitos de plantas. Este apresorio tiene la función de penetrar la pared y membrana celular de los tejidos vegetales. Para ello, previo ablandamiento de la pared celular vegetal mediante acción enzimática, forma una estructura celular a manera de espina o clavo que mediante fuerzas Figura 3.12 Apresorios y Haustorios. mecánicas traspasa esta pared y membrana celular. Una vez en el interior del citoplasma de la célula vegetal, el clavo o espina se desarrolla y toma el tamaño de una hifa normal que continua creciendo y ramificándose alimentándose de las células. Haustorios. Son estructuras celulares (ramificadas o en forma de pera) que las hifas forman y proyectan al interior de las células vegetales, que están especializados en la absorción de nutrientes previa digestión del contenido celular por enzimas que el haustorio secreta. Esclerocios. Son cuerpos miceliares, duros y compactos formados por tejido prosenquimatoso rodeado por tejido seudoparenquimatoso. Estas estructuras fungosas permiten a los hongos sobrevivir a las condiciones adversas del ambiente por varios meses o años. Cuando las condiciones del ambiente favorables al hongo se presentan, los esclerocios germinan formando nuevo micelio. El tamaño de los esclerocios es variable y pueden medir 1 mm de diámetro y ser esféricos como los que forma Sclerotium rolfsii, pueden ser amorfos, oscuros y hasta de 3 mm de diámetro como los de Sclerotinia sclerotiorum, o pueden ser en forma bacilar, curvos, de 2 x 10 mm, como los que forma Claviceps purpurea substituyendo los ovarios de las inflorescencias del centeno.

Figura 3.13Esclerocios en centeno.

87 Bulbilos. Son pequeños esclerocios formados de pocas capas de células. Son corpúsculos puntiformes, microscópicos, de color oscuro u oscuro rojizo, resisten en vida latente la desecación y en condiciones favorables germinan dando lugar a nuevos micelios. Plecténquima. Las hifas pueden estar más o menos estrechamente unidas y entrelazadas constituyendo una masa de hifas que forman un tejido. Los tejidos de los hongos se llaman Plecténquima. Se conocen dos tipos de Plecténquima: Prosénquima y Seudoparénquima. En el prosénquima las hifas se encuentran juntas unas con otras, simplemente entrelazadas pero conservan su individualidad. Por esta razón este tipo de tejido es suave. Un ejemplo de este tejido es el tallo y la parte superior del sombrero de los champiñones En cambio, el seudoparénquima (tejido duro) esta formado por hifas íntimamente unidas y soldadas por sustancias intersticiales, perdiendo su individualidad y no se pueden distinguir unas de otras. Estroma. Es una masa compacta de hifas constituida de plectenquima que puede ser prosénquima o seudoparénquima o ser de ambas características. Se diferencia de los sinemas por sus diversas formas y no de cordón. Tejido amorfo. Sinemas (Coremios). Conjunto o unión de numerosas hifas o filamentos que permanecen paralelos o unidos formando un grupo de hifas a manera de un ramo de flores donde los tallos corresponden a los conidióforos y las flores a las esporas. Rizomorfos. Son cordones micelianos, formados por tejidos prosenquimatosos y seudoparenquimatosos, compactos, gruesos y resistentes, de diversos colores, que funcionan como estructuras de absorción y conducción de sustancias nutritivas. Como su nombre los indica son ramificados y se parecen a las raíces de las plantas. El hongo Phymatotrichum omnivorum, causante de la enfermedad conocida como “Pudrición Texana”, es un ejemplo que forma rizomorfos que se encuentran adheridos a la superficie de las raíces de muchas plantas cultivadas.

Figura 3.14.Rizomorfos.

Esporangio: célula asexual que contiene las esporangiosporas en su interior. Esporangióforo: llamada así en los hongos simples. Es la hifa que contiene el esporangio. Conidióforo: llamada así en los hongos superiores. Forman esporas llamadas conidios que se encuentran libres. Son estructuras asexuales, pueden estar solas o agrupadas.

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Figura 3.15. Estructuras somáticas y reproductoras que forman los hongos (descripción de las figuras de los números 1 a 20, dos páginas más adelante.

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Figura 3.16, Estructuras reproductivas de los hongos.

90 Figura 3.15. Dibujos de los números 1 a 20. Estructuras somáticas y reproductoras, representativas de varios grupos de hongos. 1-6. Tipos de talos. 1. Talos unicelulares del moho acuático Rhizopblyrtis rosea (Chytridiomycetes), x 800. 2. Talos unicelulares de la levadura Rhodolorula cubra (Blastomycetes), x 1000. 3. Talos rizomiceliales del moho acuático Nowahowskiella ramosa (Chytridiomycetes), x 800. 4. Talo seudomicelial de la levadura Candida utilis (Blastomycetes), x 1000. 5. Micelio cenocítico, originado por geriminación de una espora del moho Mucor plumbeus (Zygomyectes), x 1000. 6. Micelio septado, originado por germinación de una espora del moho Gelasinospora cerealis (Euascomycetes), x 500. 7-10. Estructuras de fijación y absorción, derivadas de hifas. 7. Estolón de Rhizopus nígricans (Zygomycetes), x 1 000. 8. Apresorio, originado por germinación de una espora de Erysiphe graminis (Euascomycetes), x 800. 9. Haustorios de E. polygoni (Euascomycetes), x 1000. 10. Haustorios de E. graminis, x 1000. 1 1-15. Estructuras de propagación vegetativa, estructuras de resistencia y de reproducción sexual, y tejidos (plecténquimas) derivados de hifas. 11. Bulbilos o microesclerocios de Papulaspora sp. (Hyphomycetes), x 1 000. 12-15. Tejidos de varias estructuras de Claviceps purpurea (Euascomycetes). 12. Seudoparénquima de un escleroso seccionado transversalmente, x 1000. 13. Estromas originados por germinación de un esclerocio, x 1; el estroma en sección longitudinal muestra los peritecios (cuerpos reproductores) en el interior, x 10. 14. Seudoparénquima del estroma seccionado longitudinalmente, x 200. 15. Prosénquima del estroma seccionado longitudinalmente, x 200. 16-20. Esporóforos de reproducción asexual. 16. Esporangio de Chytriomyces byalinus (Chytridiomycetes), x 2000. 17. Esporangio de Rhizopus arrizus (Zygomycetes), x 1000. 18. Conidióforo de Scopulariopsis brevicaulis (Hyphomycetes), x 1000. 19. Conidióforo de Alternaria alternara (Hyphomycetes), x 500. 20. Sinemas de Doratomves stemonilis (Hyphomycetes), x 1 000.

Figura 3.16. Dibujos de los números 21-40. Estructuras reproductoras representativas de varios grupos de hongos. 21-24. Esporóforos de reproducción asexual. 21. Picnidio de Phoma humícola (Cociomycetes), x 50. 22. El mismo picnidio seccionado longitudinalmente para mostrar los conidios producidos en el interior, x 50. 23. Acérvulo de Colletotrichum falcatum (Cociomycetes), en sección longitudinal, x 1000. 24. Esporodoquio de Fusarium lini (Hyphomycetes), x 800. 25-40. Esporóforos de reproducción sexual. 25. Oospora dentro de un oosporangio de Apodachlya pyrifera (Oomycetes), x 500. 26. Oospora dentro de un oosporangio de Albugo cándida (Oomycetes), x 8W. 27. Cigosporangio (el cual contiene a la cigospora) de Zygorhynchus vuíllemínii (Zygomycetes), x 500. 28. Cigosporangio de Phycomyces nitens (Zygomycetes), x 40. 29. Cicistotecio de Eurotium chevalieri (Euascomycetes), x 180. 30. El mismo cicistotecio en corte para mostrar las ascas octosporadas producidas en el interior, x 180. 31. Peritecio de Nectria cinnabarina (Euascomycetes), x 100. 32. El mismo peritecio en sección longitudinal, mostrando las ascas octosporadas dispuestas en el himenio, x 100. 33. Apotecios de Sarcoscypha coccinea (Euascomycetes), x 1. 34. Uno de estos apotecios seccionado longitudinalmente para mostrar las ascas octosporadas dispuestas en el hipoteco, x 10. 35. Ascostroma unilocular (scudotecio) de Mycosphaerella musicola (Loculoasomycetes), seccionado longitudinalmente para mostrar las ascas octosporadas producidas en el interior, x 100. 36. Ascostroma plurilocular de Elsinoe ampelina (Loculoascomycetes), seccionado transversalmente para mostrar las ascas octosporadas producidas en los lóculos, x 200. 37. Basidiocarpo de Clavaria amethystina sp. (Holobasidiomycetes), x 1. 38. Basidiocarpos de Armillariella mellea (Holoba-sidiomycetes), x 0.5. 39. Basidiocarpos de Calostoma cinnabarina (Holobasidiomycetes), x 1. 40. Basidiocarpos de Cyathus striatus (Holobasidioinycetes), x 2.

91 Anastomosis de las hifas (unión o conexión de hifas). Tienen gran importancia funcional en los hongos. Para que se efectúe es necesario que halla contacto con las hifas y una adhesión intima de sus padres de manera que entre una y otra quede una pared doble. Hay tres tipos de anastomosis: vegetativa, sexual y parasitaria. Además, las anastomosis se realizan de las siguientes formas:

1) Por la unión de los ápices de dos hifas compatibles sexualmente. Esto se encuentra en Figura 3.17. Anastomosis de las hifas. Ustilago maydis el causante del “Cuitlacoche” del maíz 2) Por la unión del ápice de una hifa con la parte lateral de otra. 3) Por la unión de dos hifas lateralmente. 4) Por la concepción en grapa o gancho (fíbulas). Esta se encuentra presente en los hongos Basidiomicetos

Reproducción de los hongos.

La verdadera reproducción de los hongos se efectúa por dos procedimientos: asexual y sexual. Tanto en la reproducción asexual como en la sexual los hongos se designan con los nombres de holocarpicos y eucarpicos. Son hongos holocarpicos aquellos a los que el talo completo se convierte en uno o más órganos de reproducción. Por ejemplo, en la levadura Saccharomyces cereviceae, todo el cuerpo unicelular vegetativo, después de la reproducción sexual, se transforma en una célula sexual, asca con ocho ascosporas. Los hongos eucarpicos son aquellos en los que Figura 3.18. Tipo de reproducción de los hongos. solamente una parte del cuerpo se transforma en órganos de reproducción. La mayoría de los hongos (champiñones, royas, carbones, etc.). Reproducción Asexual Es aquella en la cual no hay unión de micelios sexuales, de gametas o de órganos sexuales especiales. Los principales tipos de reproducción asexual son los siguientes: 1. Esquizogénesis o Bipartición. Se observa únicamente en hongos unicelulares.

92 2. Gemación. (Figura 3.22) El protoplasma de las células se forma a partir de la pared un pequeño crecimiento externo llamado brote o yema, el cual crece, cierra su pared y forma un nuevo individuo. 3. Fragmentación. La fragmentación es una manera de propagación de los hongos, durante la cual no se forman elementos ni órganos especiales de reproducción; consiste simplemente en una fragmentación del micelio o de las hifas. Pequeños o grandes trozos de micelio, o partes de las hifas se separan del talo del hongo, y si son transportados por agentes muy diversos y caen en un medio adecuado, continúan desarrollándose y forman nuevos individuos. En algunos hongos la reproducción vegetativa puede efectuarse también por esclerocios y bulbillos. En nuestros laboratorios Figura 3.19. Fragmentación. la fragmentación es procedimiento de rutina para propagar a los hongos en forma artificial. En este caso, con el uso de una aguja de disección, se corta el medio de cultivo con el hongo y se coloca (siembra) en otra caja petri con medio de cultivo donde desarrollará a un nuevo individuo en 3 a 10 días de incubación. 4. Esporulación. (Figura 3.21) Método más frecuente en la reproducción de hongos y en la cual se forman elementos de propagación llamados esporas, las cuales se forman en cualquier sitio del micelio. La mayoría de las esporas de los hongos carecen de flagelos y tienen caracteres sumamente distintos. Por su tamaño son microscópicas. Pueden ser hialinas o con coloraciones amarillas, rojizas, anaranjadas, verdes, etc. La forma puede ser esférica, ovoide, hemisférica, cilíndrica, etc. Por el aspecto externo de su pared son lisas, estriadas, verrugosas, y en cuanto al numero de células pueden ser unicelulares, Figura 3.20. Diferentes tipos de esporas. bicelulares o pluricelulares. Por su origen disposición, agrupamiento, número de células, estructuras y otros caracteres, reciben nombres muy diversos como: zoosporas, aplanosporas, esporangiosporas, conidiosporas, picnidiosporas, artrosporas, blastosporas y clamidiosporas. Las esporas se forman por la transformación total o parcial del talo en órgano reproductor, por la desarticulación del talo o por la reproducción directa de hifas indiferenciadas de las hifas vegetativas. En los hongos Deuteromycetes y Ascomycetes, las esporas formadas sobre hifas fértiles, conidióforos, son llamadas conidios. Los conidióforos y conidios pueden ser formadas libres, esto es, no encerradas en un cuerpo fructífero, sobre el substrato donde se desarrolla el hongo, o bien pueden ser formados sobre o en el interior de cuerpos fructíferos. El picnidio es un cuerpo fructífero asexual, en forma de matraz o botella, con paredes seudoparenquimatosas, cuyo interior se encuentra tapizado por conidióforos, que a su vez producen conidios, los cuales salen al exterior a través de un poro u ostiolo. Su tamaño es variable, pero generalmente oscila entre 150 a 300 micras de diámetro. El acérvulo es otro cuerpo fructífero asexual que se forma por el crecimiento y desarrollo subepidermal de micelio, conidióforos y conidios del hongo, este desarrollo poco a poco presiona

93 mecánicamente a la epidermis hasta que la rompe para dejar en exposición a las esporas o conidios. El esporodoquio es un cuerpo fructífero asexual formado por un estroma, masa micelial a manera de colchón o cojín, en cuya periferia se desarrollan conidióforos que forman conidios.

Figura 3.21. Esporulación.

Figura 3.22. Gemación.

Reproducción Sexual. El fenómeno completo de la reproducción sexual comprende dos procesos: la fecundación y la meiosis. La fecundación consta de dos fases: la plasmogamia y la cariogamia. En la plasmogamia se unen los protoplasmas de las células sexuales en los núcleos de ambas se aproximan uno al otro. En la cariogamia los núcleos, que llevan un numero n de cromosomas, se fusionan formando un solo núcleo que ahora tiene un doble Figura 3.23. Tipos de reproducción sexual. juego de cromosomas llamado diploide (2n). Este estado nuclear no dura mucho pues tarde o temprano se lleva a cabo la meiosis, división nuclear por medio de la cual un núcleo diploide forma cuatro núcleos haploides. En los hongos la fase haploide es cuando existe un solo juego de cromosomas (n) y las células o grupos de células en ese estado se denominan aplontes. La fase diploide se obtiene cuando en las células fúngicas existe doble juego de cromosomas (2n) y las células o grupos de células en este estado se llama diplontes. Se encuentran los tres tipos de reproducción sexual: isogamia, anisogamia, y oogamia (Figura 3.24). En la isogamia las gametas que se fecundan llamadas isogametas, son semejantes

94 en su forma, tamaño y estructura; en ningún momento se puede distinguir unas de otras, por lo que se les llama gametas positivas y negativas. Esta forma de reproducción sexual sólo se encuentra en hongos acuáticos. La anisogamia se caracteriza por que las dos gametas que se fusionan aunque son semejantes en su forma y su estructura; difieren en el tamaño, una es más grande y se asigna el carácter de femenino y la otra más pequeña se le asigna el carácter de masculino. A estas gametas se les conoce también con los nombres de macrogametas (femeninas), y microgametas (masculinas). A las gametas por ser móviles se les denomina planogametas y si son inmóviles se les denomina aplanogameta. Las isogametas y microgametas, se forman en células sexuales que se denominan gametangios. En la oogamia las gametas masculinas y femeninas son heterogametas, las masculinas por lo común pequeñas y móviles, son llamadas espermatozoides o anterozoides y se producen en los órganos sexuales denominados anteridios. Las femeninas son más grandes, no flageladas e inmóviles; se llaman ooesferas u óvulos y se originan en los órganos femeninos llamados oogonios.

Isogamia

Anisogamia

Heterogamia

Figura 3.24, Muestra las diferentes reproducciones sexuales de las levaduras.

En los ascomicetos y en varios cigomicetos no se forman gametos móviles, y en muchos de ellos los gametos masculinos son pequeños, numerosos, uninucleados, inmóviles, parecidos a esporas llamados espermacios., los cuales se originan en hifas fértiles llamados espermacióforos. Los espermacios son transportados por viento, agua, insectos, etc., a los órganos femeninos llamados ascogonios. La espermatización es una forma de fertilización que también ocurre en los hongos llamados “royas o chahuixtles” (Basidiomicetos del orden Uredinales). En muchos ascomicetos y cigomicetos no e forman gametos sino únicamente los órganos sexuales o gametangios, que son fecundados de maneras muy diversas. A este tipo de fecundación se le dan el nombre de gametangia o copulación gametangial. Los gametangios

95 masculinos y femeninos pueden ser semejantes en forma tamaño y estructura o tener forma y estructura semejante y tamaño diferente. En este caso el gametangio masculino se llama anteridio y el femenino ascogonio. Por otra parte, la somatogamia es una forma de reproducción sexual (fertilización) en la cual las hifas, de diferente tipo de compatibilidad sexual, de una misma especie de hongo (por ejemplo, Ustilago maydis) sexualmente se unen.

Figura 3.25. Porphyra: 1. Espermacios, 2. carpogonio, 3. Formación de carpóspora, 4. Liberación de carpósporas.

Cualquiera que sea la modalidad sexual y el tipo de fecundación que presenten los hongos, pueden ser divididos en dos grupos según su compatibilidad sexual: homotálicos y heterotálicos. Los del primer grupo son autocompatibles, la unión sexual puede efectuarse entre elementos de un mismo talo o de gametas producidas por él. Los heterotálicos son autoincompatibles o autoestériles, por lo que se requieren dos talos diferentes, de la misma especie del hongo, para que se realice la reproducción sexual. Un ejemplo de hongo heterotálico es Rhizopus. Como resultado de la fecundación en los Cigomycetes se forman cigosporas o cigosporangios, en los Ascomycetes se forman las ascas con ascosporas y en los Basidiomicetes se forman basidios con basidiosporas. Los hongos Ascomicetos también forman ascocarpos o cuerpos fructíferos sexuales que forman ascas con ascosporas. Los principales tipos de ascocarpos son: cleistotecio, peritecio, apotecio y ascostroma. Los hongos Basidiomicetos también forman cuerpos fructíferos sexuales llamados basidiocarpos.

96 Clasificación del Reino FUNGI REINO: FUNGI. Producen micelio, cuyas paredes contienen glucanos y quitina. No tienen cloroplastos. Phylum: CHYTRIDIOMYCOTA. Producen zoosporas que tienen un solo flagelo posterior. Clase: CHYTRIDIOMYCETES. Tienen micelio alargado o redondeado al que le falta paredes transversas. Phylum: ZYGOMICOTA. Producen esporas asexuales sin movimiento (sin flagelo) en el interior de un esporangio. No hay zoosporas. La cigospora, espora de reposo y de supervivencia, se forma por la fusión de dos gametos similares. Clase: ZYGOMICETES (mohos del pan). Hongos saprofíticos o parásitos de plantas, animales o el hombre. Phylum: ASCOMYCOTA (Ascomicetos, hongos con saco o bolsa). Muchos tienen una fase o estado sexual (teleomorfo) y una fase o estado asexual (anomorfo). Producen esporas sexuales llamadas ascosporas, generalmente ocho dentro de un asca. Las ascas son formadas libres o en el interior de cuerpos fructíferos sexuales (cleistotecio, peritecio, apotecio y ascostroma). Producen esporas asexuales (conidios) sobre hifas libres o en el interior de cuerpos fructíferos (picnidio, acérvulo, etc.). Forman hifas septadas. I. Clase: ARCHIASCOMYCETES. Es un grupo de diversos hongos difíciles de Caracterizar. Orden: Taphrinales. Las ascas se forman de células ascógenas binucleadas. II. Clase: SACHAROMYCETES. (Las levaduras). Ascas desnudas, no se forma ascocarpo. Hongos principalmente unicelulares que se reproducen por gemación. III. ASCOMYCETES FILAMENTOSOS. Orden: Erysiphales (Cenicillas polvorientas). Las ascas se forman en el interior de un cuerpo fructífero completamente cerrado (cleistotecio). El micelio, conidios y cleistotecios se forman sobre la superficie de los tejidos de las plantas hospedantes. Hongos parásitos obligados. A. PYRENOMYCETES: ASCOMYCETES CON PERITECIO. El peritecio, y ocasionalmente un cleistotecio en un estroma, se encuentran inmersos en una masa suelta de hifas o se encuentran libres. Las ascas tienen una pared celular. B. LOCULOASCOMYCETES: ASCOMYCETES CON ASCOSTROMA. Producen ascas dentro de lóculos (cavidades) preformados en un estroma. El ascostroma puede ser monolocular (seudotecio) o multilocular. Las asas tienen doble pared celular. C. DISCOMYCETES: ASCOMYCETES CON APOTECIO. Los ascocarpos en forma de copa o tasa llamado apotecio. Las ascas son cilíndricas a ovoides, con frecuencia intercaladas con parafisas. Ascosporas descargadas con fuerza. D. DEUTEROMYCETES (hongos imperfectos o asexuales). El micelio esta bien desarrollado, septado y ramificado. Son raras la reproducción y estructuras sexuales, faltan o son desconocidas. Las esporas asexuales (conidios) son formados sobre conidióforos que existen simples, o agrupados en estructuras tales como esporodoquios o

97 sinemas, o formados en el interior de cuerpos fructíferos conocidos como picnidios o acérvulos. Phylum: BASIDIOMYCOTA (basidiomicetos, hongos en repisa o con sombrero). Tienen esporas sexuales llamadas basidiosporas, formadas externamente sobre una célula sexual, en forma de basto o clava, llamada basidio.

3.1 PHYLLUM: ZYGOMICOTA CLASE ZYGOMYCETES Clase Zygomycetes. El carácter esencial de este grupo de hongos es que carecen de elementos reproductores flagelados. Las esporas, sin flagelos, se llaman aplanosporas y se forman dentro de esporangios. En ciertas formas más evolucionadas los esporangios no forman aplanosporas, sino que se comportan como una espora y reciben el nombre de conidios o conidiosporangios. La reproducción sexual se efectúa por copulación gametangial o gametangia, formándose una cigospora, carácter del que deriva el nombre de la clase. Algunos autores llaman conyugación o conjugación al proceso de fecundación de los cigomycetes, motivo por el cual les dan a estos la denominación común de hongos conyugados o conjugados. Figura 3.26 Mucorales.

Tanto las aplanosporas como los conidiosporangios germinan directamente por medio de tubos de germinación que después forman el micelio. Este se encuentra bien desarrollado, con numerosas hifas cenocíticas ramificadas, cuyas paredes están constituidas de quitina; en ocasiones las hifas tienen septos. Son hongos eucárpicos, en los que se distinguen muy bien las hifas vegetativas y las reproductoras. La clase Zygomycetes se divide en tres órdenes: 1) Orden Mucorales. La reproducción asexual se efectúa esencialmente por aplanosporas contenidas en esporangios; generalmente son saprobios. 2) Orden Entomophthorales. La reproducción asexual se efectúa principalmente por esporangios que se comportan como esporas; casi siempre viven como parásitos de insectos. 3) Orden Zoopagales. Reproducción asexual por aplanosporas (conidios) fusiformes, filamentosas o globosas, que corresponden a conidiosporangios o esporangíolos; parásitos, depredadores de protozoarios rizópodos o de nemátodos, principalmente. Orden Mucorales. Caracteres esenciales. Los representantes de este orden son a menudo llamados mohos negros, debido a que sus micelios, cuando han formado las aplanosporas y las cigosporas, son negruzcos, por los pigmentos que ambas poseen. Su micelio, bien desarrollado, está formado por numerosas hifas pequeñas o grandes, delgadas o gruesas, microscópicas o

98 macroscópicas, muy ramificadas y cenocíticas, aunque en ocasiones con septos. Esto último sólo ocurre cuando las hifas llegan a la vejez, muchas hifas desarrollan un pigmento moreno, adquieren numerosas vacuolas y se tabican. En hifas gruesas y vigorosas que están en crecimiento, se pueden observar muy bien las corrientes protoplasmáticas. En muchos casos, algunas de las hifas se introducen al sustrato, fijan el micelio y absorben las sustancias nutritivas; el resto de las hifas Figura 3.27. Microfotografía de mucorales al microscopio electrónico de forman un micelio aéreo donde se barrido. generan los órganos reproductores. En ciertos géneros se constituyen hifas especiales llamadas rizoides, que se forman sobre todo en los sitios donde las hifas aéreas se ponen en contacto con superficies duras y consistentes; al adherirse los rizoides al sustrato, fijan el micelio del hongo y extraen sustancias nutritivas del medio. La reproducción asexual se efectúa esencialmente por medio de aplanosporas que se generan dentro de los esporangios. Los esporangios son células especializadas para formar esporas (esporangiosporas) en su interior y se forman en hifas fértiles llamadas esporangióforos, que pueden ser sencillos o ramificados; en el primer caso pueden tener un esporangio en su parte termina o un ápice ensanchado que lleva varios esporangios, y en el segundo, con uno o varios esporangios en la punta de cada una de las últimas ramas. Los esporangios están separados de los esporangióforos por un tabique a veces recto y aplanado, pero en ocasiones es sumamente convexo y aparece como una prolongación ensanchada del esporangióforo que se introduce en el esporangio, formando una estructura conocida con el nombre de columela, la cual generalmente se conserva después de que se desintegra la pared del esporangio y entonces aparece comúnmente rodeada por algunas esporas que se adhieren a ella. Los esporangios pueden contener muchas o pocas esporas, y en ocasiones una o dos solamente. En el caso de que contengan pocas esporas, los esporangios reciben el nombre de esporangíolos; cuando encierran una sola espora pueden recibir este nombre o también el de conidios o el de conidiosporangios. Estos últimos términos se utilizan especialmente cuando las paredes del esporangio y de la espora se fusionan tan íntimamente que no se distinguen una de la otra. En algunas especies, los esporangióforos pueden tener, al mismo tiempo, esporangios y esporangíolos. Las aplanosporas de los Mucorales son generalmente multinucleadas cuando llegan a su madurez, y presentan formas, dimensiones y estructuras muy diversas. Si en el momento de su formación las aplanosporas quedan a veces uninucleadas, después se divide el núcleo y se hacen multinucleadas. Figura 3.28. Gametangia.

99 La reproducción sexual es por gametangia (Figura 3.28) o gametangiogamia (conjugación o conyugación), proceso en el que se fusionan dos gametangios muy semejantes en su forma, estructura y tamaño (Isogamia), aunque en ocasiones este último carácter puede ser distinto (heterogamia). Los gametangios se forman en la parte terminal de hifas sexuales, y en la base de los mismos queda una estructura ensanchada que se llama elgóforo o suspensor. Los gametangios son multinucleados, y de la fusión de ellos resulta una cigospora, que se rodea de una gruesa pared para constituir un cigosporangio. Los Mucorales se encuentran ampliamente distribuidos por todo el mundo, la mayoría viviendo como saprobios en sustratos ricos en materias orgánicas solubles, en estiércol, en restos vegetales y animales en desintegración, y sobre todo en productos amiláceos y azucarados. Pocas especies se encuentran como parásitas en otros hongos, en plantas verdes y en animales. En el hombre, algunas especies de Mucor, Rhizopus, Absidia y Sakenaca causan enfermedades que reciben el nombre general de cigomicosis o mucormicosis.

Figura 3.29. Mucormicosis cutánea.

Las esporas de estos hongos son muy abundantes en el agua, en el suelo y sobre todo en el aire, de manera que fácilmente se pueden obtener micelios de los mismos exponiendo ante estos, medios o sustratos apropiados húmedos, como frutos, dulces, pastas, jaleas, quesos y, sobre todo, fragmentos de pan. Los Mucorales tienen gran importancia económica, pues muchas de las especies que se desarrollan sobre alimentos del hombre y de los animales ocasionan su descomposición y graves pérdidas; otras especies provocan enfermedades en plantas, animales y aun en el hombre. Por otro lado, se conocen especies de gran utilidad industrial, pues con sus actividades enzimáticas son capaces de hidrolizar el almidón y producir sustancias como el alcohol y ácidos orgánicos (cítrico, fumárico, succínico y oxálico), así cormo otras sustancias muy empleadas por el hombre que han dado lugar al establecimiento de prósperas industrias; así, algunos alimentos fermentados de soya, como el tempeh y el sufu, muy populares en indonesia y otros países del Lejano Oriente, son preparados utilizando varias especies de Rhizopus, corno Rh. oligosporus y Rh. arrizus (tempeh), o diversas especies de Mucor Figura 3.30. Actinomucor elegans.

además de Actinomucor elegans (Figura 3.30) (sufu).

Clasificación. Tomando en cuenta caracteres muy diversos, pero especialmente la presencia o ausencia de esporangios, esporangíolos y conidios, la morfología y estructura de estos, y de las cigosporas, los Mucorales se dividen en las siguientes familias, que pueden quedar

100 distribuidas en dos grupos: Grupo 1) Con los esporangios globosos o piriformes: Mucoraceae, Piloboloceac, Thamnidiaceae, Choanephoraceae, Cunninghamellaceac, Mortierellaceac y Endogonaceac. Grupo 2) Con los esporangios alargados y las esporas en hileras, constituyendo estructuras llamadas merosporangios, que en algunos casos pueden originarse en ramas fértiles, con frecuencia septadas, que reciben el nombre de esporociadios: Piptocephalidaceac, Syneephalastraceac, Dimargaritaceae y Kickxeiiaceae. Algunos autores consideran también a la familia Helicocephalidaceae, no tratada aquí (géneros Helicocepbalus y Ropalomyces), en el orden Mucorales, pero otros autores la incluyen en el orden Zoopagales, porque sus representantes parasitan huevecillos de nemátodos que viven en el estiércol con otros materiales orgánicos en descomposición. Rh. Nigrícans (Figura 3.31) es heterotálico; su reproducción sexual se efectúa por gametangia o gametangiogamia (conjugación) y, para que esta se realice es indispensable que en el mismo sustrato se desarrollen dos micelios de distinto sexo, que por ser iguales en morfología (Isogametangios) se les denomina + y -. Cuando los micelios + y - se ponen en contacto, se desarrollan cortas hifas laterales, llamadas progametangios, cuya parte terminal se ensancha (Figura. 113 E). Dos progametangios, uno + y otro -, crecen uno frente a otro y se ponen en contacto por su parte terminal (Figura. 113F). El protoplasma multinucleado de cada progametangio se acumula en la región terminal, quedando el resto muy vacuolado; se forma un septo que separa estas dos porciones, la terminal que es el gametangio, y la basal que se llama suspensor (Figura. 113G). Los gametangios crecen, aumentan el número de núcleos, disuelven sus paredes en el punto de contacto, confunden sus protoplasmas en una sola célula, fusionan sus núcleos por pares, los que se tornan diploides, y se constituye un cigoto que origina un cigosporangio (cigospora) joven (Figura. 113H). Los núcleos que no se fusionan probablemente se desintegran. El cigoto aumenta bastante de tamaño, toma aspecto globoso, se rodea de una pared gruesa, oscura, rugosa, a veces con ornamentaciones externas y constituye un cigosporangio (cigospora) maduro (Figura 113 I). Al desintegrarse los micelios, los cigosporangios (cigosporas) quedan libres en el medio donde resisten en vida latente por varios meses, soportando condiciones adversas. Al encontrar condiciones propicias, germinan produciendo una hifa, cuyo desarrollo posterior no ha sido observado. Probablemente, como indican muchos micólogos, este desarrollo se hace de manera semejante a otros Mucorales, en los que sí se ha seguido el proceso: la hifa germinativa que produce la cigospora forma un esporangióforo y este en su extremidad genera un esporangio, con aplanosporas y columela, como en el caso de la reproducción asexual (Figura. 113J). La meiosis de los núcleos se efectúa durante la germinación de las esporangiosporas o aplanosporas (Figura. 113K). Importancia de Rh. nigricans y otras especies del mismo género. Este hongo tiene gran interés desde el punto de vista económico, pues se encuentra ampliamente distribuido y contamina numerosos alimentos del hombre y de los animales, a los que descompone e inutiliza con sus enzimas, dando lugar a pérdidas considerables. Los trastornos más notables los ocasiona en algunas raíces y frutos. Figura 3.31. Rh. nigricans.

101 El perjuicio más grave que produce es la enfermedad llamada podredumbre húmeda del camote o batata (Ipomea batatas), que se desarrolla en las raíces carnosas, especialmente durante su conservación o almacenamiento, que se efectúa por lo general durante el invierno, Las raíces contaminadas muestran manchas húmedas en la epidermis, sus tejidos se hacen muy blandos y sobreviene la putrefacción. En la parte externa se cubren de un moho algodonoso, el micelio invade Figura 3.32.Podredumbre de la batata. toda la raíz, los tejidos que contienen almidón toman color pardo y desprenden un olor alcohólico y aromático. Los factores principales que determinan la contaminación de los camotes por este hongo son las heridas, contusiones, golpes, raspones, etc., que reciben las raíces durante su cosecha, transporte y almacenamiento, así como una elevada humedad del aire en las bodegas. Para evitar en gran parte estos trastornos, se recomienda cosechar el camote lo más maduro posible y antes de que vengan las heladas; cosechar, transportar y almacenar las raíces con el mayor cuidado, evitando dañarlas, y airear bien las raíces hasta tres y cuatro días, de manera que pierdan su turgencia. En varios lugares se utiliza con éxito el ensilaje aéreo, en donde los camotes se mantienen a temperaturas de 11 a 13 °C, después de que han sido bien secados. El mejor procedimiento consiste en una buena refrigeración durante el transporte y almacenamiento. Rh. nigricans también ocasiona la llamada "gota" o "gotera" de las fresas, con graves pérdidas económicas. El micelio invade las partes externa e interna de los frutos, los cuales se adelgazan y ablandan por sufrir un fuerte escurrimiento con pérdida considerable de jugo. Los trastornos se manifiestan durante el transporte y almacenamiento. Para evitar estos daños y las consiguientes pérdidas se aconseja manipular las fresas lo menos posible, o cuando se haga, tomar los mejores Figura 3.33. Gotera de las fresas. cuidados para evitar golpes, heridas o raspaduras; conservar gran limpieza en las cajas y vehículos de transporte, así como en las casas y mesas de empaque; refrigerar de manera adecuada inmediatamente después de la cosecha, pues un retardo es a veces desastroso. Este hongo es uno de los agentes causases de la "gota" en la papa; en muchas ocasiones también son atacados manzanas, peras, membrillos, ciruelas, duraznos y cerezas, y parece que no escapa ningún fruto.

102 Además, produce putrefacción en los tomates y ocasionalmente en los higos. También causa perjuicios en granos y semillas en germinación. Otras especies de Rhizopus causan perjuicios parecidos; por ejemplo, Rh. nodosus puede ocasionar putrefaccíón.de las cápsulas de algodón. Por otro lado, Rh. nigricans tiene valor industrial, ya que es el hongo más eficaz para la producción de ácido fumárico, pues llega a convertir en este producto el 40 o 50% del azúcar consumido. El ácido fumárico se utiliza como sustituto del ácido tartárico en las bebidas alcohólicas; como antioxidante, en la elaboración de alcoholes polivalentes, en la síntesis de resinas y como mordente en tintorería. Asimismo, este hongo puede Figura 3.34 Ácido fumárico. produ.cir ácido láctico. Además, es uno de los mucoráceos más utilizados para obtener esteroles básicos en la síntesis de cortisona, hormonas sexuales y anticonceptivos. Otras especies de Rhizopus útiles en la industria son las siguientes: Rh. oryzae posee un gran poder amilolítico, por lo que es usado en las destilerías de granos como agente sacarificante; también se utiliza en la producción de enzimas comerciales, y en la elaboración de ácido fumárico y, sobre todo, de ácido láctico, que aunque no puede competir en precio con el que originan las bacterias lácticas, es más fácil de purificar, por lo que resulta ser de mejor calidad y por eso tiene usos especiales. Puede crecer hasta la temperatura de 37 °C, por el contrario de Rh. nigricans que crece sólo a temperaturas inferiores a esta. Rh. arrizus (figs. 144-148) es rico en enzimas, por lo que se utiliza en la producción industrial de estas, y para obtener ácido láctico. Con Rh. chinesis se obtienen enzimas y ácidos fumárico y láctico. Rh. delemar es de gran valor en la producción de enzimas amilolíticas y es por lo mismo un magnífico sacarificante del almidón; produce enzimas comerciales y alcohol a partir del maíz. Rh. japonicus y Rh. tonkinesis poseen fuerte poder sacarificante; se utilizan en la hidrólisis del almidón, para efectuar fermentación alcohólica a partir de granos, y en la obtención de enzimas comerciales. Además producen ácidos fumárico y láctico. En la producción de ácidos fumárico y láctico también se pueden utilizar, entre otras especies, Rh. niveus, Rh. pseudochinensis, Rh. sbangbaiensis y Rh. trítici.

Figura 3.35. Gongronella sp.

Otros mucorales. Se conocen numerosos géneros y muchas especies de este orden, entre los que se citan los siguientes: Gongronella (Figura 3.35), Spinellus (Figura 3.36) y Pirella (Figura 3.37) (fam. Mucoraecae). Son géneros afines a Rhizopus. El primero se caracteriza por presentar esporangios con una constricción conspicua en la parte inferior, delimitando a la apófisis (esta delimitación no se presenta en Rhizopus), por ejemplo G. pacríspora, que tiene esporangióforos encorvados; G. butleri, por el contrario, los tiene rectos. En Spinellus los esporangióforos no se

103 forman sobre estolones, como en Rhizopus; S. spbaerosporus tiene esporas globosas, en tanto que las otras especies del género las presentan fusiformes o rómbicas, por ejemplo, S. fusiger y S. gigasporus. Pirella sólo comprende una especie, F. circinans, con dos tipos de esporangios: globosos sobre esporangióforos erectos, y piriformes sobre esporangióforos retorcidos.

Figura 3.36. Spinellus sp.

Figura 3.37.Pirella sp.

Mucor (fam. Mucoraecae). Las especies de este género son saprobias y muy parecidas a las de Rhizopus, de las que se diferencian esencialmente porque su micelio no forma estolones, sus esporangióforos nacen en cualquier sitio del micelio, la columela, que se ilustra para la especie termófila (temperatura óptima 35-50 °C) M. miebei, es cilíndrica o globosa (nunca hemisférica), a veces con espinas agudas como en M. spinosus, y sin rizoides especiales como en Rhizopus; para M. miebei se ilustra también la forma de los suspensores y del cigosporangio, que resulta de la fusión de isogametangios, Por lo común los esporangióforos son sencillos, aunque hay especies que los tienen ramificados. Las especies de este género son generalmente heterotálicas, pero algunas, como M. genevensís, y la mencionada M. miebei, son homotálicas; otras son, excepcionalmente, partenogenéticas, pues cada gametangio se desarrolla sin previa fecundación, dando origen a una acigospora (acigosporangio), caso que es típico de M. azygospora y M. bainieri, la primera con esporangióforos sencillos y la segunda con esporangióforos ramificados. La especie más conocida y ampliamente distribuida es Mucor mucedo, que se puede obtener con cierta facilidad a partir de estiércol fresco de caballo, donde abundan las esporas; tiene enzimas proteolíticas y desintegra las grasas, por lo que ocasiona descomposición de muchos alimentos; con frecuencia, interviene en la maduración del tabaco en polvo o rapé, llega a ocasionar descomposición de las pieles en las curtidurías, y se ha encontrado en el enriamiento del lino. M. biemalís secreta enzimas que ayudan en el enriamiento del lino, digiere el almidón y la gelatina, y fermenta la glucosa.

Ciclo de vida de Rhizopus nigricans. Figura 3.38. Ciclo de vida de Rhizopus nigricans. Ciclo de vida asexual. A y Al, El micelio se encuentra en desarrollo con núcleos haploides. B y Bl El micelio forma esporangióforos y esporangios (con esporangiosporas) que son estructuras de reproducción asexual. C y Cl, Cuando el esporangio está maduro, se rompe y liberan a las esporangiosporas, las cuales transportadas por factores bióticos y abióticos naturales. D y Di, Las esporangiosporas caen en un

104 sustrato, y en condiciones favorables del ambiente forman un tubo de germinación y posteriormente hifas y micelio completándose el ciclo de vida asexual ya que regresamos al micelio A y A1. Observar en la figura que el micelio puede ser positivo o negativo ya que el hongo es heterotálico por lo que son de diferente tipo de compatibilidad sexual. Ciclo de vida sexual. E Los micelios forman progametangios para la reproducción sexual (uno es positivo y otro es negativo). F, Los gametangios tienen contacto sexual). G, Se inicia la formación de la cigospora y ocurre plasmogamia por copulación gametangial. H, Desarrollo de una cigospora joven. Posteriormente ocurre cariogamia, por lo tanto, a partir de éste momento, los núcleos de la cigospora son diploides. I, Cigospora madura. J, Previa meiosis, la cigospora germina, se rompe, forma un esporangióforo con esporangio y al madurar éste último se rompe para liberar a las esporangiosporas (algunas positivas y algunas negativas).K, Las esporangiosporas son transportadas por factores bióticos y abióticos y germinan formando un tubo de germinación que posteriormente origina las hifas y el micelio, finalizando el ciclo de vida sexual y regresando a A y A1.

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Figura 3.38. Ciclo de vida de Rhizopus nigricans.

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3.2 PHYLLUM ASCOMYCOTA HONGOS ASCOMYCETOS Su característica esencial es la formación de células especiales, derivadas de la reproducción sexual, llamadas ascas (de saca o bolsa), en cuyo interior se generan esporas denominas ascosporas. El talo puede ser unicelular, pero generalmente está constituido por un micelio bien desarrollado con hifas ramificadas y septadas, cuyas células poseen de uno a varios núcleos. En el caso de que se formen cuerpos fructíferos, éstos se presentan rodeados de capas o paredes plectenquimatosas estériles. Con frecuencia pasan por una fase dicarióntica, pero ésta es de vida corta y de extensión limitada, y se desarrolla entre las fases haploide y diploide. Los hongos ascomycetos no existen células flageladas. En su mayoría son hongos eucárpicos, aunque los hay holocárpicos. Tienen reproducción asexual y sexual, que se efectúa por métodos muy diversos, Figura 3.39.Ascomicetos. pero sin llegar a formar elementos móviles. Al estado de reproducción asexual o conidial se le denomina estado o fase imperfecto y al sexual o ascógeno, se le llama estado o fase perfecta. E1 estado asexual es el más frecuente. Se pueden aplicar dos nombres científicos a dichas especies: uno para el estado asexual y otro para el sexual. En ocasiones las ascas pueden quedar aisladas unas de otras, pero en la mayoría de los casos se agrupan en el interior de cuerpos fructíferos especiales, microscópicos o macroscópicos llamados ascocarpos, delimitados o cubiertos por una capa o pared de hifas estériles denominada peridio. Los ascomicetos son hongos cosmopolitas y constituyen el grupo mayor del reino de los hongos. Las ascas pueden tener forma cilíndrica, claviforme, oval, esféricas o combinaciones entre estas formas. Estas ascas pueden ser unitunicadas (con una sola pared o envoltura) o bitunicadas (con dos paredes o envolturas). Las ascas pueden tener desde una a decenas de ascosporas, aunque en muchos ascomicetos lo normal son ocho ascosporas. Las ascosporas pueden ser liberadas de las ascas a través de una hendidura o un poro presente en el ápice del asca o por la desintegración enzimática de la misma. Ascas, ascosporas y ascocarpos La formación de las ascas y de las ascosporas se efectúa de dos maneras: directa e indirectamente. En el primer caso se observa que, después de la unión de los gametangios, se realiza inmediatamente la cariogamia para formar un cigoto con un núcleo diploide. Después este núcleo se divide por meiosis y se obtienen dos núcleos haploides que pueden seguir dividiéndose dos o más veces sucesivas. Generalmente se obtienen ocho

Figura 3.40 Foto microscopio óptico de ascas y ascosporas

107 núcleos aunque, como ya se indicó, pueden ser en menor o en mayor número. El mismo cigoto recibe entonces el nombre de asca, y dentro de esta cada núcleo se rodea de protoplasma, membrana y pared celular, integrándose así las ascosporas, proceso que recibe el nombre de formación de células libres (en este caso las células son las ascosporas). Las ascas formadas de esta manera quedan aisladas unas de otras, a veces en pequeños grupos, pero no llegan a formar un cuerpo fructífero, ni a estar protegidas por una envoltura de hifas estériles. Ascogénesis

Figura 3.41 1) ascogenous cell; 2) proascus; 3) basal cell; 4) ascus

A los procesos celulares que ocurren para la formación de ascas y ascosporas se le llama ascogénesis. Una vez que los núcleos de los anteridios o de los espermacios entran al ascogonio, se aproximan a los núcleos de este, pero no se fusionan, sino solamente forman pares de núcleos (dicariones), que se disponen generalmente en la periferia del ascogonio. A partir de la superficie del ascogonio se desarrollan varias prolongaciones llamadas hifas ascógenas, a las que penetran los dicariones. Las hifas ascógenas se alargan y ramifican, mientras que en su interior los dicariones se dividen varias veces. Generalmente las hifas ascógenas forman tabiques y constituyen células en las que quedan uno o más dicariones. En la extremidad de las hifas ascógenas, las células quedan siempre con un solo dicarion, o sea con un par de núcleos, uno de ellos descendiente de un núcleo original masculino y el otro de un núcleo original femenino. En este momento, en la última célula de cada hifa ascógena se efectúan varios fenómenos, que en forma breve y sencilla son los siguientes: la célula se alarga y se encorva sobre sí misma formando un gancho, arco de bastón o uncínulo; los dos núcleos se dividen simultáneamente formándose cuatro núcleos, de los cuales dos quedan en par o dicarion (uno masculino y otro femenino) situados en la parte encorvado del gancho, y los otros dos quedan separados, uno en la parte basal del gancho y otro en la región terminal. Se forman entonces dos tabiques, uno en la base y otro cerca de la extremidad del gancho, separando así tres células: una basal y otra terminal, cada una de ellas con un núcleo, el masculino o el femenino, y la célula media, que está en la región encorvada, que posee un dicarion. Esta célula es la que va a formar el asca, por lo que se le llama célula madre del asca. Esta célula se alarga, toma una forma más o menos cilíndrica o de clava, mientras que en su interior los dos núcleos se fusionan, efectuándose hasta este momento la cariogamia; se constituye así un cigoto con un núcleo diploide. Pronto el núcleo se divide tres veces sucesivas, las dos primeras correspondientes a la meiosis y la tercera es

108 mitótica; así se forman ocho núcleos que por el proceso de formación de células libres dan lugar a ocho ascosporas por asca. En algunos ascomicetes se forman sólo cuatro núcleos, y por lo mismo cuatro ascosporas, pero en otros las divisiones de los núcleos continúan varias veces por lo que se obtienen numerosas ascosporas. El protoplasma residual del asca, que no toma parte en la formación de las ascosporas, se llama epiplasma, y se utiliza probablemente en la nutrición de estas, o se adhiere a la superficie de las ascosporas jóvenes y queda formando parte de la ornamentación de las mismas. Las células del gancho que quedaron con un solo núcleo generalmente se fusionan por desaparición de sus paredes laterales que están en contacto, formándose una célula con un dicarion, la cual crece lateralmente, se alarga y forma un nuevo gancho semejante al anterior, en donde vuelven a efectuarse los fenómenos citados. En esta forma se originan numerosas ascas. Al mismo tiempo que se obtienen las estructuras anteriores, o un poco después, se forman numerosas hifas estériles a partir de hifas vegetativas que están abajo o alrededor del ascogonio y del anteridio. Unas de ellas, que son delgadas y sencillas en su parte terminal, se disponen en forma bastante regular, entre unas aseas y otras, constituyendo las llamadas paráfisis o parafisas. Las paráfisis, junto con las ascas, forman generalmente una capa muy regular llamada himenio o tesio. Otras de esas hifas se unen formando un prosénquima o un seudoparénquima, que constituyen una capa protectora llamada peridio que en forma parcial o total envuelve al himenio y las hifas ascógenas. Todas estas estructuras citadas constituyen un cuerpo fructífero llamado ascocarpo, que consta de las siguientes partes según su estado de desarrollo: ascogonio, hifas ascógenas, ascas, ascosporas, paráfisis y peridio. El ascogonio y las hifas ascógenas sólo se encuentran en los ascocarpos jóvenes. Al madurar estos se definen las cuatro últimas estructuras citadas, según el tipo de ascocarpo; puede haber otros tipos de hifas estériles, además de las parálisis, por ejemplo las seudoparáfisis o seudoparafisas y las perífisis o perifisas. Las paráfisis son filamentos elavifornies o cilíndricos, por lo común no tabicados, sencillos u ocasionalmente ramificados, que se desarrollan entre las ascas del himenio y que se originan de la base del ascocarpo quedando libres en el extremo apical, aunque en ciertos casos, como en varios hongos que forman apotecios, las paráfisis se fusionan en el extremo superior y constituyen una capa compacta sobre el himenio denominada epitecio.

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Figura 3.42. Ascogénesis y ascocarpos de los ascomicetos

En algunos ascomicetes se forman sólo cuatro núcleos, y por lo mismo cuatro ascosporas, pero en otros las divisiones de los núcleos continúan varias veces por lo que se obtienen numerosas ascosporas. El protoplasma residual del asca, que no toma parte en la formación de las ascosporas, se llama epiplasma, y se utiliza probablemente en la nutrición de estas, o se adhiere a la superficie de las ascosporas jóvenes y queda formando parte de la ornamentación de las mismas. Las células del gancho que quedaron con un solo núcleo generalmente se fusionan por desaparición de sus paredes laterales que están en contacto, formándose una célula con un dicarion, la cual crece lateralmente, se alarga y forma un nuevo gancho semejante al anterior, en donde vuelven a efectuarse los fenómenos citados. En esta forma se originan numerosas ascas.

Las seudoparáfisis, al contrario de las paráfisis, se desarrollan desde el techo de ciertos ascocarpos y crecen hacia abajo, entre las aseas, hasta unirse a la base de las mismas, quedando en el interior de la fructificación a manera de columnas o cortinas. Las perífisis son filamentos cortos o pelos que se forman en el cuello (canal ostiolar) o en la boca u ostíolo de algunos ascocarpos. Los ascocarpos, según su estructura, pueden ser de cuatro tipos y reciben los siguientes nombres: cleistotecio, peritecio, ascostroma y apotecio, El cleistotecio tiene una forma más o menos globosa y está completamente cubierto por el peridio, de manera que la cavidad que contiene las ascas y parálisis está bien cerrada. Las ascas están distribuidas irregularmente dentro del cleistotecio, no forman un verdadero himenio y quedan libres solamente Figura 3.43 Cleistotecio.

110 cuando viene la desintegración de la capa protectora o peridio. Como ejemplos de hongos que forman cleistotecios tenemos a el Orden Eurotiales con los géneros Eurotium, Neosartorya (= Sartorya) y Emericella que tienen sus estados conidiales en diferentes especies del Género Aspergillus sp. Los géneros Talaromyces y Eupenicillum (= Carpenteles) tienen sus estados conidiales en diferentes especies del género Penicillum.

Figura 3.44. Peritecio.

El peritecio es un cuerpo fructífero sexual que tiene forma de matraz o botella, con paredes formadas de tejido seudoparenquimatoso, con su interior tapizado de ascas con ascosporas, las cuales salen a través de un poro u ostiolo. Como ejemplo tenemos a Claviceps purpurea causante del “Ergot” o “Cornezuelo del centeno” que además de causar enfermedad en las plantas, también forma esclerocios en substitución de los granos de centeno que cuando son ingeridos accidentalmente, mezclados con la semilla, el hombre sufre vasoconstricción de las extremidades que pueden causar la gangrena y

amputación de las mismas, inclusive la muerte. El ascostroma es un estroma en cuyo interior se forman uno o varios lóbulos o cavidades en donde se forman ascas con ascosporas. El seudoperitecio o seudotecio es un ascostroma unilocular. Como ejemplos podemos mencionar a Venturia inaequalis (= Spilocaea pomi) causante de la “roña del peral y manzano” que en Puebla, N.L., México y otros estados de la República Mexicana causa graves pérdidas en la producción. Además tenemos a Mycosphaerella musicola (= Cercospora musicola), M. fijiensis (= C. fijiensis) causantes del chamusco comun y negro del plátano; Figura 3.45. Ascostroma. Apiosporina morbosa sinónimo de Dibotrium morbosum (= Cladosporium morbosum) causa agallas negras en el ciruelo y otros arboles frutales y en México se le conoce como lagartija; Leptosphaeria maculans (= Phoma lingam) es el causante del “pie negro” de las crucíferas y que causa hasta 80 y ¡00 % de perdidas en la producción de Coliflor en los estados de Aguascalientes y Zacatecas, y es la principal enfermedad en el cultivo de brócoli en Guanajuato. El apotecio es un cuerpo fructífero, completamente abierto en la madurez, en forma de copa o taza cuyo interior esta tapizado por las ascas con ascosporas y las parafisas (himenio). Los apotecios pueden ser sésiles o pediculados. Como ejemplo de apotecio tenemos al género Morchella que, por el aspecto de su pileo, son conocidos como pancitas, elotitos, mazorquitas, elote y colmena etc. El género Helvella con las especies comunes en México H. lacunosa, H. crispa, H. infula y H. elastica, tiene una clara Figura 3.46. Apotecio.

111 diferenciación e su pileo y estípite. El pileo tiene forma de silla de montar, globosa o de cerebro. Estas son comestibles sólo después de hervirlas porque crudas son algo tóxicas por la presencia de toxinas termolábiles hemolíticas, como el ácido helvélico.

Clasificación de los Ascomycetes I. Clase: ARCHIASCOMYCETES. Es un grupo de diversos hongos difíciles de Caracterizar. Orden: Taphrinales. Las ascas se forman de células ascógenas binucleadas. II. Clase: SACHAROMYCETES. (Levaduras). Ascas desnudas, no se forma ascocarpo. Hongos principalmente unicelulares que se reproducen por gemación. III. ASCOMYCETES FILAMENTOSOS. Orden: Erysiphales (Cenicillas polvorientas). Las ascas se forman en el interior de un cuerpo fructífero completamente cerrado (cleistotecio). El micelio, conidios y cleistotecios se forman sobre la superficie de los tejidos de las plantas hospedantes. Hongos parásitos obligados. A. PYRENOMYCETES: ASCOMYCETES CON PERITECIO. El peritecio, y ocasionalmente un cleistotecio en un estroma, se encuentran inmersos en una masa suelta de hifas o se encuentran libres. Las ascas tienen una pared celular. B. LOCULOASCOMYCETES: ASCOMYCETES CON ASCOSTROMA. Producen ascas dentro de lóculos (cavidades) preformados en un estroma. El ascostroma puede ser monolocular (seudotecio) o multilocular. Las asas tienen doble pared celular. C. DISCOMYCETES: ASCOMYCETES CON APOTECIO. Los ascocarpos en forma de copa o tasa llamado apotecio. Las ascas son cilíndricas a ovoides, con frecuencia intercaladas con parafisas. Ascosporas descargadas con fuerza. D. DEUTEROMYCETES (hongos imperfectos o asexuales). El micelio esta bien desarrollado, septado y ramificado. Son raras la reproducción y estructuras sexuales, faltan o son desconocidas. Las esporas asexuales (conidios) son formados sobre conidióforos que existen simples, o agrupados en estructuras tales como esporodoquios o sinemas, o formados en el interior de cuerpos fructíferos conocidos como picnidios o acérvulos.

3.2.4 Reino Fungi. Phylum Ascomycota. Ascomycetes Filamentosos A. Pyrenomycetes. Orden Eurotiales: Son hongos de cleistotecios variables, entre microscópicos con 1-2 capas peridiales (Monascus), hasta esferas pequeñas con peridio pseudoparenquimático provisto de líneas de dehiscencia (Cephalotheca) 7 familias de hongos cleistotecios. La Familia más importante es la Eurotiace que comprende muchos hongos ampliamente distribuidos cleistotecios bien formados con peridio bien diferenciado entre estos hongos están varios cuyas fases conídicas son propias de los géneros-forma Aspergillus y Penicillium son Deuteromycetes, cuyas fases perfectas (ascocárpicas) no han sido encontradas, esta familia ha sido denominada a menudo Aspergillaceae. El género Aspergillus tiene 200 especies de

112 distribución cosmopolita, conocidos como mohos negros capaces de utilizar una gran variedad de sustratos a causa de la gran cantidad de enzimas que producen pueden producir micotoxinas, aflatoxinas, la más potente es la aflatoxina carcinógena B1 pueden producir enfermedades en seres humanos, aspergilosis. Aspergillus fumigatus aplicación industrial: obtención de ácido cítrico y glucónico (A. niger) estructuras somáticas: micelio de hifas desarrolladas septadas, hialinas, con células plurinucleadas. Ciclo de vida de Eurotium rubrum. Figura 3.47. Ciclo de vida asexual. A a D. A) el micelio se encuentra en desarrollo con núcleos hadiploides. B) El micelio forma conidióforos y conidias en cadena, mismos que son estructuras de reproducción asexual. Esta fase corresponde al género Aspergillus spp. C) Cuando las conidias están bien desarrolladas o maduras se desprenden y son transportadas por el viento y otros factores bióticos y abióticos naturales. D) Las conidias caen en un sustrato, y en condiciones favorables del ambiente forman un tubo de germinación y posteriormente hifas y micelio completándose el ciclo de vida asexual. Ciclo de vida sexual. E a J. E) Los micelios forman gametangios (anteridio masculino y ascogonio femenino) para la reproducción sexual mediante el contacto de los gametangios. F) Mientras ocurre la fertilización alrededor de los gametangios inicia el desarrollo de un cleistotecio. G) Se inicia la formación de las hifas ascógenas que originarán a las ascas. H) Previa cariogamia y meiosis se forman y desarrollan muchas ascas maduras, esféricas. I) Cuando el cleistotecio madura, los cambios de humead y temperatura lo rompen permitiendo salir las ascas y ascosporas. Las ascosporas son transportadas por diferentes factores abióticos y bióticos, J) Las ascosporas caen en un sustrato, y en condiciones favorables del ambiente, forman un tubo de germinación y posteriormente hifas y micelio completándose el ciclo de vida sexual. Ciclo de vida de Claviceps purpúrea. Figura 3.48. En general, es similar al de Eurotium rubrum.

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Figura 3.47, Ciclo de vida de Eurotium rubrum.

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Figura 3.48. Ciclo de vida de Claviceps purpúrea.

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CLASE SACCHAROMYCETES, Orden Endomicetales. LAS LEVADURAS Importancia y concepto. Según el microbiólogo estadounidense Tanner, "ninguna clase de microorganismos ha estado más íntimamente asociada con el progreso y el desarrollo de la raza humana como las levaduras". Gran verdad encierran estas palabras, pues es bien sabido que el hombre en tiempos remotos aprovechó prácticamente las fermentaciones efectuadas por dichos microorganismos, aunque no llegó a conocer el Figura 3.49. Levaduras. aspecto microscópico de las levaduras antes del siglo XVII, y no pudo explicarse los cambios observados en los fenómenos en que estas intervienen. Muchos años antes de nuestra era, los griegos y los egipcios se dedicaban al cultivo de la vid y a la fermentación del jugo de uva para obtener los vinos; por otra parte, la fabricación de la cerveza la practicaban los germanos, los galos y los españoles, y antes que ellos, varios siglos antes de Cristo, los caldeos, los asirios y los egipcios. La influencia de estas bebidas alcohólicas, y muchas otras más que se fermentan por levaduras, ha sido de enorme importancia en la economía y civilización de todos Figura 3.50 utilización de microorganismos para la elaboración de cerveza.

los pueblos.

El término levadura se aplicó por primera vez a la porción de masa fermentada y que se mezclaba con otra para hacerla fermentar y lograr así una de las operaciones en la elaboración del pan, que es el levantamiento de la masa. Posteriormente se dio ese nombre a toda masa que hacía fermentar la cerveza y los vinos. En el momento que se observaron y descubrieron los microorganismos que constituyen esa masa llamada levadura, este término se aplicó a los mismos. Figura 3.51 Elaboración de pan con masa

En realidad, la primera manifestación visible que fermentada. provocan las levaduras en la fermentación de los líquidos azucarados es el desprendimiento de gas carbónico, lo que conduce a la formación de espuma y, al mismo tiempo, a la elevación de partículas sólidas que son llevadas a la superficie del medio. Durante el proceso se forma un sedimento o "levadura" en el fondo del medio. En 1680,

116 Leeuwenhoek, observando al microscopio el sedimento que provoca la fermentación de la cerveza, fue el primero que vio las levaduras en gemación, a las que parece se denominó fermento cerevisina o cerevisiac, indicando que dicho sedimento estaba formado de gran número de cuerpos de forma globular. En 1826 Desmaziéres expresó que estos microorganismos eran de naturaleza vegetal, los incluyó en el género Mycoderma, propuesto por Persoon en 1822, y les dio el nombre de Mycoderma cerevisiae. Unos años después, diversos autores confirmaron las observaciones anteriores, y demostraron claramente que las levaduras de la cerveza y de los vinos estaban formadas por células vegetales organizadas, en las que se distinguían una membrana delimitante y un contenido viscoso y granuloso. Hicieron constar, también, que dichas células podían reproducirse por brotes y por la formación en su interior de cuerpos pequeños o esporas, los cuales podían quedar libres por la ruptura de la pared de las células madres. Pero lo más importante que se hizo constar en esa época fue la relación de causa y efecto que existe entre las levaduras y los jugos azucarados, indicándose que las células de estas levaduras eran las que producían la fermentación, y que sin ellas este fenómeno no se efectuaba. La conclusión de que las levaduras son seres vivos y, además, las causantes de la fermentación fue publicada casi simultáneamente por Cagniard Latour en Francia (1836) y por Schwann y Kutzing en Alemania (1837). Este último descubrió el núcleo de las levaduras, consideró que estas eran pleomórficas, pues podían tener una fase micelial y, aunque ya había comunicado antes (1834) de manera informal (en una carta dirigida a Ehrenberg), la relación que tienen las levaduras con la fermentación, su trabajo fue el último publicado entre los trabajos de los tres investigadores mencionados. Debido a dicha eventualidad, Cagniard Latour tiene prioridad en la publicación de tan importante descubrimiento. Este último investigador también descubrió la gemación en las levaduras e indicó que el tamaño de las levaduras de cerveza era semejante al de las levaduras de los vinos (1150 mm); demostró que las levaduras secas, o sometidas a temperaturas de - 0.5 ˚C en CO, líquido, eran aún activas y consideró que la transformación del azúcar en alcohol etílico y C02 se debía a la acción vital de dichos microorganismos. Debido precisamente a su capacidad para fermentar los azúcares, se dio a las levaduras el nombre de sacaromicetes o sacaromicetos, y posteriormente se les agrupó taxonómicamente en la familia Saccharomycetaceae. Sin embargo, el papel de las levaduras no quedó bien definido hasta la época en que Pasteur (1859) inició sus memorables investigaciones sobre las fermentaciones. Desde este momento hasta nuestros días, numerosos investigadores se han dedicado a estudiar estos interesantes microorganismos, y han demostrado la significación tan importante que tienen en las actividades humanas. Son las levaduras las que fermentan y levantan la masa en la elaboración del pan; las que esencialmente se utilizan en la fabricación de la inmensa mayoría de las bebidas alcohólicas, dando lugar al establecimiento de industrias de gran poder económico en los países, y las que se emplean en las enormes fábricas de alcohol etílico y de otros productos. Por su alto contenido de vitaminas del complejo B, y su riqueza en proteínas, varias especies de levaduras se emplean con éxito como complemento alimenticio del hombre y los animales; otras se utilizan como fuente de grasas, glicerina y ácido succínico. Asimismo, algunas intervienen en la fermentación del cacao, contribuyendo a proporcionar el Figura 3.52. Alimentos elaborados por medio de la fermentación.

117 sabor y el olor tan exquisitos de este producto. Por otro lado, pueden ser perjudiciales, pues las hay que producen olores y sabores desagradables en las bebidas fermentadas, echan a perder la leche y sus derivados, así como mariscos, carnes, frutos y muchos otros alimentos. Varias especies parasitan a ciertos animales y al hombre, ocasionando a veces graves enfermedades, y hay algunas que se han encontrado parasitando plantas. Desde que se descubrieron las levaduras, y con los primeros estudios de las mismas, numerosos autores trataron de dar un concepto de estos microorganismos, pero conforme avanzaron los conocimientos acerca de ellas, ese concepto se hizo más difícil, pues constituyen un grupo de microorganismos que no está bien definido ni es homogéneo. Los límites de su posición taxonómica son vagos y sujetos a decisiones arbitrarias. Filogenéticamente constituyen un grupo muy heterogéneo, lo que se puede observar al estudiar su clasificación, ya que se incluyen en grupos de hongos muy diversos. Así, las levaduras que forman ascosporas se colocan en los Ascomycotina; las que generan esporas exógenas, semejantes a las basidiosporas o a los conidios, se sitúan entre los Basidiomycotina o en los Deuteromycotina (levaduras imperfectas); en este último grupo se clasifican también las que no producen ninguno de estos tipos de esporas y que sólo se reproducen por gemación. Aun en el grupo de los cigomicetes hay hongos que bajo ciertas condiciones forman levaduras en alguna de sus fases de crecimiento, por ejemplo algunas especies del género Mucor (M. rouxianus y M. racemosus). De acuerdo con las ideas dominantes, y de una manera esencial y general, se puede expresar que las levaduras no constituyen una entidad taxonómica definida y que son hongos unicelulares, generalmente con células pequeñas, pero que en ocasiones pueden formar seudomicelios y aun micelios verdaderos; se reproducen por fisión o, en la mayoría de los casos, por gemación; muchas especies forman ascas y ascosporas; otras generan diversos tipos de esporas de origen asexual, como las que reciben los nombres de balistosporas y artrosporas; aunque es común que efectúen fermentación alcohólica, las hay que no producen este fenómeno. Distribución y medios en que viven. Las levaduras son organismos cosmopolitas, probablemente de los más ampliamente distribuidos en la Tierra. Se encuentran en todos los continentes, en climas húmedos y secos, en los cálidos, templados y fríos, desde la orilla del mar hasta las alturas donde todavía se desarrollan los últimos vegetales superiores. Abundan en el aire, en el agua y en el suelo. Se presentan en los sustratos más diversos y variados, pudiéndose asegurar que casi no hay sustancia orgánica fermentada o en vías de degradación en la que no se hayan encontrado. Así, se han aislado, por ejemplo, de los sucios, de los restos de vegetales y animales en desintegración, de raíces, tallos, hojas, flores (nectarios), frutos, granos, semillas, cortezas de árboles y exudaciones vegetales; pus de las heridas y de órganos como los pulmones, tumores y úlceras; piel sana y lesionada, tubo digestivo del hombre y de los animales y excrementos de los mismos; esputos de personas sanas y enfermas; jugos de frutas, conservas, jaleas, jarabes, mieles diversas, salchichas, jamones y todo tipo de carnes expuestas en un ambiente contaminado; leche y sus derivados, salsas, cuerpos fructíferos de hongos superiores silvestres y cultivados; materias vegetales utilizadas en la industria, como tabaco y cacao en fermentación; pero sobre todo son abundantes en los jugos azucarados y en otros sustratos que están en fermentación y a partir de los cuales se elaboran muy diversos tipos de bebidas alcohólicas, muchas de ellas típicas de cada país y Figura 3.53. tesgüino

118 aun de ciertas regiones. En México fácilmente se pueden observar en los jugos o mostos en fermentación, con los que se elaboran la cerveza, los vinos y las sidras, así como en los sustratos de los que se elaboran ciertos alimentos y bebidas típicos de nuestro país (pozol, tesgüino, tepache, colonche, mezcal, tequila, charanda, comiteco y sotol). Morfología y estructura. Las levaduras son unicelulares; sus células tienen formas y dimensiones muy diversas. Pueden ser esféricas, ovales, elípticas, cilíndricas, cortas o alargadas, claviformes, triangulares y con los extremos redondeados o apiculados. Como son polimorfas adoptan distintas formas dentro de la misma especie y aun en el mismo cultivo, lo cual depende de diversos factores, especialmente del sustrato en que viven y de la edad de los cultivos. Debido a esta circunstancia, la forma no siempre puede tornarse como carácter taxonómico.

Figura 3.54, Pseudo micelio del hongo Candida albicans. Siendo la forma de la izquierda la más abundante.

Figura 3.55, Pseudomicelio formado por una levadura

En muchos casos, al reproducirse las células, quedan unidas formando pequeñas o largas cadenitas que son los seudomicelios; asimismo, algunas de ellas pueden desarrollar largos filamentos que constituyen un micelio verdadero (Figura 3.14 y 3.15.) Las dimensiones más comunes de las células varían entre 2 y 4 µ de ancho y 2 a 8 µ de largo; sin embargo, se encuentran levaduras alargadas que tienen 10, 15 o 25 µ de longitud, y aquellas que constituyen filamentos llegan a tener hasta 50, 70 y más micrómetros. Las levaduras presentan las partes de una célula completa, (Figura 3.16): pared celular y protoplasma; este último comprende la membrana fundamental (plasmalema), el citoplasma y el núcleo. La pared celular o cápsula de secreción es delgada o gruesa según la edad de las células y la especie de levadura; puede contener sustancias diversas: está formada principalmente de polisacáridos constituidos por mananas, β-glucanas y algo de quitina; la pared primaria, cuando la célula de una levadura se divide, casi siempre es quitinoso, pero después, en las células maduras o viejas, son más abundantes los otros dos polisacáridos mencionados. Unas décadas antes de la época actual se pensó que la pared de las levaduras era de celulosa, aunque de un tipo algo Figura 3.56. Cultivo de Rhodotorula sp.

119 diferente a la celulosa de los vegetales superiores, al cual se le llamó celulosa de las levaduras; pero ahora se sabe que las sustancias que forman dicha pared son las indicadas anteriormente, al menos para las levaduras de la clase Hemiascomycetes, pues las levaduras que se forman en hongos de otros grupos taxonómicos (cigomicetes, deuteromicetes o basidiomicetes) pueden presentar una constitución química diferente; por ejemplo, la pared de las levaduras que se produce en los hongos del género Mucor (de los cigomicetes) es fundamentalmente de quitina, en tanto que la pared en los géneros Sporobolomyces (deuteromicetes) y Rhodosporídium (basidiomicetes), así como en las fases imperfectas de este último, correspondientes al género Rhodotorula (deuteromicetes), está constituida por quitina y mananas. En algunas levaduras, la pared celular es muy gruesa y se modifica en su porción externa constituyendo una cápsula mucosa o gelatinosa, semejante a la cápsula que presentan muchas bacterias. En todas las especies del género Cryptococcus (deuteromicetes), y especialmente en C. neoformans que corresponde a la fase imperfecta de Filobasídiella neoformans (basidiomicetes), existe una cápsula muy desarrollada, constituida de varios carbohidratos, principalmente del grupo de las dextranas y xilanas. Figura 3.57. Cryptococcus sp.

La membrana fundamental tiene estructura, constitución y funciones semejantes a las de otras células, y en los fenómenos de plasmólisis se retrae junto con el citoplasma. El citoplasma es transparente y presenta diversas estructuras metaplasmáticas, así como granulaciones paraplasmáticas. Entre las primeras están las mitocondrias, el retículo endoplasmático y las vacuolas; a las segundas corresponden el glucógeno, los glóbulos de grasa y los gránulos metacromáticos. Las mitocondrias son corpúsculos refringentes constituidos por lipoides o grasas y nucleoproteínas que contienen ácidos ribonucleicos y desoxirribonucleico. La gran actividad secretora y fermentativa de muchas levaduras está ligada al desarrollo de estos corpúsculos. El retículo endoplasmático, como en otras células eucariónticas, está constituido por numerosas membranas tubulares lisas, o bien granulosas cuando tienen gránulos de ribosomas en la superficie. Las vacuolas pueden estar presentes en número de una o varias; contienen el jugo celular, que está formado principalmente por agua con diversas sustancias de reserva, de secreción y excreción, así como cristales de sales y de ácidos orgánicos. Es frecuente el desarrollo de una gran vacuola en el interior de la célula. El glucógeno es casi siempre abundante en las levaduras que se desarrollan en medios óptimos ricos en glúcidos, y disminuye a medida que estos se agotan; se encuentra localizado en vacuolas especiales, llamadas vacuolas de glucógeno.

120 Los glóbulos de grasa, pocos o numerosos, pequeños o grandes, homogéneos y muy refringentes, se encuentran dispersos en el citoplasma; son más abundantes en las células bien nutridas y desaparecen cuando se agotan las sustancias alimenticias en el medio. Ciertas levaduras llegan a tener tal cantidad de estos glóbulos, que se emplean industrialmente en la obtención de grasas. Los gránulos metacromáticos constituidos por la volutina (polimetafosfatos) representan la sustancia de reserva más importante del núcleo. Estos gránulos también pueden encontrarse en el citoplasma, principalmente en las vacuolas, como inclusiones con movimiento browniano, por lo que reciben el nombre de cuerpos danzantes. La estructura y posición del núcleo de las levaduras fue un problema muy discutido, pero en la actualidad, con las técnicas de microscopía electrónica, que han permitido estudiar cortes ultradelgados de las células de estos microorganismos, se sabe que, como todos los eucariontes, dicho núcleo está delimitado por una doble membrana que presenta numerosos poros y que en su interior contiene el nucleoplasma o jugo nuclear, a veces muy abundante, por lo cual se le consideró como una gran vacuola a la que se denominó vacuola nuclear. Es difícil precisar la presencia de uno, dos o varios nucléolos, las características y distribución del material cromatínico (cromosomas) así como la división y migración del mismo dentro del núcleo. La membrana nuclear permanece intacta durante la mitosis, a diferencia de lo que sucede durante este fenómeno en las células de los vegetales y de los animales superiores, en las que la membrana nuclear se desintegra. Este problema se complica porque la estructura del núcleo de las levaduras puede variar según el grupo taxonómico al que pertenecen las mismas y, además, en los hongos dimórficos con fase micelial y de levadura, puede ser diferente la estructura nuclear, según la fase en que se encuentren dichos hongos, aunque esto debe aún ser comprobado en la mayoría de los casos.

Figura 3.58, Diagrama de una célula de levadura de pan en reposo divisional. ER, indica retículo endoplasmático; F, filamentos; G, aparato de Golgi; L, granulo de lípidos (esferosoma); M. mitocondrias; Mt, mitocondrias filiformes; N, núcleo; Nc, placa centriolar; Nm, membrana nuclear; Nm, nucleolo; Pi, invaginación; Pl, plasmalena; V, vacuola; Vp, gránulo de polimetafosfato (volutina); W, pared celular; y Ws, cicatriz de gemación.

121 La mitosis de las levaduras de la clase Hemiascomycetes parece ser incompleta, pues no ha sido precisada la metafase ni la formación de placa ecuatorial. Por el contrario, los cromosomas, que generalmente son pequeños y esferoidales o filamentosos y granulosos, quedan situados en distintos niveles del huso acromático. No intervienen centrosomas o centriolos durante la división cariocinética; en lugar de estos orgánulos están presentes los llamados cuerpos polares del huso, situados sobre la membrana nuclear o intercalados en la misma. Estos cuerpos también son denominados centros organizadores de microtúbulos; cada uno de ellos constituye la estructura que se conoce con el nombre de placa nuclear. Esta estructura está relacionada con la formación de los microtúbulos que constituyen un pequeño huso acromático dentro del núcleo. Durante la mitosis se deslizan en sentido opuesto los dos cuerpos polares, hasta colocarse uno en cada polo del huso. Los cromosomas emigran equitativamente hacia ambos polos durante la anafase, y en la telofase se forman los núcleos hijos después del alargamiento del núcleo original, a manera de campana, y del estrangula- miento del mismo en la parte media, quedando un núcleo en cada una de las células formadas. En el caso de que la división se efectúe por gemación, que es la más frecuente en las levaduras, un núcleo queda en la célula madre y otro, al principio más pequeño que el de la célula original, en la yema. Las células de las levaduras cuando son observadas en el microscopio pueden presentar cierta coloración si están agrupadas, pero individualmente son incoloras, más o menos transparentes; cuando se desarrollan en medios de cultivo sólidos, originan colonias que pueden ser de color blanco, crema y aun ligeramente moreno; en algunos casos los cultivos tienen colores rojizos, rosados, anaranjados o amarillentos, lo que se debe generalmente a la presencia de pigmentos carotenoides. Reproducción asexual. Las levaduras se reproducen asexualmente por dos métodos esenciales: gemación y división transversal o fisión (Figura 3.18 y 3.19). La gemación es el procedimiento más común de multiplicación de las levaduras. Consiste en la formación de una o varias yemas que aparecen como pequeñas prominencias en la superficie de las células; al crecer estos brotes o yemas se separan de la célula madre por una constricción en la base. En ocasiones, las células hijas dan yemas antes de separarse de la célula madre, por lo que las células quedan unidas unas con otras, formando cadenas que llegan a Figura 3.59. Gemación de las levaduras. constituir seudomicelios y aun micelios verdaderos. Durante la gemación, el núcleo se divide por mitosis; un núcleo pasa al brote y otro queda en la célula madre, según se explicó; las levaduras, en su gran mayoría, se reproducen por gemación, por ejemplo todas las del género Saccharomyces, que comprende muchas de las especies más interesantes desde el punto de vista industrial. En la fisión o división transversal, la célula se alarga un poco, su núcleo se divide en dos, y se forma un tabique transversal más o menos en la parte media, separando a la célula madre en dos células hijas uninucleadas. Como en el caso anterior, las células resultantes pueden separarse

122 o quedar unidas; en este último caso se llegan a formar seudomicelios y micelios. Este tipo de reproducción se presenta en diversas especies de levaduras, especialmente en las del género Schizosaccharomyces. Existen levaduras que, además de las anteriores, presentan otros tipos de reproducción asexual por medio de esporas especiales que reciben los nombres de balistosporas, artrosporas, blastosporas y clamidiosporas, principalmente en las de la subdivisión Deuteromycotina, ya descritas. (Figura 3.60)

Figura 3.60, Ciclo biológico de Saccharomyces cerevisiae

Figura 3.61, Grupo de levaduras gemandose

Figura 3.62. Reproducción asexual de levaduras.

Reproducción sexual. La reproducción sexual puede realizarse entre dos células somáticas o entre dos ascosporas, ambas haploides, que actúan como gametangios. La fecundación, copulación o conjugación puede efectuarse por isogamia o por anisogamia, esta última llamada también heterogamia.

123 La isogamia se realiza entre dos células de aspecto semejante, por simple contacto de las mismas o por emisión de tubos de conjugación. En el primer caso, observado en las especies del género Saccharomyces, las células, después de ponerse en contacto, rompen sus paredes, se fusionan los protoplasmas y. los núcleos, y se obtiene un cigoto con núcleo diploide; esto sucede, por ejemplo, en las especies del género Schizosaccharomyces. La anisogamia o heterogamia se ha encontrado en algunas especies del género Zygosaccbaromyces, conjugándose dos células de distinto tamaño; el contenido de la pequeña (a) pasa hacia la grande (9) a través del tubo de conjugación y en esta última se forma el cigoto. Pero pueden existir, en este mismo género, casos intermedios entre isogamia y anisogamia, pues a veces las dos gametas son de iguales dimensiones, pero una vez que se forma el tubo de conjugación, el contenido de una célula pasa al centro de la otra en donde se forma el cigoto; la primera puede considerarse como masculina, y la segunda como femenina, o bien + y respectivamente.

Figura 3.63. Ciclo biológico sexual de S. Cereviseae

Estas dos modalidades, y otras más, han sido observadas en México en la especie descrita como Zygosaccharomyces ochoterenai, aislada de melazas del coco de Yucatán, así como en Z. bailíí, aislada recientemente en este mismo país, de la pulpa de la membrana gelatinosa llamada "madre del vinagre" (dicha membrana se desarrolla durante la producción del vinagre, en la superficie del vino) y, en otros países, de vino de uva, jugo de manzana, refrescos, pepinos en salmuera, heces y otros sustratos. Muchos autores consideran las especies del género citado dentro del género Saccharomyces, pero en este las ascosporas se forman directamente de las células vegetativas, y en

124 Zygosaccbaromyces las ascosporas se originan después de la conjugación de dos células independientes. En especies del género Nadsonia se realiza una anisogamia entre una célula madre y una de sus yemas aún adherida; este fenómeno es la pedogamia. La yema se incurva hasta tocar a la célula madre, se rompen las paredes en el punto de contacto, el contenido de la yema pasa a la célula madre y se forma un cigoto; después el cigoto forma un brote en el polo opuesto al primer brote, y su contenido pasa a ese segundo brote, que se convierte en asca, generalmente con una ascospora. La copulación de las ascosporas se presenta en especies del género Saccharomycodes. Las cuatro ascosporas producidas en el asca se unen por pares dentro de la misma, mediante un canal o tubo de conjugación; se forman dos cigotos que germinan formando un tubo cada uno, a partir del cual se originan por gemación células vegetativas diploides. Cualquiera que sean los tipos de fecundación después de la formación del cigoto, este experimenta meiosis en su núcleo, formándose dos o más núcleos haploides; a expensas de cada uno, que se rodea de citoplasma, de una membrana y de una pared, se constituye una ascospora; el cigoto se transforma en asca, generalmente con dos a cuatro, en ocasiones con una, o bien, por el contrario, con varias ascosporas. Por lo común las ascosporas se desarrollan y constituyen células vegetativas haploides, pero en ciertos casos, como ya se indicó, se conjugan y forman cigotos, que a su vez forman células vegetativas diploides. En muchas levaduras faltan por completo los fenómenos sexuales típicos, y entonces las ascas y ascosporas se desarrollan partenogenéticamente a partir de células somáticas. Lo mismo sucede con levaduras que normalmente tienen fenómenos sexuales, porque en ocasiones las células vegetativas dan, por partenogénesis, ascas y ascosporas. Las formas de las ascosporas de las levaduras son muy diversas: esféricas, ovoides, reniformes, angulares, hemisféricas con un reborde en la cara plana que les da el aspecto de sombrero, esféricas u ovoides rodeadas de un anillo que les da la apariencia del planeta Saturno, esféricas u ovoides con crizaciones en la membrana, y a veces presentan otras formas como la de huso y la acicular. En muchos casos, las formas de las ascosporas constituyen caracteres taxonómicos bien definidos, que caracterizan a ciertos géneros y aun a diversas especies. Al madurar, las ascosporas quedan libres por rompimiento o por desintegración de la pared del asca; si caen en medio propicio, se transforman en células vegetativas; en caso contrario, como son capaces de soportar condiciones ambientales adversas, resisten un tiempo más o menos largo en vida latente. En esta forma es como son diseminadas por aire, agua, animales y otros agentes, a me- dios y a sitios muy diversos y aun lejanos. A esto se debe, en gran parte, que las levaduras sean cosmopolitas. Ciclos biológicos.

Las levaduras poseen, según Guilliermond, tres tipos de ciclos biológicos, que se pueden llamar haplobióntico, diplobióntico y hapiodiplobióntico. El ciclo hapiodiplobióntico se llama así porque durante el mismo se forman células vegetativas haploides y diploides. El tipo representante del mismo es la especie Saccharomyces cerevisiae Clase Hemiascomycetes (figura 3.64). Existe una generación de células diploides, grandes y vigorosas y de formas esféricas u ovales, que se reproducen muchas veces por

125 gemación, originando células también diploides. En condiciones especiales cesa la gemación y el núcleo de estas células se divide por meiosis, se forman cuatro núcleos haploides, y a expensas de ellos se constituyen cuatro ascosporas haploides dentro de cada asca. Dos de las ascosporas llevan carácter sexual -, y otras dos el carácter sexual +. Al quedar libres las ascosporas, y en medio propicio, se transforman en células vegetativas haploides, también esféricas u ovales, pero más pequeñas que las diploides. Estas células se reproducen por gemación dando muchas generaciones de levaduras haploides. En condiciones apropiadas, las células que tienen carácter - y + se aproximan, se fecundan y forman un cigoto diploide. Los cigotos diploides se multiplican por gemación y forman nueva- mente células diploides.

Figura 3.64. Ciclo de vida de Sacharomyces cerevisiae

Clasificación y ejemplos importantes. La clasificación de las levaduras es uno de los problemas más difíciles con que se han encontrado los micólogos, debido a que son microorganismos muy heterogéneos, y aun en la actualidad este problema no está completamente resuelto. El primer carácter que se toma en cuenta en la taxonomía de las levaduras es la presencia o ausencia de ascosporas, distinguiéndose dos grandes grupos: levaduras ascosporógenas (forman ascosporas) y levaduras anascosporógenas (no forman ascosporas). A su vez, este último grupo se clasifica principalmente en la subdivisión Deuteromycotina ya estudiada, aunque algunas levaduras, según se ha indicado, pueden corresponder a otros grupos taxonómicos. En este capítulo sólo se estudian las levaduras ascosporógenas. En la clasificación de los géneros y de las especies se toman en cuenta caracteres morfológicos, principalmente: tipo de reproducción asexual, forma y tamaño de las células, formación de ascosporas, forma de estas y caracteres macroscópicos de los cultivos, así como los fisiológicos y bioquímicos (formación de película en medios líquidos, fermentación y asimilación de azúcares, asimilación de nitratos y de etanol, desintegración de grasas y arbutina, producción

126 de pigmentos carotenoides, de compuestos amiláceos, de esteres y de grasas, entre otros caracteres). En algunos casos también se toma en cuenta la formación de seudomicelios, de micelios verdaderos, de clamidiosporas, de artrosporas y de blastosporas. Las levaduras ascosporógenas son los representantes del orden Endomycetales, que comprende cinco familias: Ascoideaceac, Endomycetaceae, Saccharomycetaceac, Spermophthoraceac y Cephaloascaceae. Algunos autores consideran que las levaduras típicas son las de la familia Saccharomycetaceac, en la cual predominan los talos con células independientes que se reproducen por gemación y cuando se desarrolla un micelio este es poco abundante, aunque en ciertas condiciones pueden formar seudomicelios y aun micelios verdaderos bien definidos y, según los géneros y especies, las ascas presentan generalmente cuatro ascosporas de diversas formas (casi siempre esféricas, esferoidales, hemisféricas o en forma de sombrero y de Saturno), pero a veces producen hasta ocho o, por el contrario, menos de cuatro (una a tres); en caso de seguir el criterio de dichos autores, las familias restantes son tratadas como hongos levaduriformes u hongos afines a las levaduras. En la familia Ascoideaceac las ascas tienen un número indefinido de esporas y son multispóricas. En el resto de las familias de orden Endomycetales las ascas tienen un número definido de ascosporas (entre una y ocho, generalmente cuatro) según los géneros y las especies. En la familia Endomycetaceac fueron incluidas por algunos autores apenas hace pocas décadas todas las levaduras ascosporógenas. El micelio es abundante y está bien desarrollado. En otros caracteres hay varias semejanzas con la familia Saccharomycetaecae. La familia Spermophthoraceae se caracteriza por las formas de las ascosporas: de aguja (aciculares), de huso (fusiformes) o de hoz (falciformes) que no presentan las otras familias de los Endomycetales. En la familia Cephaloascaceac el cigoto produce un ascóforo erecto, diploide, en cuyo ápice se forman las ascas por gemación, a diferencia de lo que sucede en las familias anteriores, en las que el cigoto es una célula que se transforma directamente en asca, o bien esta se produce partenogenéticamente. Entre los principales géneros y especies del orden Endomycetales se tratan los siguientes. Ascoidea, Dipodascus y Dipodascopsis (fam. Ascoideaceae). Algunos autores consideran a los dos últimos géneros en una familia aparte (fam. Dipodascaceae) debido a que forman ascas no proliferantes como en el primer género mencionado, en el cual las ascas proliferan anteriormente, de manera que dentro de las ascas vacías se forman nuevas ascas repetitivamente; no obstante, en los tres géneros el talo es un micelio ramificado y las ascas son multispóricas, más o menos cónicas, largas y adelgazadas hacia la punta; por otra parte, quedan comprendidas en dichos géneros especies saprobias que se desarrollan en exudados vegetales (por ejemplo de bromeliáceas tropicales) y que viven asociadas con insectos, como los llamados escarabajos ambrosía.

Figura 3.65. Ascoidea

En Ascoidea no se forman gametangios; la cariogamia se efectúa por fusión, en las hifas, de dos núcleos sexuales compatibles o entre dos núcleos que se unen por la copulación de dos ascosporas cuando estas se encuentran aún dentro del asca. Las ascosporas tienen forma de

127 sombrero. La reproducción asexual se efectúa por blastosporas y clamidiosporas. Las especies de este género, como A. asiática y A. rubescens, son saprobias; se desarrollan en exudados vegetales y en insectos coleópteros relacionados con dichos exudados,

Figura 3.66. Dipodascus

En Dipodascus, por ejemplo D. albidus, hay reproducción asexual por blastosporas y artrosporas y los gametangios son multinucleados. En Dipodascopsís uninucleatus, la única especie del género, puede haber formación de blastosporas pero no de artrosporas, y los gametangios son uninucleados. En ambas especies sólo es funcional un par de núcleos que al unirse forman el núcleo diploide del cigoto; de este se forma una asca multispórica, y de ella salen las ascosporas, que son pequeñas,

esferoidales o elípticas, a través de un poro apical. Algunos autores relacionan filogenéticamente los géneros Dipodascus (Figura 3.66) y Dipodascopsis (Figura 3.67) con los cigomicetes; consideran que en es- tos géneros hay copulación gametangial, que el asca multispórica de los mismos es sin esporangio homólogo al esporangio que se origina al germinar el cigosporangio de los cigomicetes, el cual, a su vez, es comparable al asca joven que se forma cuan- do se efectúa la meiosis en el cigoto.

Figura 3.67.Dipodascopsís

Eremascus (fam. Endomycetaceae). Desarrolla abundante micelio septado con células jóvenes uninucleadas, y después multinucleadas; no forma artrosporas ni blastosporas; reproducción asexual por fisión de las células; reproducción sexual por isogamia, formándose ascas globosas con ocho ascosporas; las ascas, haploides, se desarrollan como protuberancias del micelio, una vez que se unen por el ápice, a manera de asa, los gametangios originados como evaginaciones erectas de sendas células vecinas (gametangiogamia, copulación gametangial). No efectúa fermentación, pues los productos de desasimilación sólo se originan por un proceso oxidativo. Las especies son saprobias. E. fertilis se ha encontrado en jugos y jaleas de frutas como manzanas y grosellas. Figura 3.68.Endomycetaceae

Endomyces (fam. Endomycetaceac). Forma micelio septado que puede originar artrosporas pero no blastosporas; reproducción asexual por fisión de las células; Figura 3.69. Armillariella mellea

128 formación de ascosporas por conjugación (gametangiogamia heterogámica) o por partenogénesis; ascosporas ovales o en forma de sombrero. Desasimilación oxidativa y a veces fermentativa. Las especies son saprobias en el suelo y en exudados o en infusiones de vegetales en enfriamiento, y sobre las fructificaciones de algunos hongos superiores. E. candidum se desarrolla en el suelo y E. magprusii en escurrimientos gomosos de troncos de encinos; ambas especies presentan gametangiogamia y esporas ovales. E. decipiens ha sido aislada de fructificaciones del hongo Armillariella mellea; (Figura 3.69) forma ascosporas en forma de sombrero, aunque no ha sido observada la unión sexual. E. reessii tiene importancia industrial; se utiliza en el enriamiento de las fibras de kenaf o yute de java (Hibiscus cannabinus). Schizosaccharomyces (fam. Saccharomycetaceae). Células generalmente cilíndricas, rectangulares, a veces ovales o redondas. Reproducción asexual sólo por fisión. A veces puede formarse micelio verdadero que se desintegra en artrosporas. Conjugación isogámica, que da lugar a un asca con cuatro a ocho ascosporas redondas, ovales o reniformes. Todas las especies son fermentativas. Son levaduras tropicales que viven a menudo en la superficie de los frutos azucarados como las uvas, y que se desarrollan en medios con alto contenido de azúcar, como las melazas del azúcar de caña. La especie más importante es S. pombo, (Figura 3.70) estudiada por Lindner en 1893, quien la aisló de la Figura 3.70. Schizosaccharomyces pombo cerveza llamada pombe por los nativos del este de África, quienes la elaboran a partir del mijo. En el mismo año fue encontrada por Vorderman en la bebida alcohólica llamada arrak, que se elabora en java, en la cual desempeña un papel esencial en su fermentación. Esta bebida se hace a partir de melazas y harina de arroz. Posteriormente ha sido aislada de jugos de uva, y de melazas de azúcar de caña con las que se elabora el ron. En cultivos puros y en razas seleccionadas, esta levadura es muy empleada en diversas destilerías y en fábricas de alcohol etílico, ya que produce bastante alcohol, tolera altas concentraciones del mismo y tiene gran resistencia al ácido acético.

Otras especies son S. octosporus y S. versatilis, (Figura 3.71) aisladas de diversos medios, como jugos de uva, miel, grosellas y extracto de koji. Este último es una masa fermentativa que contiene varios microorganismos, hecha con almidón de arroz, y que se utiliza en Oriente, especialmente en Japón, para preparar diversas clases de vinos, salsas, quesos y licores. Por su poder fermentativo, estas especies de levaduras se emplean en forma de cepas puras, sobre todo la primera, en fábricas de alcohol etílico y en industrias de licores. Figura 3.71. S. versatilis

129

Endomycopsis (fam. Saccharomycetaceac). Adopta principalmente el aspecto de un verdadero micelio tabicado cuyas células se reproducen por fisión y que además son capaces de originar blastosporas en las partes laterales y terminales del micelio. También presenta seudomicelio y levaduras aisladas que se reproducen por brote; las ascas se originan por conjugación o por partenogénesis, con una a cuatro ascosporas en forma de sombrero, de hoz, esféricas con un anillo a semejanza del planeta Saturno, redondas u ovales. Tiene un poder fermentativo muy débil. Una especie importante es E. fíbuliger, (Figura 3.72) encontrada por Lindner (1907) en la masa del pan, sobre la que forma manchas cremosas, y ocasiona alteraciones del pan en fermentación. También fue encontrada en Japón por Saito (1913) en la llamada levadura china, utilizada para la fabricación del producto denominado hoanchui, especie de cerveza que se elabora utilizando el mijo como sustrato básico. Este microorganismo tiene la propiedad de producir abundante amilasa, por lo que es utilizado en algunas industrias para sacarificar el almidón. Otra especie de gran importancia Endomycopsis vernalis (antes conocida como Endomyces vernalis), especie descubierta en Alemania en 1896, en la savia azucarada de varios árboles; es particularmente común en la primavera, en la savia de los álamos. No fermenta, pero es de importancia económica porque produce abundante grasa a expensas de azúcares. Durante la Primera Guerra Mundial, Alemania utilizó esta levadura en la producción industrial de grasas para el consumo humano. E. lipolytica es el estado sexual de Candida lipolytica, (Figura 3.73) especie heterotálica capaz de asimilar hidrocarburos, y de hidrolizar grasas que puede utilizar en su Figura 3.72. E. fíbuliger.

metabolismo.

Figura 3.73.Candida lipolytica.

Saccharomyces (fam. Saccharornycetaceae), Es el género más importante de las levaduras, desde el punto de vista económico, pues sus especies son las más utilizadas en las industrias de fermentación alcohólica (por ejemplo en destilerías, fábricas de alcohol etílico y de diversas bebidas alcohólicas), en la elaboración del pan y como complemento alimenticio del hombre y de los animales domésticos. Tiene células esféricas, ovales y elípticas con gemación multipolar; a veces forma seudomicelio. Conjugación isogámica o heterogámica; ascas con una a cuatro ascosporas generalmente Figura 3.74.Citeromyces matritensis

130 redondas u ovales, aunque a veces son en forma de sombrero, angulares o reniformes. Fermentación muy vigorosa de los azúcares, especialmente de la glucosa. Algunas especies heterotálicas, como S. kluyveri, presentan el fenómeno de aglutinación sexual; este consiste en la precipitación de las células de una mezcla en suspensión de dos cepas compatibles, una de sexo + y otra de sexo -. Este fenómeno también es evidente en algunas especies heterotálicas de otros géneros de levaduras, por ejemplo en Hansenula matritensis (= Citeromyces matritensis), que se desarrolla en soluciones de azúcar, generalmente en las muy concentradas. La especie más importante es S. cerevisiae (Figura 3.75), nombre que le dio por primera vez Meyen, en 1838. Fue seguramente, como ya se indicó, la primera levadura observada al microscopio por Leeuwenhoek en 1680, y por otros investigadores posteriormente. Es interesante anotar que el nombre usado en 1825 por Desmaziéres fue el de cervisiae (Mycoderma cervisiae), y no el de cerevisiae. Cerevisiae es el genitivo de cervisia, nombre latino de la cerveza. Por su origen parece que es una palabra céltica, probablemente introducida al latín por Plinio en su Historia natural (Naturalis Historia). Una casual semejanza entre los términos cervisia y Ceres, diosa de la agricultura entre 1os romanos, y también de los cereales, pudo haber traído como consecuencia la alteración de cervisiae a cerevisiae.

Figura 3.75. Saccharomyces cerevisiae.

Esta levadura, en forma espontánea de inóculo natural o en cultivos puros, en sus numerosas cepas seleccionadas por el hombre, es la más utilizada en todo el mundo en la fermentación de uvas y otros frutos, melazas y exudaciones de plantas (como los jugos de pairneras), entre otros sustratos. También es importante en la fermentación del cacao y de muchas bebidas fermentadas, como el tepache (muy usado en México desde antes de la Conquista, elaborado originalmente de maíz, y en la actualidad a partir de diversas frutas) y el pulque (producido con el aguamiel que secretan ciertos magueyes). S. cerevisiae es una especie muy versátil que puede desarrollarse en muchos sustratos, adoptar modalidades en su morfología y efectuar diversas actividades químicas. Debido a esto se describieron muchas variedades taxonómicas y aun especies en apariencia diferentes a ella y que no son más que cepas de la misma en sus diversas formas fisiológicas. Entre las numerosas cepas de S. cerevisíec son particularmente útiles las que fueron denominadas por muchos autores Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus y S. ellipsoideus, Fueron Recss (1870) y Hansen (1 883) los primeros que estudiaron esta levadura, la que

131 encontraron en la superficie de las uvas maduras y en los mostos de uva en fermentación, y a la cual dieron el nombre de S. ellipsoideus. Desde esa época se sabe que esta levadura es la que esencialmente interviene en la fermentación de los vinos de uva. Posteriormente, los investigadores mencionados indicaron que es sólo una variedad de la levadura de cerveza, por lo que le dieron el nombre de S. cerevisiae var. ellipsoideus. En la actualidad, en aquellas industrias que se guían por las técnicas zimológicas modernas, esta modalidad de S. cerevisiae es la más utilizada, con gran número de cepas puras seleccionadas, en la elaboración de los mejores vinos de uva. En tiempos antiguos, todas las fermentaciones de cervezas, vinos de uva y de otros frutos fueron espontáneas, o sea que se efectuaban por las levaduras de los diversos mostos o sustratos que se utilizaban en la elaboración de los mismos, y ello se debe a sus magníficas propiedades fermentativas y a otras buenas cualidades que sólo reúnen algunas levaduras, como S. cerevisiae. Esta especie es muy utilizada en la fermentación de los productos con los Figura 3.76. Pan elaborado con la levadura Saccharomyces que se elaboran los distintos tipos o clases cerevisiae de whisky, ginebra, brandy, ron y otras bebidas alcohólicas. En las fábricas de alcohol etílico, es de las levaduras más empleadas, ya que produce y tolera altas concentraciones de alcohol, y tiene características estables y uniformes. Durante muchos años la levadura prensada usada en las panaderías era la producida en las cervecerías y destilerías (especialmente S. cerevisiae), que se forma en grandes cantidades en los depósitos de fermentación. Esta levadura era separada por centrifugación, lavada y prensada para enviarla al mercado. La levadura de las destilerías es más apropiada en la panificación que la producida en las cervecerías, ya que esta última es un poco oscura y algo amarga, debido al lúpulo que se Figura 3.77. Levadura para agrega al mosto antes de la fermentación. En la época actual la mayor elaborar pan. parte de la levadura usada en panificadoras es elaborada especialmente para dicho propósito a partir de cultivos puros. Miles de toneladas de levadura, especialmente de cerveza, tratada adecuadamente para eliminar- le el sabor amargo, son utilizadas anualmente en todo el mundo como complemento alimenticio del hombre, ya sea prensada o en fresco, o deshidratada en polvo o en comprimidos. También se usan cantidades considerables en la alimentación de diversos animales domésticos, especialmente de ganado.

132 A fines del siglo anterior, y siguiendo el ejemplo de la industria cervecero, se inició en Alemania (1894) la selección de cultivos puros para la elaboración de los vinos, instalándose el primer laboratorio con este objeto. Desde esa época, otros países han seguido el ejemplo Figura 3.78. Elaboración de cerveza con la levadura Saccharomyces cerevisiae. de Alemania, lográndose resultados muy satisfactorios en la selección de cepas puras. En los viejos países vinícolas, la industria de los vinos aún confía en las levaduras que llevan naturalmente las uvas, cuando las estaciones permiten la buena producción de estos frutos. Solamente en estaciones desfavorables para el cultivo de la vid, los productores en esos países recurren a cepas seleccionadas de levaduras. Todavía a principios de este siglo se pensaba que el sabor característico de los diferentes vinos era debido únicamente al suelo, al agua y a las condiciones climáticas bajo las que se habían desarrollado las uvas. Pero, las investigaciones vinieron a demostrar que los sabores de los vinos no sólo se deben a la calidad de las uvas, sino también a las levaduras que efectúan la fermentación. En la actualidad, en muchos países, incluso en México, es posible producir vinos de buena calidad por la introducción de cepas seleccionadas. Las cepas de S. cerevisiae que fueron denominadas S. cerevisiae var. ellipsoideus son también utilizadas en la panificación, empleando la levadura prensada que queda después de la fermentación de los vinos, y asimismo pueden usarse en la alimentación del ganado. Con muy buenos rendimientos, se utilizan en la producción de glicerina, sobre todo si se adaptan, en este caso, a medios alcalinos. Este último tipo de levadura ha sido encontrado en sustratos muy diversos, e interviene en la fermentación de distintas bebidas alcohólicas, incluyendo la de ciertas cervezas. En nuestro país (México), los estudios acerca de las levaduras que intervienen en la fermentación de los vinos confirmaron la presencia de S. cerevisiae en su modalidad conocida como S. cerevisiae var. ellipsoideus; (Figura 3.79) además registran otras especies, en particular S. pastorianus y S. fragilis. Respecto a la elaboración de la sidra, hecha con jugo de manzanas, no se puede asegurar que sea elaborada utilizando Figura 3.79.Saccharomyces cerevisiae var. Ellipsoideus

133 cultivos puros de levadura. La fermentación se lleva a cabo en forma espontánea, con las levaduras que van en la superficie de las manzanas. De acuerdo con varios autores, parece ser que una de las levaduras que principalmente intervienen en el proceso es S. cerevísiae, pero también participan otras especies del mismo género, así como la levadura anascosporógena Kloeckera apiculata. Muchas otras modalidades de S. cerevisiae son importantes en diversas industrias, en particular la que fue denominada S. carlsbergensis, muy usada en la elaboración de cerveza en Dinamarca (donde fue aislada en el Instituto Carisberg), en Alemania y otros países. Se han encontrado varias especies de levaduras como contaminaciones, ocasionando olores y sabores desagradables a la cerveza, así como enturbiamiento y descomposición de la misma; entre ellas están Saccharomyces pastorianus (una de las más perjudiciales), S. bayanus y S. willianus, así como especies de otros géneros.

Figura 3.80. Elaboración de cerveza en Dinamarca con Saccharomyces carlsbergensis

Varias especies de Saccharomyces y de otros géneros de levaduras se han encontrado en productos fermentados y bebidas alcohólicas típicas de cada país. En Rusia y Asia, por ejemplo: kefir, koumiss, kvass y koji o sustrato de arroz para la preparación del sake (este último en Japón). En nuestro país se han estudiado las levaduras de una de las bebidas más típicas, el pulque; este, como se indicó, es elaborado con base en el sustrato denominado aguamiel extraído de ciertos magueyes (Agave). En la fermentación de este producto intervienen numerosas bacterias y algunas levaduras. Entre estas se han Figura 3.81.Saccharomyces carlsbergensis

encontrado especies

de diversos géneros, siendo la especie más

importante la que fue denominada Saccharomyces carlsbergensis, ahora considerada como una modalidad de S. cerevisiae, que es la que efectúa esencialmente la fermentación alcohólica del aguamiel. En ciertos lugares, de la República Mexicana, donde se elabora pulque, se utilizan en la elaboración de pan (pan de pulque) las levaduras y bacterias que quedan como residuos después de la fermentación de dicha bebida. En otras bebidas alcohólicas de México, como el mezcal, el tequila, el sotol, el tesgüino, la charanda, el colonche y el comiteco, intervienen diversas levaduras, entre ellas S. cerevisiae, que se encuentra de manera natural sobre los sustratos con Figura 3.82. Mezcal acompañado con gusano de maguey.

134 los que se elaboran las bebidas mencionadas. De otros sustratos, como suelos, tejidos y órganos de animales y del hombre con micosis, jugos de frutos, superficie de los mismos, bulbos de ajo, néctar de flores, tepache, tibicos (colonias gelatinosas de levaduras y bacterias en simbiosis) y pozol (masa de maíz fermentada), se han hecho aislamientos y estudios sobre levaduras en México, encontrándose numerosas especies situadas en varios géneros, principalmente: Pichia, Hanseniaspora, Endomycopsis, Hansenula, Debaryomyces y con mucha frecuencia Saccharomyces, además en varios géneros de levaduras imperfectas.

Otros géneros de la familia Saccharomycetaceae son: Hansenula, Pichia, Hanseniaspora, Kluyveromyces, Debaryomyces, Nadsonia, Saccharomycodes y Lipomyces. Hansenula y Pichia se parecen por tener ascas con ascosporas en forma de sombrero o de planeta Saturno, aunque en el primer género estas últimas pueden ser también esféricas o hemisféricas, y existe la capacidad de utilizar nitratos como única fuente de nitrógeno, en tanto que en el segundo género los nitratos no son asimilados. En alimentos, y especialmente en líquidos azucarados fermentados, son comunes H. anómala, H. saturnus y P. membranaefaciens (figs. 267-268). Con frecuencia, esta última especie se desarrolla junto con Saccharomyces cerevisiae.

Figura 3.83. Henseniaspora uvarum.

Hanseniaspora (el estado sexual de Kloeckera) presenta ascosporas esféricas, en forma de sombrero o de Saturno, lisas o verrugosas. Es común en la superficie de frutos como las uvas y en la mosquita de la fruta (Drosophila). Las ascosporas son esféricas y verrugosas en H. osmophila; en forma de sombrero en H. guilliermondíi; en forma de Saturno con un reborde ecuatorial o subecuatorial en H. uvarum (Figura 3.83).

PHYLLUM ASCOMYCOTA D. DEUTEROMYCETES (Hongos imperfectos o asexuales) Introducción Los deuteromicetos comprende una gran cantidad de especies de hongos (unas 15 000) en las que la reproducción se realiza solamente por mecanismos asexuales o parasexuales. Debido a que los deuteromicetes aparentemente carecen de una fase de reproducción sexual, también llamada “perfecta”, por lo común son denominados “hongos imperfectos’ ‘o, técnicamente, “Fungi Imperfecti”. Los Deuteromycetes se encuentran divididos Figura 3.84. Hongos imperfectos.

135 en tres clases, Blastomycetes, Hyphomycetes y Coelomycetes, cada una de las cuales es considerada con cierto detalle posteriormente en este capítulo. Como la fase asexual o conidial de la mayoría de estos hongos es muy semejante a los estados conidiales de algunos ascomicetes bien conocidos, se ha considerado que, con algunas excepciones, los deuteromicetes representan los estados conidiales de ascomicetes que nunca desarrollan estados sexuales o ascógenos en condiciones naturales, o que raramente lo hacen y es difícil encontrarlos. En algunos casos los micólogos han Figura 3.85.Cercospora sp. encontrado los estados sexuales en la naturaleza, o han conseguido desarrollarlos en condiciones de cultivo en el laboratorio, mucho tiempo después de que los hongos fueron descritos como hongos imperfectos. En estos casos, los organismos pueden ser clasificados en los géneros de ascomicetes correspondientes, de acuerdo con las características del estado ascógeno. En otros casos, menos frecuentes, los estados sexuales encontrados han correspondido a géneros de basidiomicetes. Por lo anterior, se considera que los Deuteromycetes son los estados asexuales de ascomicetes, o más raramente de basidiomicetes, cuyos estados sexuales no han sido descubiertos o nunca han existido. Solamente en un número comparativamente pequeño de deuteromicetes se ha podido correlacionar el estado asexual con el sexual. Esto ha resultado en dos nombres para cada organismo cuyo estado conidial fue descubierto y descrito antes que su estado sexual; un nombre es el válido, que corresponde al estado sexual y que indica sus posibles relaciones filogenéticas, y el otro es un sinónimo que indica el tipo de conidios, o de estructuras de propagación no sexuales, que forma. Por ejemplo, Mycosphaerella musicola, (Figura 3.86) el hongo que causa la enfermedad conocida como sigatoka amarilla del plátano, produce conidios filiformes multicelulares, sobre conidióforos geniculados. Como estas características corresponden al género Cercospora, (Figura 3.85) es común referirse al estado asexual de Mycospbaerella musicola como Cercospora musicola, el binomio aplicado a este hongo antes de que se descubriera su estado sexual. Al igual que otros ascomicetes fitopatógenos, M. musicola produce sus ascocarpos menos frecuentemente y es mucho más probable encontrar el hongo en su estado conidial e identificarlo sin tener que esperar a que desarrolle su estado ascógeno. De acuerdo con las Reglas Internacionales de nomenclatura Botánica, también usadas por los micólogos, un hongo sólo puede tener un nombre válido; consecuentemente, M. musicola es el nombre válido del hongo, pero debido a que Cercospora indica el tipo preciso de conidios producidos, los micólogos consideran más conveniente decir que M. musicola tiene un estado asexual en Cercospora, que describir los conidióforos y conidios Figura 3.86. Mycosphaerella musicota

136 con muchas palabras, y escriben el nombre del estado asexual entre paréntesis después del nombre válido: Mycosphaerella musicola (= Cercospora musicola), Esta práctica es de tan amplio uso que, a partir del Congreso Internacional de Botánica realizado en Estocolmo en 1950, es apropiado utilizar el nombre del estado conidial (el anamorfo), pero reconociendo que el nombre válido del organismo total (holomorfo) es el que corresponde a su estado sexual (el teleomorfo). De manera que, cuando uno se refiere al hongo que causa la sigatoka amarilla del plátano en general, o a su estado ascógeno en particular, se utiliza el nombre Mycosphaerella musicola, pero cuando se trata del estado conidial es conveniente, y ahora correcto, referirse al hongo como Cercospora musicola. La inmensa mayoría de los hongos deuteromicetes es terrestre, aunque hay muchos acuáticos, tanto marinos como dulceacuícolas. La mayor parte de ellos son saprobios o parásitos débiles de plantas. Pocos son parásitos de otros hongos y algunos son destructores de nemátodos y de otros pequeños animales. Muchos son de gran importancia por parasitar y causar enfermedades severas de plantas, animales y seres humanos. Para el hombre son de gran trascendencia las actividades químicas de estos hongos, algunos de los cuales son utilizados en la producción industrial de diversas sustancias, incluyendo los antibióticos. Más adelante se dan ejemplos de muchas de estas actividades al tratar con algún grado de extensión los principales grupos y especies. Estructuras somáticas Con la excepción del talo unicelular o seudomicelial de los organismos incluidos en los Blastomycetes, es decir, las levaduras imperfectas, los Deuteromycotina típicamente forman un micelio bien desarrollado, septado y ramificado, con los compartimentos o células generalmente multinucleados. Los septos de las hifas en la mayoría de las especies son del tipo encontrado en los ascomicetes, con un poro central que permite el paso de núcleos y organelos citoplasmáticos de un compartimento a otro. Estructuras reproductivas Exceptuando la familia Agonomycetaceae (antes considerada como el orden Mycelia sterilia) de la clase Hyphomycetes, cuyos representantes típicamente carecen de esporas de cualquier índole y sólo se propagan por fragmentación al azar del micelio vegetativo o por medio de esclerocios, todos los demás Deuteromycotina se reproducen por me dio de esporas especiales conocidas como conidios. Un conidio es una espora asexual, no móvil, usualmente formada en el ápice o en la parte lateral de una célula fértil especializada llamada célula conidiógena o conidióforo. A diferencia de las esporas asexuales o esporangiosporas de los Figura 3.87.Conidioforo donde se muestra claramente las células conidiogénicas.

137 hongos inferiores, formadas de resultas de una partición progresiva del citoplasma, los conidios no se encuentran rodeados por una pared esporangial. En algunas especies de hongos imperfectos, los conidios pueden quedar embebidos en una matriz mucilaginosa, formando bolas de esporas sobre las células conidiógenas, pero aun en estos casos los conidios no se encuentran contenidos en una estructura con pared celular rígida o peridio como sucede con las esporas de los esporangios. Dentro de los hongos imperfectos existe una in mensa variedad de tipos de conidios. Estos, que según las especies adoptan casi todas las formas imaginables, pueden ser esféricos, ovoides, elipsoidales, elongados, cilíndricos, filiformes, espiralados, estrellados o de otras formas. Además, pueden ser unicelulares o multicelulares, con septos transversales únicamente o con septos longitudinales además de los transversales. Los conidios también pueden ser hialinos o pigmentados, producidos individualmente o en grupos, secos o con una cubierta mucilaginosa que ocasiona la agrupación de este último tipo de conidios en pequeñas gotas. Los conidios que Figura 3.88. 1) Conidióforos. 2) Conidios. 40X. son producidos en cadenas (catenulados) pueden ser de dos tipos según las especies: cuando el conidio más viejo se encuentra en la punta de la cadena y el más joven está en la base de la misma, se dice que los conidios se forman en sucesión basípeta; si la condición es la opuesta, con el conidio más joven en la punta de la cadena, se le llama sucesión conidial acrópeta. Existen muy diversos modos de formación de conidios, que serán discutidos posteriormente en este capítulo.

Las células conidiógenas a partir de las cuales, o dentro de las cuales, se forman los conidios pueden ser morfológicamente similares a las células de las hifas somáticas o pueden presentar una apariencia diferente. Los conidióforos, que también pueden o no ser morfológicamente semejantes a las hifas somáticas, son hifas simples o ramificadas que se originan de las hifas somáticas, pero con una o más células conidiógenas que tienen la función especial de producir conidios. Los Figura 3.89. 1) Conidióforo. 2) Fiálides. 3) Conidios. 40X. conidióforos pueden ser formados individualmente, agruparse en estructuras especializadas llamadas sinemas y esporodoquio, o ser producidos en fructificaciones o esporóforos más complejos conocidos como acérvulos y picnidios. Un sinema, también conocido como coremio, consiste en un paquete de conidióforos erectos, generalmente unidos en la base y en parte de su longitud. En algunas especies, el crecimiento del sinema es indeterminado y los conidios pueden ser producidos lateralmente a todo lo largo de los conidióforos del sinema, así como también en su parte apical; en otras especies el crecimiento es determinado, el ápice del sinema es la parte fértil y los conidios se originan de las células conidiógenas localizadas en las puntas de las ramas de los conidióforos.

138 La parte basal de un sinema es generalmente estéril, Dependiendo de la especie, los sinemas pueden tener conidios secos o conidios embebidos en mucílago formando una gota en el ápice.

Figura 3.90. Esporodoquio.

En un esporodoquio, (Figura 3.90) los conidióforos se originan de un estroma central pulvinado, es decir, en forma de cojín, formando paquetes erectos generalmente más cortos que los de un sinema. En sustratos naturales los conidióforos generalmente irrumpen a través de la corteza o de la epidermis, de manera que la parte estromática del esporodoquio, que puede ser escasa o muy extensa, se encuentra inmersa,

mientras que la parte fértil está expuesta. Un acérvulo (Figura 3.91) es un esporóforo compuesto, típicamente plano o en forma de plato, de donde crecen conidióforos generalmente cortos que producen conidios embebidos en mucílago de diversos colores según la especie. Los conidióforos forman una empalizada y crecen a partir de una masa de hifas más o menos estromática que en condiciones naturales es producida bajo la cutícula o bajo la epidermis de hojas, tallos o frutos de plantas que sirven de hospedantes. Un Figura 3.91.Acérvulo acérvulo, que eventualmente se hace errumpente, es decir, que se abre paso a través de los tejidos del hospedante para asomar al exterior y dejar en libertad a los conidios, carece de una pared definida de origen fúngico, de un ostíolo y de alguna línea de dehiscencia definida. Sin embargo, en las condiciones artificiales de cultivo los acérvulos pueden ser confundidos con esporodoquios. Además, las especies de hongos que en condiciones naturales forman acérvulos no lo hacen en cultivo o desarrollan estructuras atípicas. En estos casos es difícil hacer la distinción entre esporodoquio y acérvulo. En condiciones naturales los acérvulos pueden tener o no cerdas oscuras pero su producción es a veces influida por el medio. Un picnidio (Figura 3.92) es una fructificación que, según las especies, es globosa o en forma de botella, a veces completamente cerrada, y que al madurar se rompe irregularmente, o puede tener un ostíolo (o hasta varios) a través del cual se liberan las esporas; puede poseer una papila o un cuello largo (rostrado) en la punta del cual se encuentra el ostíolo; los picnidios pueden variar mucho en tamaño, color y consistencia de la pared seudoparenquimatosa; pueden formarse en la superficie del sustrato o quedar parcial o totalmente embebidos en este; pueden desarrollarse Figura 3.92. Picnidio

139 directamente sobre el micelio laxo o estar contenidos parcial o completamente en un estroma; pueden tener o no cerdas rodeando el ostíolo o en otras partes del peridio, y pueden ser uniloculares (con una cavidad) o laberintiformes (con varias cavidades intercomunicadas). En cualquiera de los casos citados, los picnidios presentan su superficie interior forrada con los conidióforos, que pueden ser simples o ramificados. La mayoría de los picnidios son ostiolados y ex pulsan los conidios embebidos en un cirro, que es una masa mucilaginosa filiforme, higroscópica, que emerge a través del ostíolo. Dependiendo del sustrato y del medio, una misma especie puede mostrar una intergradación considerable en algunas de las formas de esporóforos descritas, por lo que las mismas no pueden ser utilizadas como las únicas características en la clasificación de este tipo de hongos.

Clasificación Los Deuteromycotina constituyen un grupo de hongos que no pueden ser clasificados fácilmente en los sistemas de clasificación naturales, basados principalmente en los caracteres del estado sexual. Integran una categoría taxonómica artificial, puesto que las especies con estados conidiales semejantes morfológicamente son colocadas en géneros que no por fuerza tienen estados sexuales (cuando estos se conocen) lo suficientemente parecidos para pertenecer a los mismos géneros de Ascomycotina o Basidiomycotina. Por ejemplo, hay especies del género Gloeosporium (Figura 3.93) que tienen estados sexuales pertenecientes a los géneros Glomerella, (Figura 3.94) Gnomonia, (Figura 3.95) Pseuclopezíza y Elsinoe (Figura 3.96 ascomicetes). Por el contrario, un mismo género de Ascomycotina o Basidiomycotina, que incluye especies con estados sexuales parecidos, puede contener especies con diversas formas conidiales que corresponden a muy diferentes géneros de Deuteromicetes; por ejemplo, los estados conidiales en el género Ceratocystis (Figura 3.97) pertenecen a los géneros Chalara, (Figura 3.98) Thielaviopsis (3.99) y Chalaropsis, (Figura 3.100) entre otros. De estos ejemplos se puede ver que los géneros de Deuteromycetes incluyen organismos morfológicamente relacionados, con conidióforos, conidios y esporóforos similares, pero que no están necesariamente relacionados desde el punto de vista filogenético. Por esto los micólogos denominan a los grupos taxonómicos de los Deuteromycetes como géneros morfológicos, familias morfológicas, órdenes morfológicos y clases morfológicas. Más adelante en este capítulo se comentan las tendencias actúa les que se siguen para tratar de alcanzar una clasificación de los Deuteromycotina lo más natural posible, basada en el tipo de desarrollo (ontogenia) de los conidios, que puede indicar mejor las verdaderas relaciones que hay entre este tipo de hongos. Figura 3.93.Gloeosporium sp.

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Figura 3.95.Gnomonia sp.

Figura 3.94.Glomerella sp.

Figura 3.96. Elsinoe sp.

Figura 3.97. Ceratocystis sp.

Figura 3.98. Chlamydospores de Chalara elegans

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Figura 3.99. Thielaviopsis sp.

Figura 3.100.Chalaropsis sp.

La clasificación de los Deuteromycotina y las claves para su identificación que aún son utilizadas generalmente se basan en el sistema de Saccardo publicado en su Sylloge Fungorum (1886). En una de las interpretaciones actuales de dicho sistema (Ainsworth, 1963) los Fungi Imperfecti se dividen en cuatro órdenes: • Moniliales (= Mucedinae de Saccardo). Conidióforos formados individualmente, o en un esporodoquio o en un sinema, pero nunca en un acérvulo o en un picnidio. • Melanconiales. Conidióforos producidos en un acérvulo. • Sphaeropsidales. Conidióforos producidos en un picnidio. • Mycelia sterilia. Sin conidióforos ni conidios.

Phyllum: BASIDIOMYCETES Caracteres generales.

Figura 3.101. Características generales de los basidomycetes.

Todos los hongos incluidos en esta subdivisión de los Eumycota, en alguna de las fases de su ciclo biológico, forman esporas de origen sexual llamadas basidiosporas sobre células especializadas que se conocen con el nombre de basidios. Las basidiosporas, a veces denominadas también esporidios, se producen en alguna zona externa del basidio, en diverso número, pero según las especies, casi siempre cada basidio engendra cuatro basidiosporas en su zona apical, las cuales son expulsadas con violencia, por lo que corresponden al tipo de las balistosporas. Lo más común es que los basidios se encuentren organizados en un himenio que se localiza en determinada región de una fructificación más o menos compleja, y a veces muy

142 conspicua, además con frecuencia vistosa, que corresponde al aparato esporífero o basidiocarpo. Estos hongos, en su mayoría, se desarrollan formando un micelio macroscópico, constituido por hifas macroscópicas tabicadas, siendo los tabiques que separan a las células que constituyen a dichas hifas generalmente de estructura compleja debido a la presencia de un poro característico y exclusivo de este grupo de hongos, aun cuando algunos miembros del mismo, como los del orden Uredinales, lo presentan simple. Estos septos de poro complejo reciben el nombre de doliporos. Además, es frecuente que las hifas formen estructuras llamadas conexiones en grapa o fíbulas, que son conexiones a manera de puente entre dos células vecinas de la misma hifa, y que también se presentan, generalmente, en la base del basidio. A su vez, la presencia de septos doliporos y de fíbulas ha sido relacionada con las fases biológicas en que los micelios tienen células con dos núcleos capaces de complementarse genéticamente. A los micelios que tienen esta característica se les llama dicariónticos. Tienen una fase vegetativa y una o varias fases de reproducción. La reproducción puede ser asexual y sexual, predominando o alternando una con respecto a la otra. En esta clase se incluyen los hongos denominados comúnmente royas y carbones, los gelatinosos, las setas y hongos en sombrilla, los hongos en clava y repisa, y los bejines, que comprenden los hongos en bola y las estrellas de tierra; además, los apestosos, los nidos de pájaro, ciertos hongos parásitos de insectos y algunos levaduriformes. A todos estos, en conjunto, se les puede llamar basidiomicotinos o basidiomicetes, estudiados desde principios del siglo pasado por Persoon y Fries.

Figura 102. Carbón de la panoja.

Morfología, estructura y reproducción.

Figura 103. Fotomicrografía de hifas septadas y no septadas

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Fase vegetativa. Las estructuras somáticas características de esta fase son los micelios que, a su vez, están constituidos por hifas. Por otra parte, los micelios y las hifas pueden formar estructuras somáticas especializadas como haustorios, rizomorfos y esclerocios, ya estudiadas en el capítulo sobre la morfología general de los hongos de la división Eumycota. Los basidiomicetes, durante su ciclo biológico, generalmente pasan por tres fases de desarrollo de su micelio que corresponden a tres tipos de micelio: el primario, el secundario y el terciario; este último es característico de la fase de reproducción sexual de los hongos y deriva del micelio secundario, que se organiza en tejidos especializados para formar fructificaciones. El micelio primario, por lo común, se origina de la germinación de una basidiospora y está constituido por hifas de células generalmente uninucleadas o monocariónticas y haploides; no obstante, en algunas especies, este micelio puede tener células multinucleadas en la etapa inicial sólo en etapas avanzadas de su desarrollo presenta un núcleo haploide por célula. El micello secundario deriva del primario y está constituido por hifas de células binucleadas o dicariónticas. La dicariotización de las células del micelio primario se inicia mediante la anastomosis de células con genes compatibles, monocariónticas y haploides, cuando se efectúa plasmogamia sin que haya cariogamia, ya sea que el antecedente haya sido una espermatización, como en las royas, o una somatogamia, que es lo que sucede con más frecuencia. La célula binucleada, una vez que se forma, es la base del desarrollo de este micelio, también llamado micelio dicarióntico o dicarionte, característico de los basidiomicotinos o basidiomicetes, en el cual todas las células se mantienen binucleadas, durante una larga fase de ciclo biológico, mediante la división conjugada o simultánea de los dos núcleos iniciales y la distribución de los pares de núcleos hermanos compatibles o dicarionte en las células hijas. La fase dicarióntica del micelio se establece: 1) Mediante la formación de una rama de la célula binucleada inicial, a la cual emigra el dicario o dicarion, siendo dicha rama la que da origen al micelio secundario. 2) Mediante el fenómeno de Buller, el cual consiste en el hecho de que un micello monocarióntico puede ser dicariotizado si se desarrolla junto a un micello dicarióntico de la misma especie, aun cuando sea un pequeño fragmento de este, debido a la formación de anastomosis entre ambos micelios. La dicariotización de dos micelios monocariónticos puede ocurrir a partir de una célula dicarióntica inicial resultante de la anastomosis de dichos micelios: los dos núcleos compatibles de la célula dicarióntica inicial se dividen simultáneamente y cada núcleo hijo emigra a una célula vecina a través del poro de¡ tabique que, en este caso, es un poro sencillo por tratarse de micelios monocariónticos, de manera que el núcleo proveniente de micello 1 pasa a la célula más cercana del micelio 2 y el núcleo originario del micelio 2 pasa a la célula adyacente del micello 1; los núcleos emigrantes se dividen numerosas veces hasta que invaden totalmente a los micelios receptores y estos quedan dicariotizados de manera homogénea. 3) Mediante la reducción de núcleos en cada célula a través de las sucesivas divisiones celulares del micelio primario multinucleado, de manera que las células que van a formar los basidios son ya dicariónticas. Este tipo de dicariotización parece ser poco frecuente; ha sido registrado en algunos hongos del grupo de los gelatinosos.

144 En el micelio secundario, y también en el terciario, derivado de este, la mayoría de las especies mantiene la estabilidad dicarióntica de las células por el mecanismo de formación de fíbulas o conexiones en grapa (Figura 3.23), estructuras que tienen su paralelo en los ganchos o uncínulos de las hifas ascógenas de los Ascomycotina de la clase de los Euascomycetes. Algunos autores piensan que fíbulas y uncínulos son estructuras homólogas, considerando que los grupos que las presentan tienen un origen común; otros autores estiman que se Figura 104. Ciclo de vida de un basidiomicete. originaron en forma independiente y, por tanto, son estructuras análogas. El mencionado mecanismo funciona de la manera siguiente: se forma un divertículo o pequeño brote en la célula dicarióntica que está por dividirse, entre los núcleos 1 y 2, el cual se encorva a manera de gancho. Al mismo tiempo, ambos núcleos se dividen, orientándose una de las divisiones igual que el eje longitudinal de la célula, en tanto que la otra división tiene, en relación con este, una orientación oblicua, y uno de los núcleos hijos que resultan de la misma queda situado en el divertículo que formará la fíbula. Según esto, se forman cuatro núcleos, que pueden ser denominados 1, 1-, 2 y 2-. Por otra parte, el divertículo o gancho antes citado se conecta con la célula por su extremo libre formando una anastomosis que establece un puente que permite el paso de uno de los núcleos hijos del dicarion, de manera que dicho núcleo pasa al otro extremo de la célula y se coloca junto a uno de los núcleos hijos procedentes de la otra división.

Este fenómeno facilita el apareamiento de los núcleos provenientes de diferentes progenitores, los cuales son compatibles. Al final del proceso se forman dos tabiques, uno que divide a la célula madre en sentido transversal por debajo del divertículo anastomosado y otro en la base donde este se originó; de esta manera se completa la formación de la fíbula y queda un par de núcleos compatibles, ya sea el par 1, 2, o el par 1-', 2-, en cada una de las dos células hijas.

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Figura 3.105. Foto al microscopio óptico de fíbulas y foto al microscopio electrónico de barrido de fíbulas.

Estructura de las hifas. Las hifas son microscópicas y tabicadas, tanto en la fase vegetativa como en las de reproducción asexual y sexual de los Basidiomycotina. Las hifas tienen paredes constituidas, principalmente, por quitina y hemicelulosas (glucanas y mananas) y contienen uno, dos o varios núcleos. Los septos o tabiques que presentan pueden tener una perforación simple como en los

Ascomycotina Figura 3.106. Estructura de las hifas. , o bien, Figura 3.107.Parentesomas. pueden ser doliporos. Este último tipo de septo, como se indicó, es característico de los micelios secundario y terciario de los Basidiomycotina, con excepción de las royas (Uredinales), que siempre lo presentan simple. El septo doliporo, según datos derivados de microscopía electrónica, es un tabique transversal engrosado en la parte media de la hifa formando un anillo que rodea un poro central cuyo conducto, abierto en ambos extremos, tiene forma de barril. En ambos lados del septo se dispone una doble membrana curva, y a veces perforada a manera de criba (hasta con 20-50 poros diminutos), que cubre el poro central y el anillo. Estas membranas, por su forma, reciben el nombre de cápsulas o tapas del poro septal, y

146 también el de parentesomas, debido a que semejan un paréntesis, a uno y otro lado del poro central, cuando son observadas en sección.

Reproducción asexual. En muchos basidiomicetes no se conoce o es poco importante este tipo de reproducción; no obstante, en un gran número de ellos, es común la formación de yemas, artrosporas, oídios y conidios. También puede presentarse la multiplicación vegetativa por fragmentación del micelio o por reproducción de bulbilos o bulbillos y esclerocios. La gemación es común en los basidiomicetes levaduriformes del orden Tremeliales (fam. Sporobolomycetaceac), y en algunos del orden Ustilaginales (fam. Ustilaginaceac), denominados comúnmente carbones. La formación de artrosporas y oídios (talosporas) es frecuente en el grupo que aquí se estudia. En ocasiones, los oídios son producidos sobre oidióforos bien definidos, como ha sido demostrado en algunos hongos del orden Agaricales (Coprinus Figura 3.108). Estos tipos de esporas pueden germinar directamente, una vez que quedan libres al desarticularse la hifa que les da origen, pero en ocasiones funcionan como espermacios, o elementos de reproducción sexual capaces de unirse a hifas somáticas receptivas. En los hongos del orden Uredinales, que se conocen con el nombre común de royas, los conidios de los tipos de las eciosporas o ecidiosporas y de las uredosporas son las principales formas de dispersión. Figura 3.108 Coprinus sp.

La multiplicación vegetativa por fragmentación de los micelios puede efectuarse por agentes mecánicos o mediante la intervención de diversos animales (insectos, gusanos, mamíferos) que intervienen en la dispersión de los micelios. Es notable el caso de las hormigas cultivadoras de hongos que propagan fragmentos de micelios en sus hormigueros. La formación de bulbilos o bulbillos ocasionalmente se presenta en algunos hongos de los órdenes. Varios hongos que habían sido clasificados dentro de los Deuteromycotina u hongos imperfectos sólo corresponden a las fases asexuales de los Basidiomycotina. Tal es el caso de Rhizoctonia solani, cuya fase sexual o perfecta es Thanatephorus cucumeris. Otros casos serán citados al tratar de cada uno de los grupos de basidiomicetes y de los ejemplos correspondientes.

147 Reproducción sexual. Todos los hongos incluidos en este grupo presentan, en algún momento de su ciclo biológico, dos fenómenos que son fundamentales en el proceso de reproducción sexual: la plasmogamia y la cariogamia; entre ambos puede haber una larga etapa de vida vegetativa que corresponde a la dicariofase, muy característica de los basidiomicetes. En estos, por lo común, una vez que se efectúa la cariogamia en una célula dicarióntica especializada que recibe el nombre de basidio, se presenta la meiosis en la misma, formándose cuatro núcleos que emigran a sendas yemas del basidio; posteriormente se produce, de cada uno de estos brotes, una espora exógena llamada basidiospora, la cual se conserva sobre una pequeña proyección del basidio, conocida con el nombre de esterigma, que corresponde a la base de la yema original, hasta el momento en que alcanza la madurez y se desprende, ya sea en forma pasiva o dinámica. En ocasiones se forman sólo dos basidiosporas sobre cada basidio, o bien, más de cuatro basidiosporas, por ejemplo, seis, ocho o más. En el primer caso, lo que generalmente sucede es que se forman dos yemas en el basidio y penetran dos núcleos a cada una de ellas, de manera que, al germinar las basidiosporas que se producen en estas yemas, forman directamente talos dicariónticos sin necesidad de que se unan dos células o micelios compatibles, quedando, por tanto, suprimido el fenómeno del la plasmogamia, pues no existe micelio primario. En el segundo caso, después de la meiosis, los cuatro núcleos resultantes de la misma vuelven a dividirse por mitosis; también puede suceder que sólo una parte de los núcleos se divida, o bien, una vez producidos los núcleos por divisiones sucesivas de los mismos, algunos de ellos degeneren y, por tanto, el número de basidiosporas sea variable. Con excepción de las royas (Uredinales) y los carbones (Ustilaginales), casi todos los basidiomicetes producen los basidios con sus correspondientes basidiosporas en una capa o membrana continua y organizada de hifas que recibe el nombre de himenio, el cual es la capa fértil de la fructificación o basidiocarpo y que, en las fructificaciones complejas, queda distribuido en estructuras especializadas de las mismas, como dientes, tubos y láminas, llamadas himenóforos.

Figura 3.109.Estructura de un himenio.

148 Fructificaciones en la reproducción sexual. Esta recibe el nombre de basidiocarpo; está constituida por micelio terciario organizado en tejidos plectenquimatosos más o menos complejos en los cuales las hifas pueden ser todas de un solo tipo, el de las llamadas hifas generativas, que generalmente presentan fíbulas por ser dicariónticas y por conservar la capacidad de crecer y generar otras hifas; en este caso, el tejido es monomítico. Otras veces, como sucede en los hongos del orden Aphyilophorales, las hifas son de dos o tres tipos diferentes: además de las hifas generativas, pueden presentarse hifas esqueléticas, de paredes gruesas, con frecuencia carentes de protoplasma y que ayudan a sostener la fructificación en posición erecta, e hifas de conexión que contribuyen a unir y atar en una ligazón compacta unas hifas con otras. Cuando las hifas generativas están entrelazadas con alguno de los dos últimos mencionados tipos de hifas, por lo común desprovistas de fíbulas, el tejido es dimítico, y trimítico si presentan los tres tipos de hifas. El micelio terciario se inicia en pequeños cuerpos de hifas compactas, o primordios de las fructificaciones, los cuales se desarrollan en basidiocarpos de múltiples formas según los grupos taxonómicos y las especiales de hongos de los llamados macromicetos o macromicetes, que son aquellos que tienen fructificaciones grandes, macroscópicas, ya sean ascocarpos (en muchos Ascomycotina) o basidiocarpos, en contraste con casi todos los demás hongos, los micromicetos o macromicetes, cuyas fructificaciones son aparatos esporíferos microscópicos o casi microscópicos. El himenio. Cuando se forman basidiocarpos, los basidios están dispuestos en himenóforos que ocupan determinadas áreas de la fructificación, constituyendo capas o estratos de conformación diversa pero donde siempre están presentes las hifas basidiógenas, que dan origen a los basidios, los cuales se hallan generalmente ordenados en forma de empalizada y con frecuencia entremezclados con elementos estériles denominados parafisas, en el caso de que su morfología sea semejante a la de los basidios, o cistidios, cuando se trata de estructuras de mayor tamaño que los basidios y las parafisas, de manera que sobresalen de la capa himenial. Figura 3.110. Esquema de un himenio con láminas y de un himenio con poros.

149 Los basidios. (Figura 3.111) Se presentan dos tipos fundamentales de basidios en los Basidiomycotina: el heterobasidio y el holobasidio u homobasidio. En ambos pueden distinguirse dos fases: el probasidio o célula donde se efectúa la cariogamia, y el metabasidio que es la fase en donde se efectúa la meiosis y, posteriormente, se forman las basidiosporas. El heterobasidio cuenta con dos partes diferentes: el hipobasidio o parte inferior del mismo y el epibasidio o parte superior. Generalmente, el heterobasidio está fragmentado debido a la formación de tabiques que lo dividen en varios compartimentos o cocidillas y, en este caso, recibe el nombre de fragmobasidio. Los beterobasidios no fragmentados de algunos Tremellales (Ceratobasidiaceae, Dacrymycetaceae y Tulasnellaceae) son considerados por varios autores como holobasidios, y también como un tipo intermedio o de transición, entre los dos tipos de basidios mencionados.

Figura 3.111 Diferentes tipos de basidios

El holobasidio u homobasidio es el basidio homogéneo, sin tabiques. Generalmente es una célula ovoide o claviforme que se origina en la parte terminal de una hifa binucleada de la cual está separada por un tabique sobre el que casi siempre se presenta una fíbula en posición lateral. En todos los casos, los dos núcleos del, probasidio, o basidio joven, se fusionan en el proceso de la cariogamia y el núcleo diploide cigoto así formado se divide por meiosis y da origen a cuatro núcleos haploides en el llamado metabasidio que es la fase más avanzada del desarrollo del basidio. Al mismo tiempo, se forman generalmente cuatro pequeños divertículos

150 que reciben el nombre de esterigmas. Los núcleos emigran hacia estos, y en el ápice de cada esterigma se forma una basidiospora casi siempre uninucleada, de manera que se constituyen cuatro basidiosporas haploides en cada uno de los basidios.

Figura 3.112. Ciclo de vida de Ustilago maydis A) A partir de las agallas que forma el hongo en las mazorcas sale una gran cantidad de esporas de negro también llamadas telosporas, las cuales tienen núcleos de diferentes tipo de compatibilidad sexual (n+n) B) Después de cariogamia las telosporas maduran (contienen núcleos diploides). C) Después de ser transportadas por agua, lluvia, etc., en un sustrato, adecuado las telosporas germinan formando un promicelio o bacilio. D) y E) Después de la meiosis el promicelio crece. F) El promicelio o basidio por gemación forma basidiosporas haploides G) Las basidiosporas, que son de diferentes compatibilidad sexual, se desprenden del promicelio o basidio. H) Las basidiosporas (n) son transportadas por diferentes medios I) Las basidiosporas, forman un tubo de germinación e infectan al maíz. J) Ocurre la somatogamia con la cual hay contacto sexual de diferentes hifas de compatibilidad sexual y aquí ocurre dicariotización, esto es, después del contacto sexual las hifas que se forman van a tener dos núcleos por célula. K) El micelio dicarionte o binucleado invade los tejidos e induce la formación de tumores, agallas, o soros. Los núcleos en las células de las hifas son n + n.

Figura 3.113. Ciclo de vida de Corpinus logopus

a) Las basidiosporas (n) se desprenden de los basidios y son transportados por diferentes medios b) Las basidiosporas de diferente compatibilidad sexual, germinan formando micelio. En forma asexual el micelio puede formar esporas llamadas oídios. Estos oídios y oidiosporas puede germinar para formar nuevamente micelio c) Dos micelios de diferente compatibilidad sexual, de la misma especie del hongo, se unen por somatogamia y a partir de ese momento las nuevas hifas o nuevo micelio que se forma es binucleado o bicarionte d) el micelio forma fíbulas y también clamidiosporas las cuales al germinar vuelven a formar micelio. Las clamidiosporas son esporas de resistencia y otra forma de reproducción asexual que tienen los hongos. e) el micelio binucleado inicia la formación de basidiosporas jóvenes f) se observa que el basidiocarpo ha madurado g) en el interior del sombrerito hay laminillas que en forma general se le llama himenóforo porque ahí se encuentran los basidios y basidiosporas h) se observan basidios que contienen 2 tipos de núcleos i) Ocurre cariogamia j) Después de meiosis se observa la presencia de 4 núcleos en el interior del basidio k) Cada uno de los 4 núcleos origina a una basidiospora que se forma sobre un esterigma

151

Figura 3.112, Ciclo de vida de Ustilago maydis.

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Figura 3.113. Ciclo de vida de Coprinus lagopus.

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UNIDAD IV REINO VIRUS ¿Que son los virus? Los virus son entes (no son organismos celulares) o agentes infecciosos que tienen un tamaño ultramicroscópico que los hace imposible observarlos con un microscopio compuesto normal (figura 4.1). No tienen núcleo, organelos ni citoplasma. Cuando ellos invaden a las células susceptibles despliegan algunas propiedades como los organismos vivos por lo cual parecen encontrarse en el límite entre lo vivo y lo no vivo. Los virus pueden replicarse (multiplicarse) sólo en el interior de las células vivas hospedadoras. Por esta razón los virus son llamados parásitos Figura 4.1 Virus del papiloma humano obligados, distinción que comparten con clamidias y rickettsias. Los virus difieren de los organismos procariotes y eucariontes en que estos últimos contienen ambos tipos de ácidos nucléicos, ADN y ARN, mientras que los virus sólo contienen un solo tipo de ellos. Las células de los organismos procariotes y eucariontes crecen y se dividen, mientras que los virus no lo hacen. La multiplicación viral requiere que una partícula viral infecte a una célula y programe la maquinaria metabólica de esta célula para que sintetice los componentes virales y luego los ensamble en partículas virales nuevas. Las células infectadas por los virus pueden formar cientos o miles de nuevas partículas virales y generalmente mueren. Composición de los virus. Los virus estan constituídos por ácido nucléico (parte interior de la partícula) y una cubierta de proteína (parte exterior de la partícula viral) llamada cápside. Además, algunos virus pueden tener una envoltura que es una membrana doble, de fosfolípidos, que envuelve a toda la partícula viral. Una partícula viral completa, que incluye su envoltura (si la tiene), es llamada virión. Ciertos virus también pueden contener unas pocas enzimas. La Figura 4.2 Composicion de un virus de gripe información genética contenida en el ADN o ARN viral se llama genoma. La cápside del virión protege al ácido nucléico viral y le da

154 forma a la partícula. La cápside está compuesta por subunidades de proteína llamados capsómeros. En los capsómeros de algunos virus se encuentran sólo un tipo de proteína, mientras que en otros pueden encontrarse varios tipos de proteínas. La membrana que envuelve la cápside del virión es adquirida de la célula hospedadora cuando se estan ensamblando las partículas virales y pude proceder de la membrana celular, nuclear del retículo endoplásmico ó del aparato de Golgi. La composición de la envoltura está determinada por el ácido nucléico viral y por las sustancias derivadas de las membranas del hospedador. Así, la envoltura puede estar constituida por combinaciones de lípidos, proteínas y carbohidratos. Dependiendo del virus, pueden formarse proyecciones de la envoltura llamadas espículas. La superficie de esas espículas son glicoproteínas que sirven a los virus para adherirse a sitios específicos receptores en la superficie de la célula hospedadora. En ciertos virus las espículas causan varios tipos de agrupación de las células sanguíneas rojas llamada hemaglutinación, lo cual es una propiedad útil en la identificación de los virus. La nucleocápside de un virión comprende el genoma viral junto con la cápside. Los virus constituídos sólo por la nucleocápside se llaman virus sin envoltura o virus desnudos (figura 4.2). Como ya se señaló algunos virus tienen algunas enzimas. Después de que estos virus infectan a una célula, las enzimas se activan y ayudan a copiar la información genética viral. Un ejemplo de virus con enzimas es el virus causante del SIDA ((Síndrome de Inmuno Deficiencia Adquirida) el cual es un virus que tiene envoltura y ARN. Cuerpos de inclusión. Como ya se señaló los virus por ser tan pequeños sólo pueden ser conservados con el microscopio electrónico. Sin embargo, las agrupaciones de las partículas junto con los residuos de los organelos de la célula hospedadora, llamados cuerpos de inclusión, si pueden observarse con un microscopio compuesto normal. Desde mucho antes del uso del microscopio electrónico, los cuerpos de inclusión fueron observados como estructuras intracelulares relacionados con las enfermedades virales. Pen el citoplasma de algunas células nerviosas y en las células de Purkinje del cerebro de animales Figura 4.3 Cuerpos de Negri. infectados con rabia se observan los cuerpos de inclusión llamados cuerpos de Negri (figura 4.3), en honor a su descubridor. Observando la presencia de estos cuerpos de Negrí se puede diagnosticar si un animal o el hombre tienen la rabia. Los cuerpos de inclusión los podemos encontrar en el citoplasma de las células de la mayoría de las enfermedades postulares (viruela, viruela ovina, de las gallinas), rabia y otras. Inclusiones intranucleares se observan en la varicela, herpes, y la enfermedad poliédrica de los insectos. Los virus fitopatógenos también forman cuerpos de inclusión en las células hospedadoras. Por ejemplo, en las células epidermales de tabaco infectado con el virus jaspeado del tabaco podemos observar inclusiones cristalinas y fusiformes en el interior de los núcleos e inclusiones amorfas y granulares en el citoplasma. En las células epidermales de hoja de tomate infectado con el VMT se observan inclusiones cristalinas, de forma hexagonal alargadas o estriadas, según

155 su posición, en el citoplasma. En células epidermales de hojas de haba infectados con el virus mosaico amarillo del frijol (BYMV) se observan inclusiones citoplasmáticas, granulares amorfas y cercanas al núcleo. Forma y tamaño de los virus. La forma y tamaño de algunos ejemplos de virus son: a) Varilla rígida como el VMT (género Tobamovirus), que mide 15 X 300 nm y que tiene ARN. b) Bacilar como el virus de la rabia (género Lyssavirus) que mide 70 a 180 nm de longitud y que tiene ARN (+). Además, el virus amarillamiento necrótico de la lechuga (género Cytorhabdovirus) que tiene ARN (-) y mide 135-380 X 45-95 nm. c) Varilla flexible o Filamentosa, como el virus Ébola (género Filovirus) que mide 80 nm de longitud y tiene ARN (+). Además, el virus X (género Potexvirus) que mide 480-560 X 13 nm, y virus Y (género Potyvirus) de la papa que mide 680-900 X 11 nm. d) Poliédrica (20 caras triangulares) como el virus del herpes oral y genital (género Simplesvirus) que mide 120-200 nm. Otros ejemplos son el virus de la polio ((Género Enterovirus) que mide 18-30 nm de diámetro, el del resfriado común (género Rhinovirus) y el de la hepatitis A (género Hepatovirus). Además, esta forma la tienen el virus acaparamiento amarillo de la cebada (género Luteovirus), el virus rayado fino del maíz (género Marafivirus), el virus mosaico de la calabaza (género Cucumovirus), virus mosaico de la alfalfa (género Alfamovirus), cuyas medidas son similares al primer ejemplo de este inciso. e) Forma compleja como los virus que infectan a las bacterias o bacteriófagos. El ejemplo de virus que afecta a animales más grande es el que causa la vacuna, orthopoxvirus, que miden 240 X 300 nm que corresponde al tamaño más pequeño de una bacteria.

Figura 4.4, Componentes de un herpesvirus, un virus animal.

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Figura 4.5. Forma que tienen los virus fitopatógenos.

Figura 4.6, Forma y tamaño de varios virus comparados con una bacteria, una celula del hígado humano y con un ribosoma

157 Clasicacion de los principales virus con ADN que causan enfermedades en el hombre.

Figura 4.7 Clasificación de los principales grupos de virus con ADN que causan enfermedades en el hombre.

Clasificación de los principales virus con ARN que causan enfermedades en el hombre.

Figura 42. Clasificación de los principales virus con ARN que causan enfermedades en El hombre.

Replicación viral

Figura 4.8 Clasificación de los principales virus con ARN que causan enfermedades en el hombre.

Transmisión de virus

158 TRANSMISIÓN DE VIRUS

Figura 4.9, Transmision de planta virus de nematodos, mites, y hongos.

Figura 4.10. Transmision de virus atravez del contacto directo, manipulación, semillas, y polen.

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Figura 4.11. Transmission del virus, mollicutes y otros patógenos atravez de propagación vegetativa, injertos naturales de la raíz y cuscuta.

Figura 4.12. Insectos vectores de virus de las plantas, los insectos de las segunda fila de la parte superior también transmiten mollicutes y fastidiosas bacterias vasculares.

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Figura 4.13. Tipica transmisión mecánica o savia de virus de plantas

Purificación de virus

Figura 4.14. Uso de la serología para identificar virus

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Figura 4.15. Produccion de antisueros y prueba serológica para la identificación de patógenos desconocidos

Figura 4.16. Presentacion esquematica de los pasos en un ELISA indirecto

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UNIDAD V PRINCIPIOS Y CONTROL DE MICROORGANISMOS 5.1 Generalidades del control de microorganismos. Para evitar que los microorganismos causen trastornos en la salud del hombre, animales, vegetales u otros organismos; o deterioro de productos posteriores a la cosecha (granos, semillas, frutas o verduras durante su almacenamiento o venta), alimentos agrícolas industrializados (harinas y sus derivados, leche y sus derivados, alimentos enlatados o no enlatados, alimentos deshidratados, salados o en almíbar), casas y objetos de madera, o ropa y calzado, entre otros, es necesario controlarlos. Los principales motivos para controlar microorganismos son los siguientes: 1. Prevenir la transmisión de enfermedades. 2. Prevenir la contaminación o proliferación de microorganismos perjudiciales. 3. Prevenir el deterioro o destrucción de diferentes tipos de materiales u objetos por los microorganismos. Los microorganismos se pueden eliminar, inhibir o matar mediante procedimientos físicos o agentes químicos. Términos usados en el control de microorganismos. Respecto al control de microorganismos es necesario que se definan algunos términos que son usados con frecuencia. Esterilización. Es el procedimiento de destruir toda forma de vida microbiana de algún objeto o cosa. No hay grados de esterilidad (poco, moderado o muy estéril), por lo tanto un objeto está o no estéril. Los términos estéril, esterilización y esterilizar se refieren a que no hay ningún microorganismo vivo en un objeto o cosa (figura 5.1) Desinfectante. Es la reducción del número de microorganismos patógenos a un punto donde ellos no causan daño o enfermedad. Otro concepto es: Un agente, por lo general químico, que mata o destruye a los microorganismos infecciosos o patógenos, pero no necesariamente a sus esporas. El término se usa para sustancias aplicadas sobre objetos inanimados. Desinfección es el procedimiento de destruir agentes infecciosos (figura 5.2) Figura 5.1 Esterilizacion de ortondoncia

Figura 5.2 Desinfeccion de un laboratorio

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Figura 5.3 Antisepticos

Antiséptico. Es una agente químico que se opone a la sepsias, crecimiento y desarrollo, de los microorganismos ya sea destruyéndolos o inhibiendo su actividad. El término se refiere a sustancias aplicadas en los tejidos del cuerpo. Agente químico, no dañino al hombre, que puede ser usado externamente sobre tejidos vivos para destruir microorganismos o inhibir su

desarrollo (figura 5.3). Germicida (microbicida). Es un agente por lo regular químico que mata o destruye a los microorganismos infecciosos pero no necesariamente a sus esporas. Esta definición es semejante a la desinfectante pero se usa para aquellas sustancias que destruyen a todo tipo de microorganismos, sean o no infecciosos.

Figura 5.4 Germicida

Saneamiento. Es el uso de un agente químico con el fin de reducir la población microbiana a niveles no peligrosos. Usualmente estos agentes se usan en la limpieza de aparatos y equipos para elaborar alimentos o utensilios usados para comer. El término Saneamiento se puede referir simplemente al uso agua y jabón en la limpieza de objetos o cosas (figura 5.5)

Figura 5.5 Saneamiento de trastes

Bactericida. Agente químico o físico que mata o destruye a las bacterias (figura 5.6)

Bacteriostático. Agente químico o físico que causa stasis, esto es, detiene (inhibe) el desarrollo de los microorganismos aunque no los destruye (figura 5.7) Fungicida. Agente químico o físico que mata a los hongos. (Figura 5.8)

Figura 5.6 Bactericida

Fungistático. Agente químico o físico que detiene el desarrollo de hongo. Viricida. Agente que inactiva (destruye) a los virus (figura 5.9) Agente antimicrobiano. Son agentes físicos o químicos que interfieren en el crecimiento y actividades de bacterias, hongos u otros microorganismos.

Figura 5.7 agente bacteriostático clorhidrato de tetraciclina tetraciclina

Figura 5.8 Funcida para frutales

Figura 5.9 Producto Viricida

164 Condiciones que influyen en la actividad antimicrobiana Temperatura. A mayor temperatura la acción de un agente químico es mejor (por el incremento de energía cinética) para destruir a los microorganismos (figura 5.10) Clase de microorganismo. La susceptibilidad a un agente químico o físico varía si el Figura 5.10 Altas temperaturas microorganismo al que se aplica es una bacteria con o sin espora, hongo (deuteromiceto, ascomiceto, basidiomiceto), chromista, protozoario o alga. En general, las células vegetativas de los microorganismos son más susceptibles que las esporas (figura 5.11)

Figura 5.11 Clases de microrganismos

Estado fisiológico de los microorganismos. Las células más jóvenes de los microorganismos, debido a una actividad intensa, son más susceptibles que las células viejas, menor actividad, a los agentes antimicrobianos que interfieran en alguna reacción enzimática del metabolismo bacteriano. Por lo tanto, las células que se encuentren en reposo no serán afectadas. Ambiente. El ambiente donde se desarrollan los microorganismos es muy importante para la acción de los agentes antimicrobianos. Por ejemplo, si deseamos eliminar a un microorganismo fitopatógeno habitante del suelo (Phytophthora cinnamomi, Leptosphaeria maculans, Fusarium oxysporum, Verticillium albo-atrum, etc.) mediante el procedimiento de solarización, Figura 5.12 Microorganismos en el ambiente incremento de la temperatura en el suelo mediante el uso de plástico transparente, este será eliminado más rápido si al suelo le añadimos agua a capacidad de campo que si el suelo estuviera seco. Esto se debe a que el agua es muy buen conductor del calor. De igual manera, si por accidente se derrama sobre la mesa del laboratorio un cultivo líquido de E. coli patógeno, será más fácilmente eliminarlo con una solución de fenol al 5 % en una mesa limpia que si esta mesa estuviera sucia. Esto se debe a que en la mesa sucia el fenol pierde parte de su efectividad al racionar con el polvo y suciedad que con E. coli. Otro ejemplo es que el calor es más efectivo de eliminar a un microorganismo si este se encuentra en un medio de cultivo ácido que en uno alcalino (figura 5.12) Modo de acción de los agentes antimicrobianos Los agentes antimicrobianos pueden microorganismos de las siguientes maneras:

destruir

a

los

1. Daño a la pared celular. Algunos antibióticos como la penicilina, tienen acción de inhibir los componentes de la pared celular y destruir a las bacterias gram positivas. Así mismo, la

Figura 5.13 Antibiotiocos en la pared celular

165 enzima lisozima tiene la acción de degradar la pared celular de las bacterias, destruyéndolas (figura 5.13) 2. Alteración de la membrana celular o citoplasmática. Cuando se daña la membrana celular, los microorganismos son destruidos puesto que la acción de permeabilidad selectiva (paso de nutrientes al interior de la célula y salida de desechos al exterior de la misma) es alterada, ocurriendo la salida de los constituyentes celulares. Este tipo de acción la Figura 5.14 Alteracion de membrana tienen los jabones, detergentes sintéticos, fenoles y compuestos cuaternarios del amonio (figura 5.14)

3. Alteración de proteínas y ácidos nucléicos. Las temperaturas altas y concentraciones altas de agentes químicos causan la coagulación (desnaturalización) de estos constituyentes celulares (figura 5.15). 4. Inhibición de la acción de la enzima. Los agentes químicos pueden afectar la acción específica de una reacción enzimática metabólica célular. Por Figura 5.15 Alteracion de proteinas ejemplo, el cianuro inhibe la enzima citocromo oxidasa por lo cual se inhibe la respiración. Los compuestos arsenicales bloquean el ciclo de Krebs y el fluoruro inhibe la glucólisis. Los halógenos, el peróxido de hidrógeno, y el cobre, plata y mercurio, específicamente, alteran la disposición química del grupos sulfhídrico (-SH) en las enzimas inactivándolas (figura 5.16) 5. Inhibición de síntesis de Ac. nucléicos. El fungicida griseofulvina tiene esta acción. La novobiocina (catomicina) inhibe la polimerización del ADN. Figura 5.16 Inhibicion enzimatica

166

5.2 CONTROL POR AGENTES FISICOS Los agentes físicos han sido empleados por el hombre desde hace cientos de años para controlar a microorganismos y preservar los alimentos. Los antiguos Egipcios deshidrataban muchos alimentos para conservarlos. El pueblo Escandinavo hacia agujeros en el centro de piezas de pan seco y plano para preservarlo y consumirlo durante el invierno. Además, ellos mantenían almacenada los granos en lugares secos ya que de lo contrario la harina y los granos eran invadidos por moho (hongos) y se Figura 5.17 Alimentos congelados pudrían debido a los inviernos largos y húmedos que imperaba en su ambiente. Los europeos usaban el calor para preservar alimentos enlatados 50 años antes de que los trabajos de Pasteur explicaran por que el calor previene que los alimentos se descompongan. Hoy en día, los diferentes agentes físicos se siguen utilizando como un arma poderosa para impedir que los microorganismos causen daño a nuestra salud, a los alimentos y a nuestros bienes. Entre los agentes físicos usados para el control de microorganismos contamos con varias formas de calor, la refrigeración, la deshidratación (desecación), la irradiación, el uso de filtros y el uso de altas concentraciones de sal y azúcar (figura 5.17). Principios y aplicaciones del calor El calor es uno de los agentes físicos más utilizados para eliminar microorganismos de manera rápida y eficaz. Se han definido varias medidas para cuantificar el poder destructivo del calor (figura 5.18) El punto letal térmico es la temperatura que mata a todas las bacterias en un cultivo de 24 horas de edad, con pH neutro, en 10 minutos. El tiempo letal térmico es el tiempo necesario para matar a todas las bacterias en un cultivo particular a una temperatura específica. El tiempo de reducción decimal, también conocida como el valor DRT o valor D, es la longitud de tiempo necesaria para matar el 90 % Figura 5.18 Representacion de calor de los microorganismos en una población dada a una temperatura específica (la temperatura es indicada por un subscripto: D 80 ˚C). Estas mediciones pueden ser aplicadas, prácticamente, tanto en la industria como en el laboratorio. Por ejemplo, en una fabrica agroindustrial se desearía esterilizar un alimento tan rápido como fuera posible determinando el punto letal térmico del microorganismo más resistente que pudiera estar en los alimentos y esa temperatura podría ser utilizada. En otra situación, podría ser preferible procesar un alimento seguro para el consumo humano. Calor seco, calor húmedo y Pasteurización Calor seco. El calor seco destruye a los microorganismos al oxidar sus moléculas. Para aplicar calor seco y esterilizar algún objeto (de metal y de cristal) hay que utilizar una estufa (casera o no) a 171 °C durante 1 hora, 160 °C por 2 5.19 Estufa de calor seco

167

horas o 121 °C por 12 horas o más tiempo dependiendo del volumen. El colocar el filamento de un asa de inoculación, aguja de disección u otro objeto directamente a la flama del mechero para esterilizarlos al rojo vivo, es una forma de aplicar calor seco conocido como incineración. Cuando se flamean objetos en el laboratorio hay que tener cuidado de que las cenizas y aerosoles procedentes del objeto no lleguen a nosotros ya que pueden contener microorganismos infecciosos que no han sido destruidos por el procedimiento. En la Tabla siguiente se presentan algunos ejemplos de cómo los microorganismos pueden ser destruidos por el calor seco (figura 5.19). Calor húmedo. La principal forma de que el calor húmedo destruye a los microorganismos es desnaturalizando sus proteínas. La presencia de las moléculas de agua ayuda a romper los enlaces de hidrógeno y otros más débiles, que mantienen unidas a las proteínas en sus formas tridimensionales (figura 5.20). Una forma de aplicar calor húmedo es colocar Figura 5.20 Autoclave materiales u objetos en agua hirviendo. Este procedimiento destruye a las células vegetativas de bacterias y hongos e inactiva a los virus, sin embargo, no destruye a las esporas de microorganismos. La efectividad del agua hervida para destruir microorganismos se incrementa añadiendo bicarbonato de sodio al 2 %. Cuando al agua caliente se le añade presión su punto de ebullición se incrementa por encima de 100 °C. Utilizando una olla de presión o una autoclave, la temperatura se puede incrementar a 121 °C a 15 lb/ pulgada2, y si esto se mantiene por 15 - 20 minutos, es suficiente para destruir células vegetativas y esporas de microorganismos, así como romper la estructura de ácidos nucléicos de virus. Con éste procedimiento se destruyen a los microorganismos por la temperatura alta, no por elevar la presión. En la siguiente, Tabla 5.1, se presentan algunos ejemplos de cómo algunos microorganismos pueden ser destruidos por calor húmedo. Tabla 5.1. Diferencias en el tiempo de destrucción de microorganismos por calor húmedo y seco. Microorganismo Clostridium botulinum Cl. welchii Cl. tetani B. subtilis B anthracis Celulas vegetativas de bacterias Células vegetativas de hongos Esporas de hongos

Calor húmedo

Calor seco

4-20 min. a 120 ˚C 1 min. a 120 ˚C 5-25 min a 105 ˚C 2-15 min. a 100 ˚C 5-10 min a 105 ˚C 5-10 min. a 60-70 ˚C

2 hrs. a 120 ˚C 50 min. a 120 ˚C 20-40 min. a 130 ˚C 1-2 hrs. a 150 ˚C 60-120 min. a 150 ˚C

5-10 min. a 50-60 ˚C 5-10 min. a 70-80 ˚C

168 Para realizar una buena esterilización en una autoclave hay que seguir dos pasos. El primero es colocar los objetos en el interior del autoclave permitiendo el libre flujo del vapor de agua caliente tanto externa como internamente. El segundo paso es el de permitir la salida de aire del interior del autoclave (purgar el autoclave) para que el ambiente interno sea substituido por vapor de agua. De esta forma se poderan alcanzar las temperaturas ya señaladas. Las autoclaves pueden ser aparatos grandes para esterilizar volúmenes grandes de ropa (batas, ropa de cama, guantes, etc., etc.) usadas para operaciones quirúrgicas o para esterilizar suelo y asegurarse que esté libre de fitopatógenos y sembrar semilla que origine plantas libres de estos fitopatógenos. También, después de realizar un experimento, en invernadero, en el que se utilizó un fitopatógeno inoculado en plántulas desarrolladas en un substrato libre de suelo, es necesario esterilizar los desperdicios antes de tirarlos al basurero. Tindalización. La tindalización es la aplicación de calor húmedo usando agua hervida, a 100 °C, durante 30 minutos durante el primer día. Se deja enfriar y el segundo día se repite el procedimiento de aplicar el procedimiento de calor, se vuelve a dejar enfriar y se repite al tercer día. Esto tiene la finalidad de que si en el primer tratamiento de calor sobrevivieron algunos microorganismos tienen 24 horas para crecer y en el segundo día se les mata. Si aún así sobrevivieron, con la aplicación de calor en el tercer Figura 5.21 Tindalizacion día es suficiente para destruir a todos los microorganismos. A este procedimiento también se le conoce como esterilización fraccionada (figura 5.21). Pasteurización. Es un procedimiento inventado por Pasteur para destruir microorganismos que causan una mala fermentación del vino, pero no esteriliza a estos líquidos. La pasteurización destruye microorganismos patógenos, especialmente Salmonella y Mycobacterium, que pueden estar presentes en leche, otros productos derivados de la leche y en la cerveza. Para pasteurizar la leche, esta es calentada a 71.6 °C por al menos 15 segundos en el método rápido, o calentándola a 62.9 °C por 30 Figura 5.22 Pausterizador minutos por el método lento. Aunque la mayor parte de la leche que se vende en México, EUA y Canadá se pasteuriza, también se expende leche esterilizada. Toda la leche evaporada o condensada es esterilizada y mucha de la leche que se expende en envases de cartón y que durante su venta no está en refrigeración también esta esterilizada. En la leche ultra pasteurizada, la temperatura se eleva de 74 a 140 °C y luego se baja nuevamente a 74 °C en menos de 5 segundos (Figura 5.22). Solarización del suelo. La solarización del suelo es un procedimiento para eliminar microorganismos fitopatógenos del suelo, mediante la aplicación de plásticos transparentes, por 4 a 6 semanas, sobre

Figura 5.23 Solarizacion del suelo

169 parcelas de suelo a las que se regó a capacidad de campo (figura 5.23). Con este procedimiento, la temperatura del suelo cubierta con plásticos, puede elevase, en los suelos de California USA, hasta 70 °C. En varios estados de la república Mexicana, inclusive en Aguascalientes, las temperaturas alcanzadas por solarización van de 6 a 20 °C mayor que la temperatura del suelo sin plástico.

Refrigeración, congelación, deshidratación y congelación-deshidratación. Refrigeración. El uso de refrigeración, a 5 °C (temperatura de un refrigerador normal), es una de las maneras más frecuentes de preservar alimentos por varios días (figura 5.24). Sin embargo, hay que poner atención en que a esta temperatura los microorganismos continúan desarrollándose y destruyen los alimentos. Para confirmar esto, usted mismo puede revisar los alimentos que quedaron arrinconados y olvidados en algún lugar del refrigerador y observará que pueden ya estar invadidos de bacterias u hongos.

Figura 5.25 Congelacion de alimentos

Figura 5.24. Reafrigerador

Congelación. La congelación de los alimentos a – 20 °C es un procedimiento utilizado en muchos hogares, tiendas de autoservicios y en las industrias. Sin embargo, la congelación no esteriliza a los alimentos. Más aún, los sucesivos descongelamientos y congelamientos de los alimentos permite que se formen cristales de hielo a nivel intracelular en los tejidos de los alimentos (carnes y verduras) lo cual destruye los tejidos celulares donde pueden desarrollarse los microorganismos (figura 5.25).

Desecación (deshidratación): La deshidratación también es un método muy utilizado para la conservación en alimentos de origen animal y vegetal. Por ejemplo, granos, semillas y las harinas elaboradas a partir de estos, chiles, uva, ciruela, mango, plátano, papas fritas, carne seca (machaca), levadura del pan, etc., etc. Este procedimiento se basa en la ausencia de agua en los alimentos lo cual impide la reproducción y/o proliferación de los microorganismos. Por otra parte, el pepperoni y pescado ahumado tienen suficiente humedad para permitir el desarrollo de microorganismos Figura 5.26 Frutas deshidratadas destructores. Si a estos productos se les coloca en bolsas de plástico pueden crearse condiciones de anaerobiosis que permitan el desarrollo de Clostridium botulinum, causante del botulismo (figura 5.26).

170 Congelación-deshidratación. La congelacióndeshidratación es un procedimiento que se emplea en la liofililización (figura 5.27), la cual se realiza mediante un aparato llamado liofilizador. El aparato cuenta con un cilindro donde se conectan frascos pequeños que contienen suspensiones de microorganismos congelados a – 73 °C. Mediante una bomba de vacío del aparato, se extrae (deshidrata) la suspensión de microorganismos, u otra sustancia, por el fenómeno de sublimación, esto es, extracción del agua que se encuentra en Figura 5.27 Liofilizador fase sólida y pasa a fase a gaseosa, sin pasar por fase liquida. Después de varias horas de realizar el procedimiento, en los frasquitos sólo queda un polvo (microorganismos) seco. Los frasquitos, en condiciones asépticas son tapados y guardados para preservar a los microorganismos por muchos años. Presión osmótica. La presión osmótica para controlar microorganismos se aplica en todos aquellos alimentos agrícolas e industrializados que tienen altas concentraciones de sal (salmuera), o altas concentraciones de azúcar (figura 5.28). Por ejemplo, diferentes tipos de frutas en almíbar, o diferentes tipos de alimentos impregnados de azúcar cristalizada. Otros ejemplos son; carne o pescados salados, aceitunas en salmuera, etc. El procedimiento de destrucción de microorganismos se basa en que la alta presión osmótica Figura 5.28 Presion osmotica con lo cual ocurre plasmólisis o salida de agua y deshidratación de las células microbianas. Sin embargo, también hay microorganismos halófilos (como muchos microorganismos que habitan en el lago salado de Utah, USA, en concentraciones de 29 % de sal), y sacarófilos (amigos de la sacarosa) que pueden contaminar y destruir alimentos aunque esto no muy frecuente. Para preservar los alimentos, usualmente se utilizan concentraciones 50-70 % de azúcar y 10 a 15 % de sal. Radiaciones Para el control de microorganismos, generalmente se utilizan cuatro tipos diferentes de radiaciones: luz ultravioleta, radiaciones ionizantes (rayos X), radiación de microondas y la luz visible (bajo ciertas circunstancias). Luz ultravioleta. La luz ultravioleta es una radiación que se encuentra entre los 400 a 3900 Å (40 a 390 nm) longitud de onda (figura 5.29). La longitud de onda con mayor acción microbicida es de 2000 Å (200 nm). Esta luz se utiliza en salas de operaciones, campanas de flujo laminar, etc. Este tipo de lámpara se deja actuar de 5 a 10 minutos para dejar el ambiente prácticamente estéril en todo lugar donde actúa. La acción de la luz ultravioleta es que daña y destruye los Figura 5.29 Luz ultravioleta ácidos nucléicos de los microorganismos ya que las bases púricas y pirimídicas de estos ácidos la absorben. Una inconveniencia de esta luz es que tiene poco poder de penetración (por su longitud de onda larga)

171 de los objetos ya que una simple hoja de papel es suficiente para impedir su paso. Se debe tener cuidado de manejar este tipo de radiación ya que al igual que el sol puede causar quemaduras de la piel, daño en los ojos e inclusive cáncer cuando la exposición es por muchos años.

Radiaciones ionizantes. Los rayos X son otro tipo de radiaciones utilizadas para el control de microorganismos (figura 5.30). Se llaman radiaciones ionizantes debido a que pueden separar o desligar electrones de los átomos creando iones. Figura 5.30 Radiacion ionizante Estos rayos tienen mayor poder de penetración que la luz ultravioleta ya que su longitud de onda es de 1 a 100 Å (0.1 a 10 nm) pero a diferencia de la luz ultravioleta es más caro producirlos y más peligrosos el utilizarlos ya que estas radiaciones causan mucho daño al hombre. Las radiaciones ionizantes dañan al ADN y producen peroxidasa, la cual actúa como un fuerte agente oxidante celular. Muchas bacterias son destruidas cuando absorben 0.3 a 0.4 milirads de radiación y el virus de la polio es inactivado cuando absorbe 3.8 milirads (un rad es una unidad de energía de radiación absorbida por gramo de tejido, un millirad es la milésima parte de un rad). Un rad es la dosis que pone en libertad 100 ergs/gr de material irradiado, que es igual a 6 X 1013 eV.

Tabla 5.2. Dosis letal media de rayos x para varias especies de microorganismos. Organismo Ejemplo Dosis letal media. RD* Virus Mosaico del tabaco 200 000 Papiloma de los 100 000 conejos Bacterias Escherichia coli 5 000 Bacillus mesentericus 130 000 Algas Mesotaenium 8 500 Pandorina 4 000 Protozoos Colpidium 330 000 Paramecium 300 000 Vertebrados Carpa dorada 750 gato 450 conejo 800 rata 600 monos 450 Hombre (?) 400 *Un rad (dosis de radiaciones absorbidas) abreviatura rd, es la dosis que libera 100 ergs/g de material irradiado, es igual a 6 X 10 13 eV

El humano normalmente no llega a ser dañado por los rayos X y gamma a menos que este expuesto a dosis mayores de 50 rads. Estas radiaciones pueden causar muerte y mutación de las células humanas. Estas radiaciones son usadas para esterilizar objetos de plásticos en los

172 laboratorios (cajas petri, pipetas, filtros, etc.), equipo médico y productos farmacéuticos. Estas radiaciones son usadas para prevenir que microorganismos destruyan mariscos a dosis de 100 a 250 kilorads (un kilorad es igual a 1000 rads), en carne de res y pollo a una dosis de 50 a 100 kilorads, y en frutas en dosis de 200 a 300 kilorads. Rayos gamma. Los rayos gamma (figura 2.31) son obtenidos a través de isótopos radiactivos de cobalto (Co60), tienen mucho mayor poder de penetración y son más peligrosos y caros de producir que los rayos X. Este poder de penetración es mayor porque la longitud de onda de estas radiaciones es mucho muy pequeña (1 a 0.01 Å) y puede utilizarse para esterilizar volúmenes muy grandes de alimentos en bodegas o almacenes especializados en esto. Figura 5.31 Rayos gamma

Radiaciones de microondas. Las radiaciones de microondas, a diferencia de la radiación de luz ultravioleta, rayos x y gamma, se encuentran en longitud de onda largas del espectro magnético. Estas radiaciones son de aproximadamente 1 mm a 1 m, un rango que incluye la televisión y la longitud de onda del radar de la policía. La frecuencia de estas radiaciones son absorbidas por las moléculas de agua, le proporcionan energía que rápidamente es Figura 5.32 Microondas utilizado para alimentos liberada a su alrededor calentando los diversos materiales u objetos. Por lo tanto, los materiales que no contienen agua como platos de cartón o plástico permanecen fríos, mientras que los alimentos colocados sobre ellos son calentados. Por esta razón, los objetos de plástico, de vidrio o vendajes no pueden ser esterilizados por una estufa de microondas casera (figura 5.32). Las esporas bacterianas, que prácticamente no contienen agua, no pueden ser destruidas por microondas. Sin embargo, se ha inventado una estufa de microondas especial para esterilizar medios de cultivo en sólo 10 minutos. Este aparato tiene 12 vasos de presión, cada uno de los cuales puede contener 100 ml de medio de cultivo. La energía del microondas incrementa la presión y temperatura del medio contenido en los frascos hasta esterilizarlos.

Figura 5.33 Luz visible fuerte

Luz visible fuerte. Desde hace muchos años se ha conocido que la luz del sol tiene un efecto microbicida, pero el efecto se debe, principalmente, a los rayos de luz ultravioleta de la luz solar. La luz visible fuerte contiene longitudes de onda de 400 a700 nm (luz violeta a roja) que tienen un efecto bactericida directo por oxidar moléculas sensibles a la luz como la riboflavina y porfirinas (componentes de enzimas oxidativas. Por esta última razón, los cultivos de bacterias no se deben de exponer a la luz visible y se incuban en la obscuridad (figura 5.33).

173 Ondas sónicas y ultrasónicas Las longitudes de ondas ó sonidos sónicos, en el rango auditivo, pueden destruir bacterias si estas ondas son suficientemente intensas. La ondas ultrasónicas u ondas con frecuencias mayores de 15,000 ciclos por segundo, pueden causar la cavitación de las bacterias. La cavitación es la formación de un vacío parcial en un líquido, en este caso el fluido citoplasmático bacteriano que conduce a la desnaturalización de las proteínas y desintegración de la bacteria. Algunas enzimas utilizados en los detergentes son extraídos, por cavitación, de las bacterias. La rotura de las células por ondas sonoras es llamada sonicación (figura 2.34). Esta forma de destrucción de microorganismos no se utiliza para esterilizar objetos o cosas.

Figura 5.34 Sonificador

Filtración. La filtración es el paso de un material a través de un filtro. Los primeros filtros utilizados por los microbiólogos fueron los tapones o torundas de algodón, que filtran el aire atmosférico permitiendo el paso del aire, pero impiden el paso de partículas de polvo o microorganismos al interior de tubos de ensayo donde se cultive un microorganismo. La filtración se ha usado desde los tiempos de Pasteur, para separar microorganismos de medios de cultivo y para esterilizar diversas sustancias (suero de animales, enzimas, vitaminas, antibiótico, azúcares, entre otros) que son Figura 5.35 Filtros para microorganismos destruidos por el calor. A través de los años, los filtros han sido construidos con diferentes materiales tales como: -

Placas de asbesto (filtros Seitz). Tierra de diatomeas (filtros Berkefeld) (figura 5.35). Porcelana (filtros Chamberland-Pasteur). Fibra de vidrio. Filtro de membrana o filtros moleculares (elaborados con esteres biológicos), son inertes y elaborados de nitrocelulosa de diámetro. Filtros de aire particulado de gran eficiencia (HEPA). Estos filtros los tienen las campanas de flujo de aire laminar. El filtro es una placa de acetato de celulosa. Los filtros de membrana o moleculares son de los más nuevos filtros inventados por el hombre. Pueden tener poros que varían aproximadamente de 0.01 a 10 µ. Este tipo de filtro se utiliza mucho en los laboratorios y en las industrias para filtrar diversos materiales líquidos. Los filtros HEPA tienen poros de 0.3 µ, mientras que los de membrana (nitrocelulosa) pueden ser fabricados con poros que van de 25 µ a 0.025 µ.

174 Una ventaja que tienen los filtros es que no son muy caros, cuando los poros no son muy pequeños, y pueden filtrar grandes volúmenes de líquidos o substancias. Al respecto, algunos filtros tienen que ser colocados en jeringas o en recipientes que deben ser conectados una bomba de vacío para que el procedimiento de filtración de un líquido sea más rápido. Una desventaja que tienen los filtros es que permiten el paso de virus y de algunos micoplasmas. La filtración puede ser usada en lugar de la pasteurización en la elaboración de la cerveza. En la elaboración de vacunas que requieren la presencia de un virus, es necesario seleccionar el tamaño de poro apropiado que permita pasar al virus pero no a las bacterias. Seleccionando un filtro de poro apropiado los científicos pueden separar los poliovirus de los residuos de los cultivos de tejido donde los desarrollan. Este procedimiento facilita la elaboración de vacunas contra la polio. Además, hay filtros de acetato de celulosa que tiene poros tan pequeños que pueden ser usados para impedir el paso de muchos de estos virus aunque no de varios virus mucho muy pequeños.

5.3 USO DE AGENTES MICROORGANISMOS

QUIMICOS

PARA

CONTROLAR

Antes de la aplicación de la refrigeración, el enlatado y el uso de agentes químicos para la conservación de los alimentos, se utilizó la adición de diferentes tipos de especies de plantas para condimentarlos y evitar que las personas pudieran detectar, mediante el olor y sabor, que los alimentos a ingerir tenían inicios de destrucción por parte de los microorganismos. Las especies de plantas usadas como condimentos fueron usados para enmascarar esos olores y sabores desagradables. También, algunas especies de plantas fueron usadas como preservadores de los alimentos (figura 5.36) tal es el caso del ajo, cuyas propiedades antimicrobianas se conocían desde hace cientos de años. Los procedimientos para eliminar microorganismos Figura 5.36 Condimentos con agentes químicos se iniciaron cuando se descubrió que ellos son los causantes de muchas enfermedades y que estas se transmitían incluso con los objetos (dulces y otros alimentos) contaminados con polvo, tierra, heces fecales o con las manos sucias. La aplicación de productos químicos para el control de microorganismos lo realizamos de forma rutinaria desde el momento en que nos lavamos las manos con agua y jabón, lavamos los alimentos, al aplicar a frutas y verduras un agente antimicrobiano (yodo + yoduro de potasio), al limpiar los pisos y utilizar algunos productos comerciales con jabón u otros agentes químicos que eliminan microorganismos, cuando nos bañamos y usamos un jabón con antibacterial (hexaclorofeno), cuando limpiamos una herida y aplicamos merthiolate, o cuando antes de inyectarnos algún medicamento nos frotan la piel con alcohol, entre otros ejemplos. En el mercado existe un gran número de agentes químicos que son utilizados para controlar microorganismos en nuestros hogares, en los restaurantes, hospitales, laboratorios o en las industrias procesadoras de alimentos. En la agricultura, también se usan para eliminar microorganismos fitopatógenos presentes en las herramientas del arado, en tijeras podadoras, en

175 el calzado (con fenol antes de entrar a un invernadero), machetes y cuchillas usadas para cosechar frutos y plantas, o bien, son aplicados a las plantas (fungicidas a base de cobre) o al suelo (algunos biocidas como el bromuro de metilo). Un desinfectante ideal debe de tener las varias características importantes. Propiedades de un desinfectante ideal: 1. - Actividad antimicrobiana de amplio espectro de acción. 2. - Debe de ser soluble en agua. 3. - Debe de ser estable. Esto se debe de tener cambios mínimos dependiendo de las condiciones de ambiente. 4. - No debe ser tóxico al hombre, animales y plantas. 5. - Debe ser homogéneo cuando en su preparación se mezcla con otro producto. 6. - No debe reaccionar con material extraño. 7. - Debe tener toxicidad a los microorganismos a temperatura ambiente y a temperatura del cuerpo humano y de los animales. 8. - Debe tener capacidad de penetración a las células microbianas. 9. - No deberá corroer ni teñir. 10. - Debe tener propiedad desodorante. 11. - Debe tener capacidad detergente. 12. - Debe tener disponibilidad económica. Grupos de agentes químicos Fenol y sus compuestos. Entre estos se encuentra el propio fenol, también se encuentra el o- cresol, m-cresol y p-cresol, o-fenilfenol y el hexaclorofeno 3 % es un buen desinfectante de la piel. El hexaclorofeno se encuentra en algunos jabones (antibacterial) para el baño diario. Sin embargo, este debe de estar en muy bajas concentraciones ya que se tienen datos que, en los años 60 s y 70 s, los bebes bañados con jabones que contenían este desinfectante, sufrieron daño cerebral. Además, en Francia, murieron 40 bebes a los que se les aplicó talco conteniendo hexaclorofeno. Este desinfectante es absorbido por la piel y Figura 5.37 Molecula de fenol transportado por la sangre al cerebro. Estos compuestos químicos tienen acción antimicrobiana porque desnaturalizan las proteínas, inactivan enzimas y dañan las membranas celulares de los microbios. El fenol normalmente se usa (2 – 5 % diluido en agua) para limpiar mesas en los laboratorios y en quirófanos, y en las cámaras de transferencia de microorganismos.

Alcoholes. Los más importantes alcoholes para el control de microorganismos son: el alcohol etílico, CH3CH2OH, el cual se usa a concentraciones de 50 a 70% (figura 5.38), (también con acción

176 viricida), el alcohol metílico, CH3OH, también es utilizado aunque este es tóxico al hombre si es ingerido. El alcohol npropílico, CH3CH2CH2OH, n-butílico, CH3(CH2)2CH2OH y el alcohol isopropílico, (CH3)2CHOH. A mayor peso molecular de los alcoholes, estos tienen mayor acción microbicida. Mientras que las células vegetativas bacterianas son susceptibles al alcohol, las esporas no lo son. Se tienen datos de que las de Bacillus anthracis resisten 20 años y las de B. subtilis resisten 9 años. Los alcoholes desnaturalizan las proteínas y disuelven los lípidos dañando la membrana celular y con ello destruyen a los microorganismos. Los alcoholes también deshidratan las células microbianas actuando como un bacteriostático y tiene también tiene acción limpiadora cuando se aplica a la piel o a los termómetros bucales. Las campanas de flujo laminar también son interiormente limpiadas antes de su uso.

Figura 5.38 Alcohol etilico

Halógenos.

Figura 5.39 Yodo utilizado para heridas

Yodo. Este elemento normalmente se usa en combinación con otros para formar compuestos. Por ejemplo, se usa una mezcla de yodo al 2% mas yoduro de sodio al 2% diluido en alcohol. También, se usa yodo al 7% mas yoduro de potasio al 5% diluido al 83% en alcohol. Además, se utiliza 5% de yodo mas 10 % de yoduro de potasio diluidos en agua (figura 5.39). Normalmente estos compuestos son utilizados como desinfectantes en enfermedades del hombre y animales domésticos. También se usan para el lavado de tuberías en pasteurizadoras y en general en las agroindustrias. La betadine e Isodine son compuestos que se aplican en la piel, por varios minutos, antes de realizar incisiones en las operaciones quirúrgicas. La betadine en concentraciones de 3 a 5 % destruye hongos, amibas y virus, pero no a las esporas bacterianas. El Isodine bucofaringeo es usado para eliminar patógenos de la garganta.

Cloro. Este elemento se utiliza combinando en forma de hipoclorito de calcio Ca(OCl) 2 o en forma de hipoclorito de sodio (NaOCl). Estos compuestos se pueden utilizar en concentraciones que van del 5 al 20 % disueltos en agua para desinfectar los equipos de pasteurización, lecherías y restaurantes. El hipoclorito de sodio también se aplica al agua para consumo humano y a las albercas. Bromo. Este elemento es usado en forma del gas bromuro de metilo para fumigar suelo (y eliminar microorganismos fitopatógenos) que será usado para cultivar plantas en invernadero. El suelo debe de ser regado a capacidad de campo y cubierto con plástico o contenido en un recipiente cerrado para que los gases actúen, durante 48 hrs., en forma adecuada. Posteriormente, hay que ventilar el suelo durante 72 hrs., moviéndolo periódicamente para eliminar todo residuo de gas. El bromuro de metilo se usa a una concentración de 1 lb/ m3 de suelo.

177 Metales pesados (Acción oligodinámica). Para el control de microorganismos mediante el uso de metales pesados tenemos al selenio, mercurio cobre y plata. La acción oligodinámica (oligos = pequeño o poco y dynamis = fuerza o poder) de los metales pesados es la acción de inhibición de microorganismos que tienen estos metales en cantidades muy pequeñas (figura 5.40). Esto se puede observar con facilidad en el laboratorio cuando colocamos una moneda u otro Figura 5.40 Accion oligodinamica en objeto de plata o cobre en un medio de cultivo y donde cultivos bacterianos se siembra una bacteria. Veinticuatro horas después se observará una zona sin desarrollo (halo de inhibición) microbiano alrededor del objeto metálico.

Figura 5.41 Cloruro de Mercurio

Mercurio. Puede ser usado en forma de cloruro mercúrico (figura 5.41), oxido mercúrico o en forma de mercurio amoniacal. Todos ellos generalmente se usan a una concentración de 1:1000 aunque su uso es limitado por su alta toxicidad a animales y hombres y por ser corrosivo. Entre los compuestos más frecuentes usados se encuentra el cloruro de benzalconio o merthiolate preparado a una concentración de 0.13 gr del compuesto en 100 ml de alcohol. Además, también se encuentra el mercurocromo y el metafeno.

Plata. Se usa principalmente en forma de nitrato de plata (figura 5.42), lactato de plata o picrato de plata. Estos también son usados a una concentración 1-1000. Estos productos se preparan como compuestos coloidales ya que se combinan con proteínas. La acción bactericida se basa en la liberación de iones de plata. El nitrato de plata es aplicado en forma de unas pocas gotas en los ojos de los recién nacidos para evitar que ocurra ceguera por parte de una infección de gonococos presentes en el canal del parto. En los hospitales, por mucho tiempo se utilizó el antibiótico eritromicina para controlar al microorganismo, pero se dejó de utilizar por la resistencia que fue adquiriendo este gonococo.

Figura 5.43 Sulfato tribásico de cobre

Figura 5.42 Nitrato de plata

Cobre. Se usa principalmente para el control de hongos y algas (en concentración de 2 ppm) que de bacterias. En la agricultura se utilizan en muchos fungicidas a base de cobre (sulfato tribásico de cobre o trioxil) (figura 5.43), el hidróxido de cobre, el sulfato de cobre (que junto con cal y agua, en proporción 1:1:100, forman el caldo Bordelés) y otros compuestos.

178 Detergentes. Los jabones y detergentes también tienen acción antimicrobiana y además, al reducir la tensión superficial entre el microorganismo y los objetos donde ellos se encuentran, tienen acción de desprenderlos y eliminarlos, de ahí su acción limpiadora. La acción mecánica de frotar la ropa y las manos es la forma más barata y fácil de eliminar microorganismos y prevenir enfermedades en los hospitales, oficinas médicas y dentales, entre empleados y compradores en establecimientos de alimentos y entre los miembros de una familia. Se dice que los detergentes son catiónicos si ellos están Figura 5.44 Detergentes cargados positivamente y aniónicos si están cargados negativamente. Muchos detergentes catiónicos son compuestos cuaternarios del amonio los cuales tienen cuatro grupos orgánicos

Colorantes

Figura 5.45 Violeta de genciana

Entre los colorantes que pueden usarse para el control de microorganismos tenemos al verde de malaquita, al verde brillante y al cristal violeta o violeta de genciana (figura 5.45). El cristal violeta tiene mayor acción contra bacterias gram positivas que contra negativas ya que elimina a cocos gram positivos a concentraciones de 1:200,000 a 1: 300,000 mientras que para inhibir a E. coli se requiere una concentración 10 veces mayor. El verde de malaquita inhibe a Staphylococcus aureus a una concentración de 1:1, 000,000 mientras que para inhibir a E. coli se necesita una concentración de 1:30,000. Con base a que las bacterias gram positivas son más sensibles a los colorantes que las gram negativas, estos colorantes se añaden a los medios de cultivo en concentraciones de 1:100,000 para realizar medios selectivos. El cristal violeta también se usa como fungicida ya que a concentraciones de 1:10,000 es letal contra Candida albicans. Los colorantes interfieren con la replicación de los ácidos nucléicos y bloquean la síntesis de pared celular microbiana.

También se encuentran los derivados de la acridina, acriflavina y proflavina, los cuales interfieren en la replicación al causar mutagénesis del ADN y tienen mayor acción contra bacterias gram positivas. Se usan mucho en el tratamiento de quemaduras, heridas y aplicaciones oftálmicas.

179 Acidos y álcalis. Puesto que los microorganismos pueden tolerar acides o alcalinidad hasta un límite determinado, los compuestos ácidos y alcalinos se pueden usar en el control de microorganismos. Por ejemplo, los medios de cultivo usados para desarrollar hongos deben ser ligeramente ácidos y los usados para bacterias deben de ser neutros (pH 7). Por esta razón, se pueden utilizar ácidos minerales, como el ácido sulfúrico y clorhídrico, en concentración diluida, para acidificar los medios de cultivo y crear medios Figura 5.46 Oxido de calcio selectivos para hongos. Los compuestos alcalinos actúan especialmente contra las bacterias gram negativas y virus. Por ejemplo el oxido de calcio (cal) (Figura 5.46) se utiliza diluido en agua transformándose en hidróxido de calcio, Ca (OH)2. Los ácidos láctico y ácido propiónico se utilizan para retrasar la aparición de hongos en el pan y otros alimentos. De igual manera, el ácido sórbico y otros semejantes son utilizados para prevenir el crecimiento de hongos en quesos y una variedad grande de alimentos. El ácido benzóico y sus derivados se utilizan para prevenir el desarrollo de hongos en diferentes tipos de bebidas, margarinas y cátsup.

Gluteraldehido. Este compuesto normalmente se utiliza el 2% y tiene acción microbicida, esto es destruye todo tipo de microorganismos sean infecciosos o no. Quimioestabilizadores gaseosos. a) Oxido de etileno: Es combinado con dióxido de carbono o con gas freón para evitar que sea flamable. Todos los objetos que entran en contacto con este gas, en recipientes cerrados, son esterilizados ya que este gas es muy potente en su acción microbicida. b) Formaldehído: Se utiliza en concentraciones de 37 a 40%, diluido en agua, conocido como formol, y tiene gran eficiencia microbicida.

5.4 ANTIBIOTICOS Y OTROS AGENTES QUIMIOTERAPEUTICOS Antes del descubrimiento de los antibióticos prácticamente no se conocía ningún medicamento que pudiera controlar los microorganismos infecciosos, por lo que mucha gente moría a causa de ellos. Por ejemplo, a mediados del siglo XIV casi un tercio de la población de Europa murió debido a la enfermedad conocida como plaga o peste bubónica causada por Pasteurella pestis y que es transmitida por las pulgas. Así mismo, miles de personas murieron y mueren por causa de la tisis o tuberculosis causada por Figura 5.46 Antibioticos

180 Mycobacterium tuberculosis. Muchas de nuestras abuelas, madres o parientes fallecieron por la fiebre puerperal debido a que las comadronas o parteras no usaban condiciones higiénicas para atender los partos y en sus propias manos transmitían a las bacterias causantes de esta enfermedad, Streptococcus pyogenes, que forma parte de la flora normal de la vagina y tracto respiratorio. También, miles de personas más sufrieron trastornos nerviosos y murieron por la sífilis, enfermedad transmitida por contacto sexual, causada por Treponema pallidum. Aún hoy en día muchos niños que viven en los países en vías de desarrollo, como México y casi toda Latinoamérica, mueren debido a varias infecciones gastrointestinales causadas por bacterias como Salmonella spp., Shigella spp., o E. coli. Hoy en día, gracias a los antibióticos la esperanza de vida de muchos mexicanos es de cerca de 70 años cuando a principios de 1900 las expectativas de vida eran de cerca de 50 años. El termino quimioterapia fue inventado por Paul Erlich para describir a las substancias químicas utilizadas para destruir microorganismos sin causar daños al hospedador. Los antibióticos y otros agentes quimioterapéuticos son obtenidos a partir de la Biosíntesis de hongos, de bacteria y a partir de plantas (por ejemplo la quinina, extraído del árbol del mismo nombre y es usado contra el paludismo) (figuras 5.47 y 5.48). Las propiedades de un agente quimioterapéutico son las siguientes: 1.- Destruir o impedir la actividad de un microorganismo parásito sin dañar las células del huésped o bien causar un daño mínimo posible. 2.- Ser capaz de actuar contra el microorganismo parásito al penetrar en los tejidos y células del huésped. 3.- No debe alterar los mecanismos naturales de defensa del huésped como la fagocitosis y producción de anticuerpos en el caso de animales y el hombre. Antibiótico: Son aquellas sustancias químicas de origen microbiano que en pequeñas cantidades ejercen actividad antimicrobiana. En la Tabla 5.3 se muestran ejemplos de antibióticos.

Figura 5.47 antibioticos elaborados con hongo Penicillum.

Figura 5.48 Eritromicina, antibiótico prodcido apartir de la bacteria E. coli.

181 ANTIBIÓTICO

DERIVACION MICROBANA

ESPECTRO PRIMARIO

Ampicilina

Penicillium sp.

Bacterias gram positivas y gram negativas Varias micosis causadas por hongos

Interfiere con función de la membrana

Bacterias gram positivas

Inhibe síntesis pared celular Inhibe síntesis proteínas

Anfotericina B Bacitracina

Streptomyces nodosus Bacillus subtilis

MODO DE ACCION Inhibe síntesis pared celular

Carbomicina (Magnamicina)

S. halstedii

Rickettsias, bacterias gram positivas

Cefalosporina C

Cephalosporium sp,

Bacterias gram positivas

Cloramfenicol (Cloromicetina) Clortetraciclina (Aureomicina) Colistín (Colimicína) Cycloheximide (Actidiona) Cicloserina

S. venezuelae

Amplio espectro

Inhibe síntesis pared celular Interfiere síntesis proteínas

S. aureofaciens

Amplio espectro

Interfiere síntesis proteínas

Pseudomonas spp,

Deterioro membrana celular Inhibe síntesis proteínas

Dimetil tetraciclina Eritromicina (lIoticina) Fumagilina (Amebacilina) Griseofulvina

B. co/istinus S. griseus S. orchidaceous, S. lavendulae S. aureofaciens

Amplio espectro

Aspergillus fumiga tus

Rickettsias, bacterias gram positivas Amebas

Streptomyces griseus

Hongos patógenos

Kanamicina

S, kanomyceticus

Mycobacterium tuberculosis

Lincomicina Meticilina

S. lincolnensis Penicillium sp.

Neomicina

Novobiocina (Catomicina) Nistatina

S. erythraeus

Hongos especialmente micosis de las plantas Mycobacterium tuberculosis

S. fradiae

S, griseus; S. niveus; S. spheroides S. noursei

Bacterias gram positivas Estafilococos Bacterias gram positivas y gram negativas; M. tuberculosis Bacterias gram positivas Candida intestinal; hongos

Oleandomicina

S. antibioticus

Oxytetraciclina (Terramicina) Penicilina G

S. rimosus P. chrysogenum

Bacterias gram positivas

Polimixina B Estreptomicina

8. polymyxa S. griseus

Bacterias gram negativas Bacterias gram positivas y gram negativas; M. tuberculosis Amplio espectro

Tetraciclina

S. aureofaciens

Vancomicina

S. orientalis

Viomicina

S. florida e

Rickettsias; bacterias gram positivas Amplio espectro

Bacterias gram positivas Neisseria, CI. tetani M. tulberculosis

Inhibe síntesis pared celular Interfiere con síntesis proteínas Interfiere con síntesis proteínas Interfiere con síntesis proteínas Interfiere con la síntesis de la pared celular del hongo y del ácido nucléico Induce síntesis proteínas anormales Inhibe síntesis proteínas Inhibe síntesis pared celular Induce síntesis proteínas anormales Inhibe polimerización DNA Daño a la membrana celular Inhibe síntesis proteínas Interfiere con síntesis proteínas Inhibe síntesis pared celular Deterioro pared celular Induce proteínas anormales

Interfiere con síntesis proteínas Inhibe síntesis pared celular Interfiere con síntesis de proteínas

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GLOSARIO Abiótico. Se refiere a la ausencia de organismos vivos. Absceso. Acumulación localizada de pus. Acción oligodinámica. Capacidad que poseen las pequeñas cantidades de algunos metales de ejercer un efecto letal sobre las bacterias. Acérvulo. Cuerpo fructífero asexual formado subepidermalmente en los tejidos vegetales, y que por el desarrollo y crecimiento de los conidios que forma, estos presionan mecánicamente la epidermis hasta romperla y dejar expuestas sus conidios. Acido desoxirribonucleico (DNA). Portador de información genética. Un tipo de ácido nucléico contiene ácido fosfórico, D-2desoxirribosa, adenina, guanina, citosína y timina. Acido diaminopimélico (ADP). Componente del mucopéptido de la pared celular en algunas bacterias y fuente de lisina en todas las bacterias. Ácido nucléico. Clase de moléculas compuestas de complejos nucleótidos unidos; los dos tipos son ácido desoxirribonucleico (DNA) y ácido ribonucleico (RNA). Acido ribonucleico. Acido nucléico que se encuentra en el citoplasma y en el nucléolo de las células. Contiene ácido fosfórico, Dribosa, adenina, guanina, citosina, y uracilo. Acidorresistencia. Propiedad de algunas bacterias de retener el colorante inicial y dificultad para decolorarse con alcohol ácido. Acido tricarboxílico, ciclo del. Véase Ciclo de Krebs. Aclorófilo. Sin clorofila. El pigmento fotosintético de las plantas verdes. Actinomiceto. Miembro del orden bacteriano Actinomicetales, familia Actinomicetacea. Adenina. Purina componente de nucleótidos, nucleósidos y ácidos nucléicos.

Adenosina. Un mononucleósido que consta de adenina y D-ribosa que se produce por la hidrólisis de adenosina monofosfato. Adenosina trifosfato (ATP). Compuesto de una molécula de adenina y otra de D-ribosa con tres moléculas de ácido fosfórico, la cual está relacionada con las transformaciones de energía en el metabolismo. Aerobio. Organismo que requiere oxígeno. Aerosol. Partículas atomizadas suspendidas en el aire. Aflatoxina. Toxina carcinógena producida por algunas cepas del hongo Aspergillus flavus. Agar-agar. Extracto polisacárido desecado del alga roja Rhodophyceae, usado en microbiología como solidificante de los medios. Se le conoce comúnmente como agar. Agente antimicrobiano. Agente químico o biológico que destruye los microorganismos o inhibe su desarrollo. Agente quelante. Compuesto orgánico, en el cual los átomos forman más de una unión coordinada con metales que los mantienen en solución. Agentes bioquímicos. Microorganismos que actúan para lograr la mineralización del carbono, nitrógeno, azufre y fósforo orgánicos, así como de otros compuestos. Aglutinación. Agrupamiento de células. Aglutinina. Anticuerpo capaz de agrupar o aglutinar bacterias u otras células. Agua subterránea, agua de pozo. La que se encuentra bajo la superficie de la tierra. Aguas negras. Desechos líquidos y sólidos (desperdicios domésticos e industriales) vertidos en las alcantarillas. Alcantarillado, sistema de. Conductos que colectan y llevan las aguas negras desde su origen hasta el sitio donde son tratadas. Alelos. Dos genes que derivan del mismo gen por mutación y que ocupan alternativamente el mismo locus

184 cromosómico. Se llaman alélicos uno con respecto al otro. Alergia. Tipo de reacción antígeno anticuerpo con una respuesta fisiológica exagerada a una sustancia en individuos sensibilizados. Amilasa. Enzima que hidroliza el almidón. Aminoácido. Compuesto orgánico que contiene un grupo amino, —NH y otro carboxilo, —COOH. Amonificación. Descomposición de un compuesto orgánico de nitrógeno, como las proteínas por los microorganismos, con desprendimiento de amoniaco. Anabolismo. Proceso sintético de los constituyentes celulares a partir de moléculas muy simples, y que generalmente requiere energía. Anaerobio. Organismo que se desarrolla en ausencia de oxígeno molecular. Anaerobio facultativo. Bacteria que se desarrolla tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. Anafilaxia. Hipersensibilidad de un animal que sigue a la inyección parenteral de un antígeno. Anamorfo. Es el estado o fase asexual, conidial o imperfecto, de un hongo que produce sus esporas por mitosis. Contraposición de teleomorfo que es el estado sexual o perfecto (ascógeno o basidiógeno) que produce sus esporas por meiosis. Anastomosis. Fusión de dos células fúngicas que, reabsorbiendo sus paredes llegan a confundirse en una. Tienen gran importancia funcional en los hongos ya que hay anastomosis vegetativas, sexuales y parasitarias. Anfítricos. Con un flagelo en cada polo. Angstrom. (A) Unidad de longitud igual a 10 cm (1/100 000 000 cm). Antagonismo. Muerte, daño o inhibición del desarrollo de un microorganismo por otro de especie diferente que afecta adversamente el medio para el primero. Anteridio. Gametangio masculino de los hongos. Órgano donde se forman las células

masculinas (anterozoides en Saprolegniales) o los núcleos gaméticos, como en Oomycetes, y Ascomicetes. Anticodón. Secuencia de tres nucleótidos (en un aminoácido RNAt) complementario del triplete codón en el RNAm. Antibiosis. Relación antagónica entre dos organismos en la que uno afecta adversamente al otro. Antibiótico. Sustancia de origen microbiano que, en cantidades muy pequeñas, tiene actividad antimicrobiana. Anticuerpo. Sustancia (proteína) producida por un animal en respuesta a la introducción de un antígeno, Anticuerpo heterófilo. Anticuerpo que reacciona con especies de microorganismos que no tienen relación alguna o con células de animales no relacionados. Un ejemplo es la aglutinación de Proteus spp. por el suero de pacientes de tifo. Antígeno. Sustancia que cuando se introduce en el cuerpo de un animal, estimula la producción de entidades específicas (anticuerpos) que reaccionan con la sustancia introducida (antígeno). Antígeno H. Antígeno flagelar. Antígeno heterófilo. Antígeno que reacciona con anticuerpos estimulados por especies no relacionadas, Antígeno O. Antígeno somático. Antígenos de Forssman. Antígenos heterófilos muy difundidos en la naturaleza. Antiséptico. Que va en contra o que se opone a la sepsis, putrefacción o descomposición por impedir o detener el desarrollo de los microorganismos. Antisuero. Suero sanguíneo que contiene anticuerpos. Antitoxina. Anticuerpo capaz de unirse con una toxina específica y neutralizarla, Aplanospora. Espora no móvil; espora sin flagelo (s). Apoenzima. Mitad proteica de una enzima (parte proteínica). Apotecio. Ascocarpo (cuerpo fructífero sexual) completamente abierto cuando esta maduro, en forma de taza, copa o disco. El

185 himenio queda tapizando la parte interna o superior de la pared del apotecio (hipotecio). Característica de los Discomicetes. Apresorio. Ensanchamiento formado en el ápice del tubo germinativo o en una hifa vegetativa, que tiene la función de penetrar, mecánica y químicamente, los tejidos de las plantas mediante la formación de una espina o clavo. Artrópodo. Invertebrado con patas articuladas. Ejemplos: los insectos y los crustáceos. Artrospora. Espora asexual formada por la desarticulación de las células de las hifas. Asca. Estructura celular, sexual, en forma de saco o bolsa característica de los ascomicetos, dentro la cual se forman las ascosporas. Ascomicetos. Phyllum de hongos que se distingue por sus ascas. Ascospora. Espora sexual característica de los ascomicetos, formada n el interior de una estructura celular en forma de saco conocida como asca, después de la unión de dos núcleos. Ascocarpo. Cuerpo fructífero sexual, portador de ascas y ascosporas. Estos pueden ser cleistotecios, peritecios, apotecios o ascostromas y son característicos del Phyllum Ascomycota. Ascógena hifa. Hifa dicarionte que se forma a partir del ascogonio y que formará a la célula madre de la asca que a su vez formara a las ascas y ascosporas. Ascogonio. Gametangio femenino de los ascomicetos, que posterior a la fertilización por parte del tricogino (órgano sexual masculino), forma hifas ascógenas, células madre de las ascas y ascas con ascosporas. Ascomycota Phyllum. Agrupación de hongos que incluye a todos los que forman ascas con ascosporas. Ascomycetes. Clase de hongos del Phyllum Ascomycota. Ascospora. Esporas sexuales, haploides formadas en el interior de las ascas. Ascostroma. Cuerpo fructífero estromático en cuyo interior se forman cavidades o

lóbulos en cuyo interior se formarán ascas con ascosporas. Característico de los Locluloascomyctes (Grupo B). Aséptico. Libre de microorganismos capaces de causar infección o contaminación. Asexual. En los hongos, tipo de reproducción en la que no ocurre plasmogamia, cariogamia ni meiosis. También se le denomina reproducción vegetativa. Asimilación. Conversión de material nutritivo en protoplasma. Atenuación. Debilitamiento; reducción de la virulencia. Autoclave. Aparato que usa vapor a presión para esterilización. Autoicos. Hongos uredinales (royas o chahuixtles) que desarrollan todo su ciclo de vida en una sola planta hospedante; por ejemplo Phragmidium mucronatum que causa la roya del rosal. Autolisis. Desintegración de las células por sus propias enzimas. Autótrofo. Microorganismo que sólo utiliza materiales inorgánicos como fuente de alimentos. Ejemplo: Dióxido de carbono como única fuente de carbono. Bacilo. Bacteria en forma de bastón. Bacillus. Género de la familia bacillaceae. Bacteremia. Cuando las bacterias se encuentran en la corriente sanguínea. Bacterias nodulares de la raíz. Bacterias que pertenecen al género Rhizobium, familia Rizobiáceas, que viven simbióticamente en los nódulos de las raíces de las leguminosas y fijan el nitrógeno atmosférico. Bactericida. Agente que destruye bacterias. Bacterín. Suspensión de bacterias muertas o atenuadas que se usa para la inmunización artificial. Bacteriófago. Virus que infecta bacterias y causa la lisis o destrucción de la célula bacteriana, Bacteriófago temperado. El que se replica al paso de su bacteria huésped, transmitiéndose así por divisiones celulares sin que necesariamente cause lisis en forma inmediata.

186 Bacteriolisina. Agente o sustancia que causa la desintegración de bacterias. Bacteriostático. Que inhibe el desarrollo de las bacterias sin matarlas. Barófilo. Organismo que se desarrolla en condiciones de alta presión hidrostática. Basidio. Célula sexual en forma de basto o clava, diapasón, etc., sobre las que se forman basidiosporas sostenidas por esterigmas; son característica de los basidiomicetos. Basidiocarpo. Cuerpo fructífero sexual de los basidiomicetos que produce basidios y basidiosporas; ejemplos, hongos en repisa y hongos con sombrerito Basidiomicetos. Phyllum de hongos que forman basidiosporas. Basidiospora. Espora sexual producida, después de la unión de dos núcleos, sobre una estructura especializada, en forma de basto o clava conocida como basidio. BCG (Bacilo de Calmette.Guerin). Cepa atenuada de Mycobacterium Boris usada para inmunizar contra la tuberculosis. Bentos. Término colectivo para organismos que viven en el fondo de océanos y lagos. Beta hemólisis. Zona clara, bien definida, decolorada por hemólisis alrededor de algunas colonias bacterianas desarrolladas en agar sangre. Biodegradable. Susceptible de ser digerido por microorganismos. Bioluminiscencia. Emisión de luz por los organismos vivos. Biomasa. Masa de materia viva que se encuentra en un medio. Biosfera. Zona de la tierra que abarca las capas inferiores de la atmósfera y las superiores del suelo y del agua. Biota. Animales, plantas y microorganismos vivos que caracterizan una región del planeta. Biotrófico o biótrofo. Parásito que se nutre las células vivas del hospedante como sucede con los hongos fitopatógenos conocidos como mildius vellosos y royas blancas (Peronosporales), y en las cenicillas

polvorientas (Erysiphales) y en las royas (Uredinales). Bipolar. Tipo de sexualidad en los hongos en la que los factores de compatibilidad son solamente de dos clases (AB, ab), como ocurre en los Ascomicetos. El término también se aplica al tipo de germinación que tienen algunas esporas como los conidios de Bipolares que emiten un tubo de germinación en cada polo. Bisexuales. Hongos que tienen los dos sexos en el mismo talo. Sinónimo de hermafrodita y monóico. Se opone a unisexuales. Bitunicada. Asca que tiene dos envolturas. La pared interna (endoasca) es elástica y se expande más allá de la externa (exoasca) al liberar las ascosporas, como ocurre en los Loculoascomycetes. Blastospora. Espora producida por un proceso de gemación a lo largo de la hifa o por una célula aislada. Botulismo. Intoxicación alimentaria causada por la toxina producida por la bacteria Clostridium botulinum. Buffer. Solución reguladora o tampón. Toda sustancia disuelta en un líquido que impide el cambio de pH cuando se añade un ácido o álcali. Bulbilos o Bulbillos. Esclerocios generalmente microscópicos formados por pocas capas de células, típicos del género Papulospora (Moniliales). Caloría. Unidad de calor, cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de 1 g de agua 1 °C. Calostro. Primera leche de la madre después del parto. Campo oscuro, microscopía de. Tipo de examen microscópico en el cual el campo está oscuro y todo objeto, como los microorganismos, se ven brillantemente iluminado. Capa mucoide. Cubierta gelatinosa de la pared celular; sinónimo de cápsula. Cápside. Capa proteínica de un virus. Capsómero. Subunidad proteínica de una cápside.

Cápsula. Envoltura gelatinosa o capa limosa que envuelve externamente las células de algunos microorganismos. Cariogamia. Fusión de núcleos gaméticos, segunda fase para que ocurra reproducción sexual en los hongos. Catabolismo. Desasimilación o escisión de moléculas orgánicas complejas. Parte del metabolismo. Catalasa. Enzima que convierte el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Catalizador. Sustancia que acelera una reacción química y permanece inalterada en forma y cantidad. Catenulado. Se refiere a la cadena de esporas que forman algunos hongos como el género Monilia. Célula procarióntica. Célula cuya sustancia nuclear no está envuelta por una membrana. Ejemplo: Algunas bacterias y algas verdeazuladas. Celulasa. Enzima extracelular que produce celobiosa de la hidrólisis de la celulosa. Celulosa. Polisacárido complejo forma do de muchas moléculas de glucosa; es material estructural característico de las paredes celulares vegetales. Cenocítico. Hifas aseptadas, sin paredes transversas, como en los cigomicetos. Centro o Centrum. Conjunto de estructuras que contiene el himenio en el ascocarpo. Centrífuga. Aparato de laboratorio usado para separar o eliminar partículas de materia suspendida en un líquido por centrifugación y diferencia de densidad. Cepa. Cultivo puro de microorganismos procedente de un aislamiento. Ciclo glioxilato. Secuencia de reacciones bioquímicas por las cuales el acetato se convierte en ácido succínico y después en hexosa (una derivación del TCA). Ciclo hidrológico. Ciclo completo por el cual el agua pasa de los océanos a la atmósfera, a la tierra, y vuelve a los océanos. Cigóforo. Rama de la hifa especializada para formar a un progametangio en los Zygomicetes.

187 Cigospora. Espora sexual de latencia y resistencia contenida en el cigosporangio, que resulta de la fusión (Copulación gametangial) de dos gametangios. Cigoto. Célula diploide que resulta de la unión de dos células haploides durante la reproducción sexual. Cilio. Apéndice capilar de algunas células con las que tienen movimiento. Cirro. Masa de esporas mucilaginosa que sale de los picnidios a través del ostíolo a manera de pasta de dientes; como ocurre en la cancrósis causada por Cytospora sp. Cistidio. Células estériles, en forma de clava o basto, que se forman junto a los basidios en el himenio de los basidiocarpos. Cis-trans. Análisis genético en el cual se compara la acción de dos genes en el mismo o en diferentes cromosomas. Cistrón. Unidad genética que lleva información para la síntesis de una sola enzima o molécula de proteína. Se determina por la prueba cis-trans de complementación. Citocinesis. División del citoplasma que sigue a la división nuclear. Citocromo. Compuesto que forma parte de las reacciones óxido- reducción en de la respiración Citólisis. Disolución o desintegración de una célula, Citoplasma. Materia viva de una célula colocada entre la membrana celular y el núcleo, Clamidiosporas. Espora de resistencia formada por la diferenciación directa de las células del micelio en el cual la pared celular se engrosa. Claviforme. Estructura (célula o basidiocarpo) en forma de basto, clava o mazo. Cleistotecio. Ascocarpo completamente cerrado al madurar, de forma esférica, en cuyo interior se forma una o muchas ascas con ascosporas. Clona. Células descendientes de una sola. Cloroplasto. Organelo especializado de las células vegetales que contiene clorofila, esencial para la fotosíntesis.

188 Coagulasa. Enzima producida por estafilococos patógenos que coagula el plasma sanguíneo. Coco. Bacteria esférica. Codón. Secuencia en el ácido nucléico, de tres nucleótidos que codifica a un aminoácido en la iniciación o terminación de una cadena polipéptida. Coeficiente fenólico. Relación entre dos diluciones de fenol: una capaz de matar un organismo en 10 minutos y otra en 5 minutos. Coenzima. Porción no proteínica de una enzima. Cofactores. Iones metálicos que funcionan en combinación con la proteína enzimática. Son consideradas coenzimas. Colifago. Virus que infecta a la bacteria Escherichia coli. Colonia. Desarrollo visible macroscópicamente de microorganismos en un medio de cultivo sólido. Grupo de organismos de la misma especie que viven en estrecha asociación. En los hongos se refiere al conjunto de hifas o células que en gran número crecen, con manifiesta relación entre si, a partir de un punto, para formar un talo que presenta una morfología característica. Colorante ácido. Colorante formado de un grupo de átomos orgánicos ácidos (aniones), que es la parte colorante activa, combinado con un metal; tiene afinidad por el citoplasma. Colorante básico. Colorante que consta de un grupo orgánico básico de átomos (cationes) que es la parte tintorial activa, combinado con un ácido generalmente inorgánico; tiene afinidad por los ácidos nucléicos, Columela. Ápice en forma de cúpula persistente en el esporangióforo de algunos cigomicetos como Rhizopus sp. Comensalismo. Relación entre miembros de especies diferentes en proximidad (en el mismo medio de cultivo) en la que uno de los organismos se beneficia de la asociación y el otro no resulta perjudicado.

Complemento. Proteína normal termolábil componente del suero sanguíneo que participa en las reacciones antígenoanticuerpo. Conidio. Espora asexual, compuesta por una a muchas células de muchos tamaños y formas, producida sobre hifas especializadas llamadas conidióforos. Conidióforo. Hifa especializada para formar esporas asexuales llamadas conidios. Conjugación. Apareamiento caracterizado por una fusión temporal y que ocurre sobre todo en organismos unicelulares. Contacto gametangial. Tipo de reproducción sexual en la que dos gametangios se ponen en contacto pero no se fusionan. La fertilización ocurre cuando el citoplasma y núcleos del gametangio masculino pasan al femenino a través de un poro o un tubo de fertilización. Copulación gametangial. Tipo de reproducción sexual en la que dos gametangios se ponen en contacto y se fusionan originando a un cigoto que se desarrolla en una espora de latencia (la cigospora) como ocurre en Rhizopus. Contaminación. Entrada de microorganismos indeseables en algún objeto o material. Coremio. Manojo de hifas formadoras de esporas, a manera de racimo de flores. Sinónimo de sinema. Coxsackievirus. Grupo de virus antigénicamente distintos que incluye varios patógenos humanos. Cromatóforo. Cuerpo que contiene pigmento. Específicamente se aplica a los gránulos portadores de clorofila de algunas bacterias. Cromogénesis. Producción de pigmentos por microorganismos. Cromosoma. Estructura filamentosa, compuesta principalmente por ADN, que contiene los genes y que se encuentran en el núcleo. El número de cromosomas es constante en cada especie. Cuajo. Coagulación de la leche por la acción de la renina. Se refiere como cuajo fresco,

189 Cuajo ácido. Coagulación de las proteínas de la leche por ácido. Cuerpo cromático. Expresión aplicada al material nuclear bacteriano. Cuerpo fructífero. Estructura especializada, sexual o asexual, en la producción de esporas, formado por hongos. Cuitlacoche. Nombre dado por los Aztecas al carbón del maíz (Ustilago maydis), refiriéndose a las agallas o soros de telosporas formados en las mazorcas Cultivo. Población de microorganismos desarrollados en un medio. Cultivo axénico. Cultivo puro de una especie particular de microorganismo, bacteria, hongo, alga o protozoo, que se desarrolla en un me dio libre de otros organismos vivos. Cultivo puro. Aquel que sólo contiene una especie de microorganismos. Cultivo tipo. El que se hace de un microorganismo considerado como representativo de la especie y se usa como referencia. Cultivos tipos, Cepario. Especies de microorganismos que se mantienen en el laboratorio para diversos estudios. Demanda bioquímica de oxígeno (DBO). Cantidad de oxígeno consumido en proceso biológico que desintegra la materia orgánica en el agua; una medida de la cantidad de contaminación orgánica. Dermatofitos. Grupo de hongos de la Familia Moniliace que se desarrollan y causan enfermedad en la piel, pelo y uñas del hombre y animales. Deuteromycetes. Grupo de hongos (grupo D) dentro del Phyllum Ascomycota que se caracteriza porque sólo se reproducen asexualmente. También son llamados Hongos imperfectos o Fungi imperfecti. Desaminación. Separación de un grupo amino, especialmente de un aminoácido. Desaminasa. Enzima que participa en la separación de un grupo amino de una molécula, con liberación de amoniaco.

Desarrollo, curva de. Representación gráfica del crecimiento de las bacterias en sus distintas fases, en un medio de cultivo. Desarrollo diáuxico. El que tiene lugar en dos fases entre las cuales hay una de retardo o lag. Desarrollo sincrónico. Población celular en la cual todos los miembros se reproducen casi al mismo tiempo. Descarboxilación. Separación de grupo carboxilo, —COOH. Descarboxilasa. Enzima que libera dióxido de carbono del grupo carboxilo de una molécula; por ejemplo, de un aminoácido. Deshidrogenasa. Enzima que oxida a un sustrato por eliminación de hidrógeno. Desinfectante. Agente que elimina la infección por matar a las células vegetativas de los microorganismos. Desmida. Alga de agua dulce. Desnitrificación. Reducción de nitratos a nitrógeno libre. Desoxirribosa. Azúcar de cinco carbonos que tiene un átomo menos de oxígeno que su antecesora, la ribosa. Es un componente del DNA. Detergente. Agente sintético de limpieza que contiene elementos de actividad superficial y no precipita con el agua dura. Determinante antigénico. Parte de la molécula de un antígeno que determina la especificidad de la reacción antígenoanticuerpo. Dextrán. Polisacárido, polímero de la glucosa, formado fuera de la célula por acción enzimática de algunos microorganismos. DI. Dosis infectante. Número de organismos requeridos para infectar un huésped. DI 50. Dosis (número de microorganismos) requeridos para infectar al 50% de los animales en una serie experimental. Diálisis. Separación de las sustancias solubles de los coloides por difusión a través de una membrana semipermeable. Dicariofase. Fase del ciclo de vida de los hongos en la cual las células presentas dos

190 núcleos compatibles (dicariocitos). Es la fase más larga en el ciclo de vida de los Basidiomicetos. Dilución seriada. Diluciones sucesivas de una muestra; ejemplo: dilución a 1:10 equivale a 1 ml de la muestra y 9 ml del diluyente (agua o solución salina); dilución al 1:100 equivale a 1 ml de la dilución al 1:10 y 9 ml del diluyente. Dimórfico. Que tiene dos formas. Hongos que crecen en forma micelial en substrato natural y en forma de levadura en medio sintético como Histoplasma capsulatum. Dioico. Organismo en el que un talo produce sólo un tipo de gametangio, ya sea el masculino o el femenino. Esto es, los sexos están segregados. Se opone a monoico. Diplococo. Cocos que se presentan en pares. Diploide (2n). Que tiene doble juego de cromosomas; los miembros de cada uno son homólogos, así que el número de haploides es el doble. Disacárido. Azúcar compuesto de dos monosacáridos. DL. Dosis letal. Número de microorganismos patógenos que se requieren para causar la muerte a un animal o planta. DL 50. Dosis letal 50. Número de microorganismos que mata al 50% de los animales en una serie de prueba. Doliporo. Poro presente en la pared transversa de las hifas de hongos basidiomicetos. A nivel del poro la pared tiene un ensanchamiento a manera de barril. DNA. Véase ácido desoxirribonucleico. ECHO virus. Sigla en inglés virus entérico citopatógenos humanos huérfanos; son agentes causales de varias enfermedades humanas. Ecología. El estudio de las interrelaciones de los organismos y su medio. Ecosistema. Sistema funcional que incluye a los organismos de una comunidad natural y su medio. Ectomicorriza. Micorriza en el que las hifas del hongo crecen intercelularmente y nunca dentro de las células de la planta asociada.

Edema. Acumulación excesiva de líquido en los tejidos del cuerpo. EDR. Enzima que destruye al receptor específico por el cual un virus se adhiere a una célula susceptible. Efluente desagüe. Líquido de desperdicio de drenajes y procesos industriales. Endémico. De ocurrencia constante en una comunidad. Endergónica. Reacción bioquímica en la cual el producto posee más energía libre que las materias iniciales. Endoenzima. Enzima formada dentro de la célula y no excretada; también se designa enzima intracelular. Endofítica. Alga que no tiene vida libre, sino que vive dentro de otros organismos. Endógeno. Producido u originado dentro. Endosimbionte. Organismo que vive dentro de otro sin efectos deletéreos sobre el huésped. Endomicorriza. Micorriza en el que las hifas del hongo crecen penetran en las células de la planta asociada. También se denomina micorriza vesiculo-arbuscular. Endospora. Espora de pared gruesa formada dentro de una célula bacteriana. Endotérmico. Reacción química en la cual la energía se consume totalmente. Endotoxina. Toxina producida en un organismo y liberada sólo cuando éste se desintegra. Entérico. Perteneciente al intestino. Enterotoxina. Toxina específica para las células del intestino. Ocasiona síntomas de intoxicación alimentaria. Enzima. Catalizador orgánico producido dentro de un organismo. Enzima adaptativa. La que produce un organismo en respuesta a la presencia de un sustrato o una sustancia afín. También se llama enzima inducida. Enzima alostérica. Enzima reguladora con un sitio catalítico o de unión para el sustrato y otro donde actúa un modulador. Enzima constitutiva. Enzima cuya formación no depende de la presencia de un sustrato específico.

191 Enzima inducida. Véase Enzima adaptativa. Enzima intracelular. Lo mismo que en coenzima. Epidemia. Aumento súbito de la frecuencia de una enfermedad que afecta a un gran número de personas en un área amplia. Epizootia. Aumento súbito de la frecuencia de una enfermedad que afecta a un gran número de animales en un área amplia. Epífito. Organismo que vive sobre una planta a la cual no le causa daño porque sólo la utiliza como soporte. Por ejemplo, los líquenes y el heno son de este tipo de organismos. Epífita. Aumento súbito de la frecuencia de una enfermedad que afecta a un gran número de plantas cultivadas en un área amplia. Episomas. Piezas disponibles de material genético (probablemente siempre DNA) dotadas de la capacidad de replicación independiente; se multiplican pues, independiente de los cromosomas, pero también son capaces de integrarse en los cromosomas. Asimismo, se les llama plasmidios. Esclerocio. Estructuras duras, de resistencia que forman los hongos, que están compuestas de plectenquima la cual esta cubierta por seudoparénquima. Esferoplasto. Célula bacteriana gram negativa a la que se ha quitado el peptidoglucano de la pared celular, dejándola sin rigidez. Especie. Clase de microorganismo; subdivisión de un género. Espectrofotómetro. Instrumento que mide la luz visible y analiza con precisión el color e intensidad de dos fuentes de longitud de onda diferente. Espermacióforo. Hifa especializada para formar esporas sexuales masculinas llamadas espermacios. Se presentan en la fase 0 o fase espermogonial de las royas o chahuixtles. Espermacios. Células sexuales masculinas, unicelulares, parecidas a esporas que son formadas en la fase 0 o fase espermogonial en las royas. Cuando entran en contacto con

las hifas receptoras (estructuras femeninas) ocurre la plasmogamia. Espermatización. Tipo de reproducción sexual de los hongos donde un espermacio masculino entra en contacto sexual y fertiliza a una hifa receptora al ocurrir la plasmogamia. Espermogonio. Estructura sexual (parecido a los picnidios) dentro del cual se forman espermacióforos con espermacios y de cuyas paredes se forman hifas receptoras que salen por el ostíolo. Espirilo. Bacteria en forma de espiral o sacacorchos. Espiroqueta. Bacteria en forma de espiral, generalmente parásita. Espora. Célula resistente que forman algunos microorganismos celulares en estado latente o reposo. En las bacterias son formados dentro de la célula vegetativa de ahí que también se llamen endosporas. En los hongos son unidades de propagación, unicelulares o pluricelulares, sexuales o asexuales, móviles o inmóviles que germinan mediante un tubo de germinación para formar un nuevo hongo. Esporangio. Estructura celular cerrada dentro de la cual se producen esporas asexuales, esporangiosporas. Esporangióforo. Hifa fértil especializada en formar uno o varios esporangios. Esporangiosporas. Esporas formadas dentro de un esporangio. Pueden ser móviles o inmóviles. Esporodoquio. Cuerpo fructífero asexual formado por un estroma que externamente esta tapizado de conidióforos y conidios. Esporóforo o esporocarpo. Cuerpo fructífero formado por los hongos especializada para producir esporas. Esporogénesis. Reproducción por medio de esporas. Formación de esporas. Esporozoítos. Cuerpos resultantes de la tapa infecciosa móvil de algunos esporozoos (protozoarios) durante la reproducción sexual y que dan lugar a un ciclo asexual en un nuevo huésped.

192 Esporulación. Proceso en el que se forman esporas. Esquizogonia. Reproducción asexual por fisión múltiple de un trofozoito (protozoo vegetativo). Esquizonte. Etapa en el ciclo asexual de los parásitos del paludismo. Estado vegetativo. Etapa de desarrollo activo en contraposición a la etapa de reposo o esporular (quistes y esporas). Estafilococos. Bacterias esféricas (cocos) generalmente en racimos irregulares. Estenotermófilos. Organismo que se desarrolla a 60 °C o más. Termófilo verdadero u obligado. Esterasa. Una de las enzimas que hidrolizan esteres. Estéril. Sin microorganismos vivos. Esterilizar. Dejar estéril una sustancia o material. Matar toda forma de vida. Esteroles. Todo producto natural derivado del núcleo esteroide. Estreptococos. Cocos que se dividen en planos paralelos y forman cadenas. Esterigmas. Estructuras a manera de espinas, desarrollados apicalmente en los basidios, que forman las basidiosporas. Estolones. Hifas vegetativas aéreas que conectan a dos fascículos de rizoides y que son característicos de Rhizopus. Estroma. Masa compacta de hifas somáticas formadas por prosénquima, seudoparénquima o ambos, a manera de colchón o cojín, sobre o dentro del cual se forman estructuras sexuales o asexuales. Etiología. La causa de la enfermedad. Eucarionte. Célula que posee un núcleo definido o verdadero. Euritermófilo. Organismo capaz de desarrollarse a 60 °C y a temperaturas próximas a 30 °C. Eutroficación. Proceso de envejecimiento en los lagos durante el cual el agua se sobrenriquece de sustancias nutritivas disueltas, lo que da por resultado un gran desarrollo de las algas y otras plantas microscópicas que hacen descender la cantidad de oxígeno disuelto.

Evapotraspiración. Evaporación de las superficies del suelo, lagos y corrientes debido a la transpiración de las plantas. Exergónico. Que produce energía. Ejemplo: algunas reacciones químicas. Exoenzima. Enzima excretada por un microorganismo en el medio. También se llama enzima extracelular. Exógeno. Producido u originado fuera. Exotérmico. Reacción química que desprende energía. Exotoxina. Toxina excretada por un microorganismo en el medio circundante. Exudado. Material líquido que se forma en un tejido inflamado. Fago. Véase Bacteriófago. Fagocito. Célula capaz de ingerir microorganismos o partículas. Fase de retardo (lag). Periodo de primer desarrollo inmediatamente después de la siembra en el que no aumenta la población bacteriana. Fase estacionaria. Fase que sigue a la del desarrollo exponencial en el cual el número de bacterias permanece constante. Fase exponencial. Periodo en el que las células se dividen de manera constante y a razón también constante. Fase logarítmica. Véase Fase exponencial. Fauna. Vida animal característica de una región o ambiente. Fenético. Término usado en taxonomía para significar la relación basada en afinidades o similitudes más no en los antecesores. Fenotipo. Características observables de un organismo. (Expresión ambiental del genotipo. N. del T.). Fermentación. Oxidación anaeróbica de compuestos por acción enzimática de microorganismos; el oxígeno gaseoso no participa en este proceso de producción de energía. Un compuesto orgánico es el aceptor de electrones. Fiálide. Célula asexual formadora de conidios de manera basipetala, en cadena, característicos del género Aspergillus. Fibrinolisina. Sustancia producida por estreptococos hemolíticos que licuan el

193 plasma sanguíneo coagulado o los coágulos de fibrina. También se llama estreptosinosa. Fíbula. También conocida como conexión en grapa o gancho, es un tipo de anastomosis típicamente presente en los basidiomicetes y que tiene la finalidad de asegurar la dicariotización de las células. Ficobilinas. Complejos proteína-pigmento muy frecuentes en tres divisiones de las algas. Ficología. Estudio de las algas. Fiebre ondulante. Brucelosis. Enfermedad causada por bacterias patógenas del género Brucella. Fijación del complemento. Ligazón del complemento al complejo antígenoanticuerpo, de tal modo que no queda complemento disponible para otra reacción. Filamentoso. Caracterizado por estructuras a manera de hebras. Filogenia. Evolución histórica de los organismos. Filtro bacteriano. Tipo especial de filtro por el cual no pasan las bacterias. Filtro de goteo. Tratamiento secundario en el que las aguas negras se hacen escurrir sobre un lecho de rocas para que las bacterias desintegren los desperdicios orgánicos. Filtro de membrana. Filtro hecho de materiales polimérico como celulosa, polietileno o tetrafluoroetileno. Fimbria (pilus). Apéndice filamentoso, distinto de los flagelos, de algunas bacterias gramnegativas. Fimbrias. Apéndices superficiales de algunas bacterias gramnegativas, que probablemente están compuestos de subunidades de proteína y tienen un diámetro aproximado de 7 milimicras. Son más cortas y más delgadas que los flagelos. También se ha generalizado el término inglés pili (singular pilum) para denominarlas. Fisiología. Estudio de los procesos vitales. Fisión. Proceso asexual por el cual se reproducen algunos microorganismos y en el que una célula microbiana origina a dos

idénticas. División celular transversal de las bacterias. Fisión binaria. División nuclear simple a la que sigue una del citoplasma para formar dos células hijas de igual tamaño. Fitoplancton. Término colectivo para denominar las plantas y organismos similares del plancton; en contraposición con zooplancton. Flagelina. Monómero proteínico de los flagelos bacterianos. Flagelo. Apéndice flexible, a manera de látigo, de algunas células a las cuales sirve de órgano de locomoción. Florescencia. Áreas coloradas en la superficie de los depósitos naturales de agua causadas por el desarrollo planctónico abundante. Flóculo. Agregado adherente de micro organismos u Otros elementos que flotan en o sobre un líquido. Flora. Conjunto de microorganismos o de plantas que se encuentran en un lugar: flora intestinal, del suelo, etc. También se llama biota. Flujo laminar. Movimiento de aire en el que las corrientes no se entremezclan; el aire se mueve a lo largo de líneas paralelas. Fluorescencia. Emisión de radiaciones luminosas por una sustancia que ha absorbido radiación de otro origen. Fómites. Término generalizado del inglés que se refiere a los objetos inanimados que llevan organismos patógenos. Formol. Solución acuosa de formaldehído al 37 - 40%. Fosfatasa. Enzima que separa al fosfato de su compuesto orgánico. Fosfatasa, prueba de. La que se hace para determinar la eficiencia de la pasterización de la leche, basada en la termolabilidad de la fosfatasa. Fosforilación. Adición de un grupo; por ejemplo, - a un compuesto. Fosforilación oxidativa. Serie consecutiva de reacciones de oxidación en la cadena respiratoria en la que se desprende energía

194 en tres ocasiones, suficientes para la síntesis de ATP. Fotoautótrofo. Organismo que obtiene la energía de la luz y utiliza CO como única fuente de carbono. Fotofosforilación. Fosforilación inducida por la luz, en la fotosíntesis. Fotosíntesis. Proceso en el cual las plantas aprovechan la energía de la luz para sintetizar carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua. Fragmentación. En los hongos es un tipo de reproducción asexual en la cual pedazos o secciones de micelio o hifas originan a un nuevo hongo. Frotis. Capa delgada de un material o cultivo bacteriano, que se extiende sobre un portaobjetos. Suele usarse como sinónimo de película. Fructificación o cuerpo fructífero. Es cualquier estructura fúngica que produzca o porte esporas. Fungicida. Agente que mata o destruye a los hongos. Fusiforme. En forma de huso, afilado en los extremos. Gametangio. Estructura en la que se producen los gametos. Gameto. Célula reproductora que se fusiona con otra también reproductora para formar un zigoto del cual se origina un nuevo individuo; célula sexual. Gammaglobulina. Fracción de la globulina del suero a la que están vinculados los anticuerpos. Gastroenteritis. Inflamación de la mucosa del estómago y del intestino. Gelatina. Proteína obtenida de la piel, pelo, huesos, tendones y otros tejidos que se usa en medios de cultivo para determinar la actividad proteolítica específica de los microorganismos y para preparar peptona. Gelatinasa. Enzima que degrada la gelatina; una exoenzima. Gemación. Forma de reproducción asexual típica de las levaduras, en la cual se forma una célula nueva por la formación de una yema en la célula progenitora.

Gemas o yemas. Brote celular originado por gemación. Gen. Segmento de cromosomas, definible en términos operacionales; depositario de una unidad de información genética. Gen estructural. El que codifica la estructura de una proteína. Género. Grupo de especies muy relacionadas. Genoma. Colección de material genético; es decir, serie completa de genes. Genotipo. Colección completa de genes en un organismo y en sus células; constitución genética. Germen. Microorganismo; microbio, por lo regular patógeno. Germicida. Agente capaz de matar gérmenes, por lo regular microorganismos patógenos. Giardiasis. Presencia del protozoo Giardía lamblia en el intestino delgado humano. Globulina. Proteína soluble en soluciones diluidas de sales neutras pero insoluble en agua; seroglobulina. Los anticuerpos son globulinas. Glóbulos blancos. Leucocitos de la sangre. Glucógeno. Carbohidrato polisacárido almacenado por los animales. Por la hidrólisis produce glucosa. Glucólisis. Proceso anaerobio de la desintegración de la glucosa por una secuencia de reacciones catalizadas por enzimas, hasta ácido pirúvico. También se llama la vía de Embden Meyerhoff. Glucosa. Carbohidrato monosacárido y clasificado como hexosa; también se le llama dextrosa o azúcar de uva. La utilizan muchos microorganismos como fuente de energía. Gnotobiótico. Organismos que viven en ausencia de todo organismo viable, demostrable, excepto ellos mismos. Gonidio. Célula reproductora asexual que surge de un órgano especial en eucariontes. Gota pendiente, técnica de la. Usada para observar a los microorganismos suspendidos en una gota de líquido. Gotitas. Partículas trasportadas por el aire que contienen microbios viables.

195 Gram, coloración de. Tinción diferencial por la cual las bacterias se clasifican en grampositivas y gramnegativas, según retengan o no el colorante primario (cristal violeta) cuando se someten a un agente decolorante. Gránulo metacromático. Corpúsculo que se tiñe profundamente y está en el centro del protoplasma de algunas células. Se encuentra en algunas bacterias y levaduras. Guanina. Base púrica que se encuentra naturalmente como componente fundamental de los ácidos nucleicos. Hábitat. Ambiente natural de un organismo. Halófilo. Microorganismo cuyo crecimiento depende o se acelera por concentraciones altas de sal. Haploide (n). Que tiene un solo juego de cromosomas no apareados en cada núcleo; el número de cromosomas característico de un gameto maduro de una especie dada. Hapteno. Sustancia simple que reacciona como antígeno in vitro con un anticuerpo, pero no induce a la formación de anticuerpos. Haustorio. Hifas especializadas para la absorción de nutrientes, que son formados en el interior de las células vegetales por los hongos parásitos obligados. Hela, células. Línea celular pura, derivada de un cáncer humano, que se utiliza para el cultivo de virus. Helicoidal. Espiral cilíndrica. Hemaglutinación. Aglutinación de glóbulos rojos. Hemoglobina. Constituyente de los glóbulos rojos, a los cuales da su color. Es la portadora del oxígeno. Hemolisina. Sustancia que lisa los glóbulos rojos liberando la hemoglobina. Hemólisis. El proceso de destrucción de los glóbulos rojos. Hemorrágico. Que presenta evidencia de hemorragia o sangrado. Tejido enrojecido por la acumulación de sangre que ha salido de los capilares. Hermafrodita. Hongos en los cuales se forman los dos tipos de gametangios,

masculinos y femeninos, que pueden o no ser autocompatibles. Sinónimo de monóico. Hetero. Prefijo que significa diferente. Heterobasidio. Tipo de basidio dividido en dos partes: el hipobasidio (parte inferior) y el epibasidio (parte superior). Heterocarióntico. Hongos en cuyas células se encuentran dos núcleos diferentes genéticamente. Heterogamia. Conjugación de gametos diferentes. Heteróico. Hongos parásitos de plantas que desarrollan su ciclo de vida en dos plantas de diferentes especies. Heterólogo. Diferente con respecto a tipo o especie. Heteroquistes. Células de alga a manera de grandes quistes. Heterotálico. Planta u hongo en la que un individuo produce gametos macho y la otra produce óvulos. Heterótrofo. Microorganismo incapaz de usar dióxido de carbono como única fuente de carbono y que por lo tanto requiere, uno o más compuestos orgánicos. Hialino. Transparente e incoloro, como si fuera de cristal. En los hongos se refiere a la coloración de hifas, esporas u otras estructuras. Hialuronidasa. Enzima que cataliza la desintegración del ácido hialurónico. Se conoce también como factor de diseminación. Hibridación. Proceso de producir híbridos; apareamiento cruzado. Hidrólisis. Proceso por el cual un sustrato se escinde para formar productos por la intervención de una molécula de agua. Hifa. Filamento que forma a un micelio, cuerpo o soma de los hongos. Himenio. La parte fértil de un cuerpo fructífero. En los ascomicetos son las ascas con ascosporas, parafisas, perifisas y seudoparafisas. En los basidiomicetos son los basidios con basidiosporas y cistidios. Hiperplasia. Incremento anormal en la multiplicación celular en tejidos vegetales,

196 que junto con la hipertrofia originan la formación de tumoraciones o agallas como las que causa el cuitlacoche del maíz por Ustilago maydis. Hipersensibilidad. Estado de extrema sensibilidad a sustancias extrañas llamadas alérgenos. Hipertrofia. Aumento, anormal, de tamaño las células de los tejidos vegetales afectados por ciertos hongos como Ustilago maydis. Histiocito. Fagocito grande del sistema retículo endotelial (conocido también como macrófago). Holobasidio. Es un basidio completo, sin división por septos transversos. También se llama homobasidio. Holoenzima. Enzima activa completa, formada por una apoenzima y una coenzima. Homocarióntico. Hongo en cuyo talo sólo se encuentran núcleos genéticamente iguales. Homoinjerto. Injerto de un animal en un receptor de la misma especie. Homólogo. Lo mismo con respecto a tipo o especie. Homotálico. Hongos que producen células de ambos sexos que se autofecundan. Hongos. Organismos eucariontes, sin clorofila, portadores de esporas, que se reproducen sexual y asexualmente, cuyo talo generalmente es filamentosa. Ejemplos, mohos, hongos en repisa, cenicillas polvorientas, hongos con sombrero, etc. Hongos imperfectos. Los que no tienen una fase sexual en su ciclo de vida. Hongos perfectos. Hongos con una fase sexual en su ciclo de vida. Huésped. Planta o animal que aloja a otro organismo como parásito o agente infeccioso. Humus, mantillo. Parte orgánica del suelo que queda después de la descomposición microbiana. Icosaedro. Poliedro de 20 caras triangulares y 12 vértices; forma geométrica de muchos viriones. IDU. Agente antiviral; 5-yodo-2desoxiuridina.

Impregnación. Modo de atrapar partículas de aerosoles sobre una superficie sólida por medio de un dispositivo de muestreo. IMVIC, prueba del. Sigla aplicada a un grupo de pruebas para diferenciar Escherichia coli de Enterobacter aerogenes. In situ. En su localidad original (en su medio natural). In vivo. Dentro del organismo vivo; aplicado a exámenes de laboratorio de agentes, dentro del organismo vivo. Se usa en contraposición de in vitro. In vitro. “En el vidrio”. Se aplica a experimentos biológicos que se hacen en tubos de ensayo u otros utensilios de laboratorio, en oposición a in vivo. Inactivar. Destruir la actividad de una sustancia; por ejemplo, el calentamiento del suero sanguíneo a 56 C durante 60 segundos, destruye el complemento. Incubación. Mantenimiento de cultivo de microorganismos en condiciones favorables de temperatura para su desarrollo. Incubación, período de. El tiempo transcurrido desde la exposición a una infección y la aparición de los primeros síntomas de la enfermedad. También, el tiempo que necesita un microorganismo sembrado en un medio de cultivo para desarrollarse. Indicador. Sustancia que cambia de color cuando difieren las condiciones en las que se encuentra; indicadores de pH reflejan los cambios en la acidez o la alcalinidad. Inducción. Aumento en la velocidad de la síntesis de una enzima, causada específicamente por una pequeña molécula que es por lo general el sustrato o un compuesto estrechamente relacionado. Infección. Condición patológica debida al desarrollo de microorganismos dentro de un huésped. Infección terminal. La que ocurre durante el curso de una enfermedad termina en muerte. Infeccioso. Capaz de producir enfermedad en un huésped susceptible.

197 Inflamación. Reacción de los tejidos como resultado de una irritación por un material extraño que provoca la migración de leucocitos y el aumento flujo sanguíneo a la región, produciendo hinchazón, enrojecimiento, calor, dolor y aumento de sensibilidad. Inhibición. Prevención del desarrollo multiplicación de microorganismos. Inmunidad. Resistencia natural o adquirida para una enfermedad específica. Inmunidad activa. Inmunidad adquirida por el individuo como resultado sus propias reacciones a los microorganismos patógenos o a sus productos. Inmunidad humoral. Moléculas de anticuerpo que circulan en el suero y actúan específicamente contra infecciones por virus y bacterias. Inmunidad pasiva. Protección por inyección de sangre o suero que contiene anticuerpos. Inmunogenicidad. Capacidad para estimular la formación de anticuerpos específicos. Inmunoglobulina. Proteínas del suero con actividad de anticuerpo. Inoculación. Introducción artificial de microorganismos o sustancias en el cuerpo o en un medio de cultivo. (En español, este último significado se llama siembra; N. del T.). Inóculo. El material que se inocula. Intercelular. Entre las células. Interferón. Sustancia antiviral producida por células animales. Intoxicación alimentaria. Expresión general que se aplica a trastornos estomacales o intestinales ocasionados por algunos alimentos, microorganismos o sus toxinas. Intracelular. Dentro de las células. Invertasa. Enzima que hidroliza la sacarosa a glucosa y fructosa. Isoenzimas o isozimas. Enzimas de diferente forma estructural que poseen idénticas, o casi idénticas, propiedades catalíticas.

Isoinjerto (homoinjerto). Injerto de tejido de un donador de la misma especie que el receptor. Isoniazida. Análogo estructural de la piridoxina. Isótopo. Una de las varias formas posibles de un elemento químico, diferente de las otras por su peso atómico, pero no en las propiedades químicas. Kahn, reacción de. Prueba de floculación para diagnosticar la sífilis. Kline, reacción de. Prueba de floculación microscópica para el diagnóstico de la sífilis. Krebs, ciclo de. Sistema enzimático que convierte el ácido pirúvico a dióxido de carbono y H en presencia de oxígeno, con la consiguiente liberación de energía que es capturada en la forma de moléculas de ATP. También se le llama ciclo del ácido cítrico o del ácido tricarboxílico (TCA). Krill. Nombre aplicado a los crustáceos planctónicos (camarón rojo). Lactosa. Carbohidrato (disacárido) conocido también como azúcar de leche. En la hidrólisis se escinde en glucosa y galactosa. Latente. No manifiesta, como es el caso de un portador de una infección sin que presente síntomas se habla de infección latente. El nombre es latencia. Leucemia. Número exagerado de leucocitos debido a una enfermedad de los tejidos productores. Leucocidina. Sustancia que destruye los leucocitos. Leucocitos. Células blancas de la sangre que se caracterizan por tener núcleo alargado o redondo. Leucocitosis. Aumento en el número de leucocitos causado por la respuesta del huésped a una infección o daño. Leucopenia. Disminución del número de leucocitos. Levadura. Hongo unicelular que no tiene micelios típicos. Licuefacción. Transformación de un gel a un líquido.

198 Limnología. Estudio de los aspectos físico, químico, geológico y biológico de lagos y manantiales. Liofilización. Método de preservar especímenes biológicos por congelación y deshidratación rápida. Esta última al alto vacío. Lipasa. Enzima que desdobla las grasas. Lípido. Sustancia grasa o de ese tipo. Lipolítica, enzima. Enzima que hidroliza las grasas y los lípidos. Líquen. Asociación simbiótica, mutualista de un alga y un hongo. Líquido ascítico. Líquido seroso que se acumula anormalmente en la cavidad peritoneal. Lisina. Enzima u otra sustancia capaz de desintegrar células. Lisis. Desintegración de células, bacterias o eritrocitos, por la acción específica de anticuerpos y complemento. Lisogenia. Estado de una bacteria que porta a un bacteriófago (frecuentemente como profago) al cual ésta no es susceptible. Litótrofo. Véase Autótrofo. Litro. Unidad métrica de volumen que contiene 1000 mililitros (mi). Lodo, cieno. Parte semisólida de las aguas negras que se sedimenta y es atacada por bacterias. Lofótrico. Que tiene un mechón de flagelos en un polo. Macro. Prefijo que significa grande. Macrófago. Véase Histiocito. Macroscópico. Visible sin la ayuda de un microscopio. Maltasa. Enzima que hidroliza la maltosa; el producto de la hidrólisis es glucosa. Maltosa. Carbohidrato, disacárido producido por la acción enzimática de la diastasa sobre el almidón. Marino. Oceánico y de estuarios. Medio. Sustancia utilizada para proporcionar alimento para el desarrollo y multiplicación de los microorganismos. Meiosis. Proceso que ocurre en diferentes momentos de los ciclos vitales de diferentes organismos y en el cual, el número de

cromosomas se reduce a la mitad; este número se duplica por la fecundación. Membrana plasmática (o citoplásmica). Capa delgada debajo de la pared celular, compuesta principalmente de lípidos y proteínas. Mesófilo. Bacteria que se desarrolla mejor entre 25 y 40 °C. Mesosoma. Invaginación de la membrana del citoplasma. Metabolismo. Cambios químicos totales por los cuales se mantienen las actividades nutritivas y funcionales de un organismo. Metabolito. Sustancia química que participa en el metabolismo; un elemento nutritivo. Metacromáticos, gránulos. Inclusiones citoplásmicas de material celular concentrado. Metazoo. Animales cuyos cuerpos constan de muchas células. Micelio. Conjunto o masa de hifas que constituye el cuerpo talo o soma de un hongo. Micología. Estudio de los hongos. Micorriza. Asociación simbiótica de un hongo con las raíces de una planta superior. Micosis. Enfermedad del hombre, los animales o las plantas causada por hongos. Micro. Prefijo que significa pequeño. Microaerófilo. Microorganismo que se desarrolla mejor en presencia de cantidades reducidas de oxígeno atmosférico. Microbio. Organismo microscópico. Micromanipulador. Dispositivo para la manipulación de especímenes microscópicos bajo el microscopio. Micrómetro (Micra). Unidad de medida; 1/1 000 mm. Microorganismo. Forma de vida de dimensiones microscópicas. Microscopía de fluorescencia. Técnica microscópica en la cual los microorganismos se tiñen con un colorante fluorescente y se observan por iluminación con luz ultravioleta. Microtomo. Instrumento para hacer cortes finos de tejidos y células.

199 Mineralización. Convertir en sustancias minerales. Mitad. Parte de la molécula que tiene una propiedad química característica. Mitocondria. Organelo citoplásmico; el sitio de la respiración celular. Mitosis. Forma de división nuclear caracterizada por movimientos complejos de los cromosomas y la duplicación exacta de los mismos. Mixospora. Célula en reposo de una mixobacteria dentro de una cápsula. También se llama microquiste. Modificación. Cambio o variación temporal de las características de un organismo. Modulador. Metabolito regulador que se une al sitio alostérico de una enzima y altera la velocidad máxima (llamado también efecto o modificador). Moho. Hongo característico por su estructura filamentosa. Monocarióntico. Hongos en cuyas células se encuentra un solo núcleo. Monoico. Hongos que forman órganos masculinos y femeninos en el mismo talo, por lo que también se les llama bisexuales o hermafroditas. Mononucleótico. El bloque constructivo básico de los ácidos nucleicos. (DNA o RNA.) Monosacárido. Azúcar simple de cinco o seis carbonos. Monótrico. Que tiene un solo flagelo. Movimiento brownniano. Bailoteo peculiar de las partículas finas y las bacterias en suspensión, debido al bombardeo por las moléculas del líquido. Mutación. Cambio estable de un gen transmisible por herencia a los descendientes. Mutágeno. Sustancia que causa un aumento en la proporción de mutaciones. Mutante. Organismo con un cambio en el genoma. Mutante auxotrófica. Mutante con requerimientos para su desarrollo de elementos específicos no necesarios para la cepa antecesora.

Mutualismo. Dos o más organismos de diferentes especies que viven juntos para beneficio de todos. NAD (nicotinamida adenina dinucleótido). Coenzima orgánica que funciona en sistemas enzimáticos concernientes con las reacciones de óxido-reducción. Necrotrófico. Organismo parásito que se alimenta de las células muertas del hospedante. También son llamados necrótrofos. Negri, cuerpos de. Diminutas estructuras patológicas (cuerpos de inclusión) que se encuentran en células del tejido nervioso de los animales infectados con el virus de la rabia. Nemátodos. Gusanos cilíndricos, muchos de los cuales son patógenos para las plantas, al hombre y algunos para los animales y otros son saprófitos. Neoplasma. Crecimiento anormal de las células (un tumor). Neutralismo. Acción entre dos especies sin que resulte algún efecto evidente para una de ellas. Nitratos, reducción de. Reducción de nitratos a nitritos o a amoniaco. Nitrificación. Transformación del nitrógeno amoniacal a nitratos. Nitragénico. Relativo al nitrógeno o que contiene nitrógeno. Nitrógeno, fijación del. Formación de compuestos de nitrógeno a partir del nitrógeno atmosférico libre. NMP. Número más probable. Expresión estadística de estimar el número de células en un cultivo. No tabicado. Que no hay divisiones o paredes transversas (septos) en las hifas de los hongos. Nomenclatura binominal. Método científico usado para denominar plantas, animales y microorganismos. Nosocomial. Enfermedad causada o agravada por la vida en un hospital. Núcleo. Estructura celular que contiene los cromosomas.

200 Nucléolo. Corpúsculo dentro de un núcleo celular. Nucleoproteína. Molécula compleja compuesta de ácido nucleico y proteína. Nucleótido. Compuesto formado por una molécula de azúcar (pentosa), ácido fosfórico y una base purina o pirimidina. Objetivo. Sistema de lentes del microscopio compuesto que está más cerca del objeto que se examina. Oncología. Estudio de las causas, desarrollo, características y tratamiento de los tumores. Ondas ultrasónicas. Ondas sonoras de intensidad muy alta (más allá del límite audible por el hombre) que se usa para destruir microbios. Ondulante. Que tiene movimiento a manera de ondas. Oocinetos. Zigoto móvil alargado de algunos esporozoos, como el parásito d paludismo. Oogonio. Órgano sexual femenino de algunas algas y hongos el cual contiene uno o más huevos en los oomicetos. Oosfera. Gameta femenina, sin pared celular, inmóvil que se encuentra en el interior del oogonio. Oospora. Espora de resistencia, con pared gruesa que se forma por la fertilización de una oosfera por parte del anteridio (gametangio masculino) en los oomicetos. Operador. Región específica del DNA en el extremo final del gene donde se inicia la síntesis del RNA. Operón. Conjunto de genes cuya expresión está controlada por un solo operador. Opsonina. Sustancia que está en el suero sanguíneo y hace a los microorganismos susceptibles a la ingestión por los fagocitos. Orden. Grupo de familias dentro de una clasificación. Organelo. Estructura o corpúsculo dentro de una célula. Organismos exigentes. Organismo que es difícil de aislar o cultivar en medios ordinarios ya que necesita factores. Organótrofo. El organismo que se nutre desdoblando la materia orgánica.

Osmosis. Paso de un líquido a través de una membrana semipermeable debido a la presión osmótica. Oxidación. Proceso de combinarse con el oxígeno, perder electrones o moléculas de hidrógeno. Oxidasa. Enzima que produce oxidación. Oxido-reducción (O-R). Potencial de medida del estado de oxidación de un sistema. Pandemia. Epidemia mundial. Papaína. Enzima proteolítica del fruto y hojas de la papaya. Paráfisis o parafisas. Hifas estériles que se encuentran entre las ascas o basidios de los hongos y que forman parte del himenio. Parasexualidad. Proceso en el que la plasmogamia, cariogamia y meiosis ocurren en secuencia, pero no en un tiempo específico del ciclo de vida de un hongo. Parasitismo. Infección por parásitos. Parásito. Organismo que obtiene su alimento de un huésped vegetal o animal vivo, sin que necesariamente le cause enfermedad. Parenteral. Dícese de la administración de alimentos, medicamentos y otros productos terapéuticos por cualquier vía, endovenosa, intramuscular, subcutánea, etc., que no sea la gastrointestinal. Pasterización. Proceso de calentamiento, a temperatura controlada, de líquidos o bebidas para conservar su calidad y destruir microorganismos patógenos. Patógeno. Capaz de producir enfermedad. Película. Capa fina de la superficie de algunos medios de cultivo líquidos, debido al desarrollo de los microorganismos. Véase periplasto. Pentosa. Azúcar con cinco átomos de carbono; ejemplo: ribosa. Pentosa, ciclo de la. Vía por la cual la glucosa es metabolizada o transformada en las plantas o en los microorganismos. Pepsina. Enzima proteolítica que se obtiene del tejido gástrico de los cerdos. Péptido. Compuesto formado de dos o más aminoácidos.

201 Peptidoglucanos. Polímeros grandes que confieren rigidez a la pared de las células procariontes, los cuales están compuestos de tres bloques constructivos: a) Acetilglucosamina (AGA), b) ácido acetilmurámico (AMA) y c) un péptido de cuatro o cinco aminoácidos. Peptona. Proteína parcialmente hidrolizada. Peptonización. Conversión de proteínas a peptonas. Solubilización de la caseína en cuajo por enzimas proteolíticas. Perífisis. Hifas estériles, cortas que tapizan el canal ostiolar de los peritecios. Periplasto. Membrana celular superficial o película de algunas algas. Peristalsis. Contracciones rítmicas y progresivas del intestino. Peritecio. Ascocarpo esférico o en forma de matraz o botella que regularmente se abre por un poro u ostiolo en el extremo superior. Perítrico. Que tiene flagelos alrededor de toda la superficie celular. Permeabilidad. Grado en que las moléculas pueden pasar a través de las membranas. Permeasa. Enzima que interviene en el fenómeno del transporte a través de membranas. pH. Símbolo usado para denotar el grado de acidez o alcalinidad de una solución; pH = log (1/H en donde (H+) representa la concentración de hidrogeniones. Picnidio. Cuerpo fructífero asexual en forma de redoma, matraz o botella en cuyo interior hay muchos conidióforos que forman conidos, los cuales salen al exterior a través de un poro u ostíolo. Picnidiosporas. Esporas asexuales formadas en el interior de un picnidio como el de Phoma lingam. Piemia. Forma de septicemia en la que los organismos piógenos invaden la sangre, forman focos de infección en los órganos y tejidos. Piógeno. Que forma pus. Pileo. Parte superior, dilatada de los basidiocarpos de los hongos con sombrerito. Plancton. Término colectivo usado para denominar la flora y la fauna que flota o se

mueve en el agua; formado principalmente de organismos microscópicos. Plasma. Véase Plasma sanguíneo. Plasma sanguíneo. La parte líquida de la sangre sin sus corpúsculos. Plasmogamia. Fase de la reproducción sexual de los hongos en la que se unen o fusionan los citoplasmas (con núcleos) procedentes de los gametangios o células sexuales masculinas y femeninas. Plasmólisis. Retracción del contenido celular a raíz de una extracción de agua por ósmosis. Plastidios. Cuerpos de inclusión pigmentados de las algas. Plectenquima. Termino general que se utiliza para nombrar los tejidos que forman los hongos. Hay de dos tipos el prosénquima y el seudoparénquima. Pleomorfismo. Existencia de formas diferentes en la misma especie o cepa. Poder de resolución. Medida cuantitativa del poder de un instrumento óptico para reproducir dos imágenes, separadas, de puntos diferentes de un objeto. Polar. En un extremo. Polipéptido. Molécula compuesta de muchos aminoácidos. Polisacárido. Carbohidrato formado por la combinación de muchas moléculas de monosacáridos; ejemplo: almidón, celulosa, glucosa. Polisoma. Complejo de ribosomas unidos por una sola molécula de RNA mensajero. También se conoce como polirribosoma. Portador. Una persona de aparente buena salud que aloje un microorganismo patógeno. Potable. Adecuado para beber. PPLO. Sigla usada para denominar un organismo del tipo de las de la pleuroneumonía. Pertenecen al género Mycoplasma. Prausnitz-Kutner, anticuerpos. Agentes principales de alergias como fiebre del heno, sensibilidad a drogas y alimentos y anafilaxia.

202 Precipitina. Anticuerpo que causa la precipitación de un antígeno (homólogo) específico. Predación. Destrucción e ingestión de un individuo por otro de especie diferente. Proceso del cieno activado. Uso del cieno de los drenajes biológicamente activado para resistir la descomposición de la materia orgánica de nuevo drenaje durante un tratamiento secundario. Profiláctico. Tratamiento preventivo contra una enfermedad. Promotor. Sitio de unión de la RNA polimerasa, cerca del operador. Prosénquima. Tipo de tejido en el que las hifas se disponen paralelamente y en forma laxa o floja sin perder su individualidad ni forma. El estípite o tallo de los hongos con sombrerito tiene este tipo de tejido. Proteína. Clase de compuestos nitrogenados orgánicos muy complejos, formados de gran número de aminoácidos enlazados, por uniones péptidas. Proteínas de microorganismos. Las obtenidas del cultivo de los microorganismos de los desechos industriales o pro ductos derivados y se usan como alimento. Proteinasa. Enzima que hidroliza las proteínas a polipéptidos. Proteolítico. Capaz de escindir, o digerir, proteínas a compuestos más simples. Protista. Término que a veces se usa para referirse a todos los microorganismos. Protoplasma. Sinónimo de materia viva, material viviente o sustancia viva de una célula. Por lo común se refiere a la sustancia que llena la membrana citoplasmática. Protoplasto. Célula con metabolismo activo sin su pared celular. Protótrofo. Organismo independiente desde el punto de vista de la nutrición, capaz de sintetizar todas las sustancias necesarias para su desarrollo a partir de las más simples. Protozoo. Microorganismo eucariótico con afinidad animal. Pseudo. Prefijo que significa falso.

Psicrófilo. Microorganismo capaz de desarrollarse a 0 °C. Punto térmico de muerte. Temperatura a la cual mueren los microorganismos. Putrefacción. Descomposición de las proteínas por microorganismos durante la cual se producen olores desagradables. Pus. Líquido que se produce a consecuencia de una infección, formado de suero, bacterias, células muertas y leucocitos. Quimiostato. Dispositivo para mantener un cultivo bacteriano en la fase logarítmica de desarrollo. Quimiotaxis. Movimiento de organismos en respuesta a un estímulo químico. Quimioterapia. Tratamiento de una enfermedad con agentes químicos. Quimiótrofo. Organismo que obtiene su energía de la oxidación de los compuestos químicos. Quitina. Polisacárido que contiene nitrógeno y forma la capa que cubre a algunos insectos y las paredes de los hongos. Rabia. Enfermedad aguda del hombre y otros animales, causada por virus. Es transmitida por mordeduras de los animales infectados. Radioisótopo. Isótopo que muestra radiactividad. Rayos ultravioleta. Radiaciones de una parte del espectro cuyas longitudes de onda van desde 3 900 hasta unos 20 000. Recombinación. Formación en las células hijas de combinaciones de genes que no se encuentran en las antecesoras. Recombinante. Célula o clona que resulta de recombinación. Reducción. Proceso químico en que resalta pérdida de oxígeno, adición de hidrógeno o ganancia de electrones. Renina. Enzima que transforma la caseína soluble de la leche en caseína insoluble. Se obtiene del jugo gástrico del becerro. Réplica en placa. Duplicación de la disposición de las colonias de una placa a otra; un disco de material estéril, por lo general “de pana”, se presiona sobre la

203 superficie de la primera placa y las bacterias adheridas se imprimen en la segunda. Replicación. Proceso por el cual los virus se multiplican en la célula huésped. También la conversión de una molécula de DNA de doble cadena en dos moléculas idénticas de DNA de doble cadena. Represión. Disminución de la velocidad de síntesis causada por una pequeña molécula de enzima, que por lo regular es un producto final de vía biosintética, como un aminoácido o un nucleótido. Reproducción sexual. Aquélla en la que se fusionan dos células (gametos) y forman una célula fecundada o cigoto. Vaina. Estructura tubular que rodea algunas células. Respiración. Oxidación de las células vivas, por el cual el oxígeno, o un compuesto inorgánico, es el aceptor de los electrones separados de un sustrato. Proceso que provee de energía a la célula. Respiración anaerobia. Oxidación de compuestos químicos en la que interviene un aceptor de electrón es inorgánico diferente al oxígeno. Retículo endoplásmico. Extenso dispositivo de membrana interna en células eucaríticas. Ribosoma. Unidad estructural citoplásmica compuesta de RNA y proteína que es el sitio de la síntesis de proteínas. Resinas. Hebras retorcidas y cortas, que sirven de sujeción a la relación de alga y un hongo en los líquenes. Rickettsia. Parásito intracelular obligado de los artrópodos, muchos son patógenos para el hombre y otros mamíferos. Rizoide. Estructuras a manera de raíz que forman las hifas de los cigomicetos como el género Rhizopus. Rizomicelio. Sistema rizoidal rudimentario, pero más o menos desarrollado, semejantes a un micelio, pero con las ramificaciones rizoidales sin núcleos. Rizomorfo. Cordones miceliales formados por prosénquima y seudoparénquima, a manera de raíces, de color café a oscuros, que forman los hongos (Phymatotrichum

omnivorum) los cuales forman hifas que penetran las raíces o tallos de las plantas para absorber y transportar los nutrientes. Rizosfera. Región del suelo expuesto a influencia de las raíces y caracteriza por tener una zona de intensa actividad microbiológica. RNAm, RNA mensajero. El RNA que especifica la secuencia de aminoácidos para una cadena polipéptida particular. RNA de transferencia (RNA). RNA específico para cada aminoácido. Cada uno de los 60, más o menos, RNA tiene una secuencia trinucleótida específica que interactúa con una secuencia complementaria del RANm. También se llama RNA soluble (RNAs). Rubéola (Sarampión alemán). Enfermedad infecciosa benigna producida pi virus. (El virus de la rubéola es altamente oncogénico. N. del T.) Rumen (Panza). La primera cámara del estómago de los rumiantes. Sacarofítico. Capaz de desdoblar o degradar compuestos azucarados. Saco vitelino. La membrana que envuelve a la yema. Sanear. Reducir la población bacteriana de algunos materiales o artículos a niveles que se juzgan inocuos por 1as autoridades de salud pública. Saprófito. Organismo que vive en la materia orgánica muerta. Sarampión. Enfermedad viral aguda extremadamente transmisible. Seudópodo. Proyección momentánea del protoplasma de las células ameboides. Septicemia. Enfermedad sistémica causada por la invasión y multiplicación de los microorganismos patógenos en la sangre. Septo o septa. Pared tansversal que divide a las hifas en células. Serología. Rama de la ciencia que trata del suero y sus componentes. Seudomicelio. Falso micelio formado por células levaduriformes que forman cadenas como las del hongo Candida albicans.

204 Sexual reproducción. En los hongos es un tipo de reproducción que incluye plasmogamia, cariogamia y meiosis. Sífilis. Enfermedad venérea causada por Treponema pailidum. Simbiosis. Unión de dos organismos para vivir. Asociación microbiana. Sinema. Cuerpo fructífero asexual a manera de un ramo de rosas, en donde los tallos florales son los conidióforos y en la parte apical se forman los conidios. Sinónimo de coremio. Sinergismo. Facultad de dos o más organismos para producir cambios (por lo regular químicos) que ninguno podría lograr solo. Sistema retículo endotelial. Conjunto de células fagocitarias que forman un retículo en los endotelios de órganos y tejidos como bazo, hígado y médula ósea, lo cual tiene gran importancia en la resistencia e inmunidades. Sistemática. Ciencia que clasifica animales, plantas y microbios. Sistémico (generalizado). Relativo a todo el organismo y no sólo a una parte. Sobrenadante. Líquido que está sobre un precipitado o sedimento. El que queda después de quitarle la materia en suspensión. Soma. Cuerpo o talo de un organismo. Somatogamia. Tipo de reproducción sexual en el cual las hifas funcionan como gametangios y tienen contacto sexual, como ocurre en Ustilago maydis y otros carbones. Soredia. Cuerpos reproductores de las hifas de los líquenes en forma de nudos los cuales tienen algunas células de alga. Subcutáneo. Debajo de la piel. Subterminal. Situado cerca del extremo de una célula. Suero. Véase Suero sanguíneo. Suero inmune. Suero sanguíneo que contiene anticuerpos específicos. Suero sanguíneo. Líquido que se expele del coágulo sanguíneo o del plasma sanguíneo coagulado. Supuración. Formación y salida de pus. Susceptibilidad. Predisposición a una

enfermedad. Capacidad de ser infectado. Lo opuesto a inmunidad. Sustrato. Sustancia sobre la que actúa una enzima. Tabicado (septado). Paredes transversales que separan a las hifas en células. Ejemplo, los micelios de Ascomicetes, Basidiomicetes y Deuteromicetes. Tabique. Pared transversal de un filamento o hifa que posee el Reino Fungi. Talo. Soma o cuerpo de un organismo. Talofita. Planta sin tallo, raíces, ni hojas verdaderas como las algas y los hongos. Talosporas. Espora que surge por gemación de hifas o células vegetativas. Taxis. Movimiento desde o hacia una sustancia química o condición física. Taxón. Grupo taxonómico, como especie, género o familia. Taxonomía. Clasificación de los organismos basada en sus relaciones naturales. Tegumento. Cubierta externa de algunos protozoos. Tejido. Estructura formada por células. Tejido, cultivo de. Desarrollo de las células que forman a éste en medios de laboratorio. Teleomorfo. Es el estado o fase sexual o perfecto (ascógeno o basidiógeno) de un hongo, que produce sus esporas por meiosis, en contraposición de anomorfo que es el estado asexual o imperfecto. Telio o telia. Lesión o soro formado por el crecimiento subepidermal de hifas y esporas que por presión mecánica rompen la epidermis dejando expuestas las esporas, teliosporas. Son característicos de la fase III (telial) del ciclo de vida de las royas o chahuixtles. Teliosporas. Esporas formadas en el interior de un telio o telia. Tensión superficial. Fuerza que actúa sobre la superficie de un líquido. Terapéutica. Tratamiento o manera de curar una enfermedad. Termodúrico. (Termorresistente). Capaz de sobrevivir a altas temperaturas. Termófilo. Organismo que se desarrolla mejor a 50 °C o más.

205 Termolábil. Que es destruido a temperaturas inferiores a 100 °C. Termostable. Relativamente resistente al calor (resistente a 100 °C). Tétanos. Enfermedad causada por Clostridium tetani. Tiempo de reducción decimal. Tiempo en el que a una temperatura determinada se reduce la población viable 90%, Tindalización. Procedimiento de esterilización fraccionada con vapor fluyente. Tomaína. Sustancias producidas duran te la putrefacción de las proteínas animales y vegetales que causa intoxicación. Tornasol. Extracto extraído de plantas utilizado como indicador de pH y oxidaciónreducción. Toxemia. Presencia de toxinas en la sangre de un paciente. Toxina. Sustancia venenosa elaborada por algunos organismos; toxinas bacterianas. Toxina-antitoxina. Mezcla de toxina y antitoxina en la que es mayor la cantidad de toxina. Antiguamente se usaba para producir inmunidad activa. Toxoide. Toxina tratada para destruir su propiedad tóxica sin alterar sus propiedades antigénicas. Transducción. Transferencia de material genético de una bacteria a otra por conducto de un bacteriófago. Transformación. Fenómeno por el cual algunas bacterias incorporan DNA de cepas relacionadas con su estructura genética. Traslación. Síntesis de polipéptidos cuya secuencia de aminoácidos está especificada por tripletes sucesivos de nucleótidos en el RNAm, Transmisible. Enfermedad cuyo agente causal pasa naturalmente de un huésped a otro. Transmisor. Agente, generalmente un insecto, capaz de transferir mecánica o biológicamente, un organismo patógeno de un huésped a otro. Transporte activo. Aporte de energía que requiere el transporte de iones o de otros

solutos, a través de la membrana celular de una concentración baja, a otra mayor. Tratamiento primario. Etapa del tratamiento del agua de desecho, al final de la cual son eliminados los sólidos por colado o sedimentación. Tribu. División de los reinos vegetal, animal o microbiano que agrupa géneros relacionados de una familia. Tricogino o tricogina. Hifa receptora o cuello filamentoso del ascogonio que es receptora de los espermacios, o que entra en contacto con el anteridio para el contacto sexual y que ocurra la plasmogamia. Tricoma. Organismo multicelular uniseriado (de una sola hilera de células) en el cual el carácter multicelular es claramente visible sin tinción. Pelo o pubescencia que tienen las hojas de las plantas Tripsina. Enzima proteolítica del jugo pancreático. Tuberculina. Extracto de bacilos de la tuberculosis capaz de producir una reacción inflamatoria en un animal sensibilizado por estos bacilos, ya sean vivos o muertos. Se usa como prueba para la tuberculosis. Tubérculo. Lesión nodular característica de la tuberculosis. Turbidimetría. Método de calcular el desarrollo bacteriano según la opacidad (o turbidez) de una suspensión. Ultracentrífuga. Aparato de alta velocidad usado para determinar el tamaño de partículas de virus y proteínas. Ultrafiltración. Método para separar partículas, excepto las muy pequeñas, de un medio líquido. Urea. Compuesto nitrogenado cristalino, soluble, que se encuentra en la orina del hombre y los mamíferos. Ureasa. Enzima que cataliza la hidrólisis de la urea. Uredio o uredo. Lesión o soro formado por el crecimiento subepidermal de hifas y esporas que por presión mecánica rompen la epidermis dejando expuestas las esporas, urediosporas. Son característicos de la fase II

206 (uredial) del ciclo de vida de las royas o chahuixtles. Uredosporas. Esporas binucleadas formadas en el interior de los uredios o uredos. Vacuna. Suspensión de microorganismos productores de enfermedad, modificada por calentamiento o atenuación, de modo que no cause enfermedad y estimulen la formación de anticuerpos. (El término vacuna se aplica a todos los procedimientos de inmunización activa, ejemplo: son, aparte del citado en el texto, la aplicación de toxoides y la ingestión del virus atenuado de la poliomielitis, vacuna Sabin Vacuna autógena. Vacuna preparada con bacterias aisladas del paciente para su tratamiento. Vacuola. Organelo presente en el citoplasma de una célula. Variante. Organismo que muestra alguna variación genética con relación al cultivo antecesor. Varicela. Enfermedad viral leve, pero muy infecciosa, que se conoce por la gente de habla española como viruela loca o payuelas. Vascular. Sistema de vasos que sirven para conducir sangre linfa en los animales, y savia o agua en las plantas. Viable. Que vive y se desarrolla. Vivo. Vibrio. Organismo ligeramente curvo en forma de coma. Viremia. Presencia de virus en la sangre. Virión. Partícula viral completamente estructurada. Virucida. Agente que mata a los virus. Viruela. Enfermedad viral infecciosa, aguda, grave, caracterizada por la aparición de pústulas que dejan cicatriz. Virulencia. Variación en capacidad de un microorganismo de producir enfermedad. Grado de patogenicidad. Virus. Agente infeccioso, parásito intracelular obligado, compuesto por ácido

nucléico y una cubierta de proteína llamada cápside. La mayoría pasan los filtros que retienen a las bacterias. Virus filtrable. Agente infeccioso ultramicroscópico capaz de pasar por los poros de un filtro que detiene a las bacterias. Viscosidad. Calidad de pegajoso, característica producida por un sedimento bacteriano en caldo que al ser sacudido se eleva en forma de remolino. Voges-Proskauer, reacción de. Una prueba que descubre la presencia de acetilmetilcarbinol el cual ayuda a diferenciar especies del grupo coliforme. Wassermann, reacción de. Prueba de fijación del complemento de la sífilis. Weil-Felix, reacción de. Prueba de aglutinación del que se efectúa utilizando como antígeno cepas de bacilos Proteus (OKI9, 0X2 y OXK). Nidal, reacción de. Prueba de aglutinación para diagnosticar la fiebre tifoidea y las paratíficas. Yodóforos. Compuestos orgánicos de yodo. Zigospora. Espora sexual que resulta de la fusión de dos gametos similares en los cigomicetos. Zigoto. Organismo producido por la unión de dos gametos. Zoogleas. Masa de. Conglomerados de microorganismos que forman una película o están suspendidos en un líquido. Zoonosis. Enfermedad de los animales transmisibles al hombre. Zooplancton. Término colectivo usado para referirse a los organismos no fotosintéticos del plancton; en contraste con los del fitoplancton. Zoospora. Espora flagelada, móvil. Zymosán. Extracto de las paredes de las células de levadura.