BIOTECNOLOGIA DE LOS MICROORGANISMOSbiotecnologiaindustrial.fcen.uba.ar/wp-content/uploads/2010/04/E2a... · aconitasa y la isocitrato deshidrogenasa, se reducen drásticamente en

BIOTECNOLOGIA DE LOSMICROORGANISMOS

Hongos. Metabolitos primarios y secundarios

Dra. Isabel E. Cinto

[email protected]

Los hongos como factorías celulares

Kossel en 1891 definió metabolitos secundarios por exclusión,aquellos que no pertenecía a los metabolitos primarios.

-Metabolitos primarios: son aquellos vitales para elfuncionamiento de los seres vivos

-Metabolitos secundarios: son compuestos prescindibles(Aparentemente prescindibles)

Acidos orgánicosExceso de C (falta de N o micronutrientes)

Ac. orgánicos

Oxidación incompleta

Ac. orgánicos

- Acido cítrico- Acido fumárico - Acido itacónico- Acido málico- Acido glucónico- Acido 2-oxoglucónico

PRODUCCIÓN DE ÁCIDOS ORGÁNICOS

• Los ácidos orgánicos que son producidos por fermentación sonalgunos de los ácidos del Ciclo Tricarboxílicos (málico y cítrico)y también acético y láctico.

• Todos son utilizados como acidulantes en procesamiento de• Todos son utilizados como acidulantes en procesamiento dealimentos o como aditivos a otros productos químicosindustriales.

• El mayor problema de estos procesos es obtener el productodesde el caldo de fermentación, a la pureza requerida encondiciones económicas.

Ácido cítrico

El ácido cítrico es un ácido orgánicotricarboxílico que está presente en lamayoría de las frutas, sobre todo en cítricoscomo el limón y la naranja. Su fórmulaquímica es C6H8O7.

Acido cítrico

El ácido cítrico es un acidulante ampliamente usado,inocuo con el medio ambiente. Es prácticamenteinodoro, de sabor ácido no desagradable, soluble enagua, éter y etanol a temperatura ambiente.

Químicamente, el ácido cítrico comparte las características de otrosácidos carboxílicos. Cuando se calienta a más de 175°C, sedescompone produciendo dióxido de carbono y agua.

Esun producto metabólico primario y se forma en el ciclo de losácidos tricarboxílicos. La glucosa es la principal fuente de carbonoutilizada para la producción de este ácido. Cuando el piruvato esdescarboxilado con formación de acetil-CoA, el residuo de acetato secanaliza hacia el ciclo de los ácidos tricarboxílicos.La actividad de la citrato sintasa (enzima condensante) aumenta porun factor 10 durante la producción del ácido cítrico, mientras las

Acido cítrico

actividades de las enzimas que catabolizan ácido cítrico, como laaconitasa y la isocitrato deshidrogenasa, se reducen drásticamente encomparación con su actividad durante la trofofaseLa citrato sintasa no puede ser solamente responsable delmantenimiento de la actividad del ciclo de los ácidos tricarboxílicos, yaque el ciclo se detendría si el ácido cítrico fuera removido. Por lo tantodeben existir durante la fase de producción distintas secuencias querellenan los intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos(secuencias anapleróticas)

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UsosUsos

Es producido mediante fermentación, que puede llevarse a cabo entanques profundos (fermentación sumergida, que es el método máscomún) o en tanques no profundos (fermentación de superficie) usandocarbohidratos naturales, tales como azúcar y dextrosa como sustratos, yAspergillus niger como organismo de fermentación. El proceso deobtención tiene varias fases como la preparación del sustrato, lafermentación aeróbica de la sacarosa por el hongo, la separación delácido cítrico del sustrato por precipitación al añadir hidróxido de calcio

Producción

ácido cítrico del sustrato por precipitación al añadir hidróxido de calcioo cal apagada para formar citrato de calcio. Después se añade ácidosulfúrico para descomponer el citrato de calcio. La eliminación deimpurezas se realiza con carbón activado o resinas de intercambioiónico, se continúa con la cristalización del ácido cítrico, el secado odeshidratación y el empaquetado del producto.

El ácido cítrico es un buen conservador y antioxidante natural que seañade industrialmente como aditivo. Sus funciones son como agentesecuestrante, agente dispersante y acidificante.

Producción

- Aspergillus niger, A. wentii, A. clavatus-Penicillium luteum, P. citrinum -Mucor piriformis-Paecelomyces divaricatum-Candida guillermondii, C. lipolytica-Saccharomycopsis lipolytica-Trichoderma viridae-Schizophilum commune

Buenos productores de ácido cítrico:

-Schizophilum commune

Sin embargo, para la producción comercial sólo se utilizan mutantesde A. niger. Comparado con las cepas de Penicillium, las deAspergillus producen más ácido cítrico por unidad de tiempo. Ademásla formación de productos laterales no deseados, como ácido oxálico,ácido isocítrico y ácido glucónico puede ser más fácilmente suprimidaen estos mutantes. En cultivos mixtos se utiliza Candida lipolytica y elhongo Schizophylum commune, creciendo en un medio con parafinasy peptona

Acido málico

Ácido málico

-El ácido málico, o su forma ionizada, elmalato (C4H6O5) es uno de los ácidos másabundantes de la naturaleza y es fácilmentemetabolizable por los microorganismos. Elácido málico fue aislado de la sidra porprimera vez en el año 1785 por el químicoalemán Carl Wilhelm Scheele encargándose

-Para su producción se emplea un cultivo mixto de un hongo y unalevadura, los que convierten un sustrato primario como glucosa oparafinas en ác. fumárico y luego un segundo microorganismo queproduce fumarasa convierte el ác. fumárico en ac. málico.

-Microorganismos utilizados: Rhizopus arrhizus y distintas cepas debacterias o de levaduras.

de describirlo completamente.

Acido láctico

Ácido láctico

- Acido láctico, o su forma ionizada, el lactato,es un compuesto químico que desempeñaimportantes roles en varios procesosbioquímicos, como la fermentación láctica.

-El ácido láctico, uno de los dos primerosácidos conocidos, fue descubierto por elquímico sueco Carl Wilhelm Scheele, con

-Se produce por la fermentación homoláctica con bacterias lácticas,Lactobacillus delbreuckii en rendimientos de 100% y concentracionesde productos de 120 g/l.

-Para hacerlo más económico se utiliza como sustrato celulosa yse requiere un cultivo mixto, con un hongo celulolítico(Trichoderma reesei) y las bacterias lácticas Lactobacillusdelbreuckii

Ácido lácticoquímico sueco Carl Wilhelm Scheele, conleche en polvo.

-Aunque los estudios sobre lípidos de microorganismos se iniciaronhace más de 100 años, los intentos por llevar a cabo una produccióna nivel industrial de aceites de origen microbiano, single cell oils(SCO), se inició a mediados de los años 80. En aquellos años elaceite en cuestión era producido por el hongo Mucor circinelloides,contenía una alta concentración del ácido-linolénico (GLA; 18:3, n-6),un ácido graso poliinsaturado (PUFA), y era utilizado como una

Aceites

un ácido graso poliinsaturado (PUFA), y era utilizado como unaalternativa al, por entonces caro, aceite de onagra. Al tener quecompetir en un mercado dominado por los aceites de origen vegetal,en la actualidad la producción de lípidos por fermentación se centra,fundamentalmente, en la obtención de productos de alto valorañadido como los ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs) de lasseries n-3 (omega 3) y n-6 (omega 6).

-Si bien todos los microorganismos deben sintetizar una pequeñacantidad de lípidos para sus membranas y otras cuestionesfuncionales y estructurales, sólo un pequeño número soncapaces de acumular lípidos en una cantidad superior al 20 %de su masa celular como material de reserva. A estosmicroorganismos se les denomina “oleaginosos” de forma similar alo que sucede con las semillas vegetales. Entre las más de 600especies de levaduras y 70.000 especies de hongos conocidas, sólo

Aceites

especies de levaduras y 70.000 especies de hongos conocidas, sólounas 125 son capaces de acumular concentraciones de lípidossuperiores a este porcentaje.-Los microorganismos oleaginosos son considerados como unafuente alternativa atractiva de lípidos debido a la posibilidad dereducir el coste de los procesos de producción mediante lautilización de substratos baratos, así como por su capacidad parasintetizar un abanico de productos diferentes, la posibilidad debúsqueda de cepas más eficientes y la disponibilidad de técnicasgenéticas para su mejora.

-El primer proceso biotecnológico para la producción de SCO sellevó a cabo en el Reino Unido con el objetivo de obtener un aceiterico en el ácido-linolénico. La producción en el Reino Unido sesuspendió en 1990 por problemas de marketing. En Japón laproducción continuó utilizando una nueva cepa Mortierellarammaniana var. angulispora

Aceites

rammaniana var. angulispora capaz de producir aceites con uncontenido de GLA superior al 25 % de la biomasa.

-El segundo proceso para la producción de SCO-PUFAs fue el ácidoaraquidónico (ARA). El ARA se incorpora en fórmulas infantiles ya quedesempeña un papel muy importante durante la gestación, lactancia einfancia al formar parte de los fosfolípidos de las membranas celularesy de las estructuras neuronales. Las fuentes tradicionales de esteácido graso eran las yemas de huevo e hígados de animales. Los

Aceites

ácido graso eran las yemas de huevo e hígados de animales. Losmicroorganismos utilizados para la producción de ARA pertenecen alorden Mucorales destacando cepas de Mortierella alpina como lasmejores productoras. Actualmente existen, al menos, tres procesos deproducción a gran escala (fermentadores de 50-100 metros cúbicos)desarrollados por DSM (Italia), Wuham Alking (China) y Cargill (China-EE UU).

Mucor sp.

Zygomycotas

Mortierella sp.

Aceites

Mortierella alpina lípidos 44% p.s. 70% ac. araquidónico

Composición del aceite puede ser alterada por cultivo (temperatura, medio de cultivo), y manipulación genética.

-El etanol es un alcohol que se produce através de la fermentación de los azúcareso del almidón extraído de la biomasa deciertos cultivos

Etanol

-Las inversiones para construir plantas de etanol se multiplicaron enArgentina en los últimos años gracias a las amplias cosechas demaíz, que comenzó a reemplazar a la caña de azúcar como elprincipal producto base para la producción del biocombustible.

Saccharomyces cerevisiae

Aspergillus nidulans

Etanol

Medio líquido

Sustrato sólido

etanol

alimento(Rhizopus sp. y Mucor sp.)

Células inmovilizadasCultivo

Etanol

Glicerol-El propanotriol, glicerol o glicerina (C3H8O3)es un alcohol con tres grupos hidroxilos. Setrata de uno de los principales productos dela degradación digestiva de los lípidos, pasoprevio para el ciclo de Krebs y tambiénaparece como un producto intermedio de lafermentación alcohólica.

-Se producía mediante saponificación de las grasas, como unsubproducto de la fabricación del jabón.

fermentación alcohólica.

-También puede obtenerse como un subproducto durante laproducción del biodiesel mediante transesterificación.

-La fabricación de productos cosméticos, sobre todo en la industriajabonera.-Dentro del área médica, se usa en las composiciones demedicamentos, a modo de jarabes, cremas, etc.-En temperaturas más altas de los 250ºC, en los baños calefactores.-En ciertas maquinarias se utiliza como lubricante.

Glicerol - Aplicaciones

-En ciertas maquinarias se utiliza como lubricante.-Anticongelante-Fabricación de distintos productos, sobretodo en la preparación detés, cafés, y otros extractos vegetales, así como la elaboración debebidas refrescantes, donde se añade como aditivo para aumentar lacalidad.-Fabricación de resinas utilizadas como aislantes.-Es un componente importante en barnices, así como en la industriade pinturas y otros acabados.

-Es un componente en la industria tabaquera, pues gracias a supropiedad higroscópica, se consigue regular la humedad con la finalidadde eliminar malos sabores, así como disminuir la irritación provocadapor el humo de los cigarrillos.-Dentro de la industria textil, donde se utiliza con la finalidad deprovocar mayor elasticidad en los tejidos, así como proporcionar mayor

Glicerol - Aplicaciones

provocar mayor elasticidad en los tejidos, así como proporcionar mayorsuavidad en las telas.-También se encuentra presente en la industria del cuero, donde seadiciona a disoluciones de tipo acuosa con la finalidad de conseguirpreservar las pieles, así como se encuentra presente también en cerasque son usadas para curtir las pieles.-El glicerol es seguro para el consumo. Se encuentra en una grandiversidad de productos dentro de la industria alimentaria con distintosfines.

Xilitol

-El xilitol es un alcohol de azúcar, de 5 C,obtenido por la reducción del azúcar xilosa.

-El xilitol se obtiene comercialmente de la madera de abedul. Posee elmismo valor energético que la sacarosa y por lo tanto no tiene usomismo valor energético que la sacarosa y por lo tanto no tiene usocomo un sustituto de la sacarosa para los que desean reducir su peso.No es fermentado en ácidos por las bacterias presentes en la boca ypor tanto, a diferencia de la sacarosa, no es cariogénico.

xilosa reductasa

xilitol dehidrogenasa

xilano

fermentación conCandida sp.

Xilitol

xilitol dehidrogenasa

Uso:- Chicles- Caramelos- Bebidas light

bajo NAD

bajo O2

Metabolitos secundarios

- Sustancias no vitales.- Producidos por grupos restringidos de organismos que pueden estar relacionados o no.- Forman familias de compuestos con estructuras y rutas metabólicas inusuales.- Derivan de intermediarios del metabolismo primario

(terpenos, poliacetatos, péptidos).

Características

(terpenos, poliacetatos, péptidos).- Genes en clusters (transferencia hporizontal).

Ej: bufotenina

Bufo sp. (sapo)Amanita sp. (basidiomicete)Anémona de marPiptadenia sp. (árbol)

Los metabolitos secundarios son importantes para el organismo que los produce:

-Hormonas sexuales-Ionóforos-Armas competitivas contra bacteria, hongos, amebas, insectos, -Armas competitivas contra bacteria, hongos, amebas, insectos, plantas-Agententes simbióticos-Efectores-Diferenciación

Los hongos superiores sin capaces de producir metebolitos 2º confunciones diversas, que hanconservado estructuras químicas ybioactividades a lo largo de la evolución.

Los metabolitos 2º le han conferido:-Resistencia a ambientes diversos-División celular-Cesar la proliferación celular-Cesar la proliferación celular-Autodefensa-Supervivencia

-Ejemplo típico: EsporulaciónLa esporulación involucra metabolitos 2º en tres categorías:1) Metabolitos que activan la esporulación2) Pigmentos requeridos por las estructuras de esporulación3)Metabolitos tóxicos secretados por colonias en crecimiento en épocade esporulación

Los metabolitos 2º son a menudo bioactivos, usualmente de bajo pesomolecular, producidos como familias de compuestos relacionados amomentos particulares del ciclo de vida y cuya producciónfrecuentemente este correlacionada con una fase específica dediferenciación morfológica y suelen ser genotípicamente específicaspara un grupo de especies.para un grupo de especies.

Generalmente se producen durante la idiofase pero no es excluyente

*

Rutas metabólicas

**

*

*

metabólicas

Clasificación de los metabolitos secundarios:

Keller y col (2005) establecen una clasificación en base a las enzimas involucradas en la biosíntesis de estos compuestos:

Poliacéticos o policéticos

Péptidos no ribosomales

Terpenos

Alcaloides indólicos

La síntesis de un policétido es muy similar a la de los ácidos grasos,interviniendo complejos enzimáticos denominados policétidos-sintasas, en lacual se producen diferentes compuestos con actividad biológica, ocurriendola síntesis a partir de reacciones de condensasión entre moléculas deacetato con malonato con la respectiva pérdida de CO2El nombre de los policétidos deriva de los grupos cetona que van quedandoen la estructura

Policétidos (PKS)

La principal fuente de diversidad de estos compuestos deriva de:-La posibilidad de ciclarse de formas distintas-El número variable de unidades malinil que intervienen en su formación-La amplia variedad de transformaciones de los esqueletos básicos.

Peptidos no ribosomales (NRP)

La biosíntesis es independiente de los ribosomas y del ARNm yson catalizados por enzimas multifuncionales llamadas péptidono ribosomal sentetasas NRPs.NRPs son muy grandes, prodiucen pequeños péptidos conNRPs son muy grandes, prodiucen pequeños péptidos consecuencias definidas a partir de aminoácidos alifáticos yaminoácidos aromáticos.Dan origen a antibióticos, toxinas, pesticidas y factores decrecimiento animal y vegetalLa diversidad de los RNP se da según la longitud de, si esciclado y variaciones en las funciones del dominio

Terpenos

2 AcCoA AcetoacetilCoA

AcCoA

Derivan del isopreno (o 2-metil-1,3-butadiano)=IPP, que se sintetiza por la ruta del ácido mevalónico

Terpenos

Diterpenos

Triterpenos

Carotenoides

EsteroidesEsteroles

+ IPP

Alcaloides indólicos

-Derivados del triptofano

-Alcaloides simples, derivados normalmente de la triptamina

-Alcaloides derivados de la ergolina, su estructura química corresponde a la unión de un indol conuna quinoleína hidrogenada

Toxinas en carpóforos

Cuerpos fructíferos comestibles

Cuerpos fructíferos tóxicos: No se lo considera micotoxina

Es una clasificación arbitraria, consideramos micotóxina a la quepuede estar o no en un alimento por mal manejo o almacenamientopuede estar o no en un alimento por mal manejo o almacenamiento(contaminación)

La cultura de recolectar hongos para consumo es muy común enEuropa, no tanto en nuestro país

Dentro de la toxinas en carpófero hay dos grupos:

-Venenosos-Alucinógenos

Toxinas en carpóforos

Venenosos

Amanita phalloides

α-amanitina

Su ingestaproduce sindromehepático einsuficiencia renalque conlleva a la

Produce 2 péptidos bicíclicoscon diferentes acciones: α-amanitina inhibe a la RNApolimerasa II y faloidina se uneirreversiblemente a losfilamentos de actina alterando laestructura celular

α-amanitina

faloidina

que conlleva a lamuerte

Los síntomasaparecengeneralmentedespués de las10 hs de laingesta

(PNR)

(PNR)

Venenosos

Amanita muscaria

muscarinaSu ingestaproduce

Produce 2 alcaloides condiferentes acciones: muscarinase une a receptores nerviosos yestablece estimulación continuade las musculos lisos yglandulas endócrinas ymuscimol alucinógeno

muscarina

muscimol

producesensación deebriedad,fortaleza física,alucinaciones ysueño profundo

(alcaloide)

(alcaloide)

Venenosos

Gyromitra esculenta

gyromitrina

-El Gyromitrina esuna toxina conpropiedadeshemolíticas. Lamisma afecta elsistema nerviosocentral y causa daños

Se lo conoce como hongobonete o falsa colmenilla y estóxico. Es similar en aparienciaa las colmenillas (Morchellaspp.), de donde viene uno desus nombres; el riesgo deconfundirlo con una de éstas esmortal.

gyromitrina

metilhidrazina

central y causa dañosen el hígado o en eltracto digestivo.-Los síntomasincluyen náuseas,diarrea, vómitos,calambres, fatiga ycuando lascondiciones songraves: ictericia,convulsiones, coma,muerte.

Venenosos

Coprinus atramentariuscoprina

Metabolito parecido al disulfiram (tratamiento alcoholismo)

Se lo llama hongo del “sombrerocon tinta” (inky cap), llamado asíporque cuandoquiera quemadure, el basidioma seautodigiere y se convierte enuna sopa de esporas negrasque chorrean hacia el suelo

Es un aminoácido natural que bloqueavarias rutas metabólicas en el cuerpohumano. En particular, bloquea laenzima acetaldehído-deshidrogenasa,la cual interrumpe el metabolismo deletanol en la etapa de acetaldehído. Elacetaldehído causa efectosvasomotores que impactan en elsistema nervioso autónomo. Si no seconsume etanol con la comida, estoshongos resultan ser comestibles.

Venenosos

Cortinarius orellanus

orellanina

Es un hongo de montaña,europeo. Produce unalcaloide, la orellanina, que alconsumirlo puede producildestrucción celular.

-Los síntomas de intoxicación no semanifiestan hasta algunos días despuésde su ingestión, normalmente entre dos yquince días. Los síntomas más frecuentesson: cansancio, sequedad de boca ylabios, sensación de ardor en la lengua,dolor de cabeza y trastornos renales yhepáticos.-Crecen en bosques de hoja caduca o depinos

Alucinógenos

Psilocybe cubencisUna vez incorporadosal organismo, modificala afectividad, larelación con el entornoy el comportamiento.Dependiendo de la

psilocibina

Es un hongo, coprófago,gregario; y sus esporasgerminan en el estiércol derumiantes (vacunos y novacunos), en lugaressoleados y, principalmente,durante la época de lluvias

psilocina Dependiendo de ladosis, se producenfenómenos psico-sensorialesintermitentes. Losefectos primarios de ungramo de estos hongosen su ingesta duran de4 a 6 horas si sontomados vía oral.

MicotoxinasSon producidas por varias especies de hongos y se general duranteel crecimiento vegetativo del hongo sobre alimentos o sobre materiasprimas para alimentos.Las micotoxinas enferman o matan a los animales que las consumen.

Sustancia: micotoxinaEnfermedad: micotoxinosis

Las micotoxinas difieren mucho en propiedades químicas, biológicasy toxicológicas.Su síntesis está relacionada con condiciones ambientales.Origen:Infección de la planta en el campo por hongo fitopatógeno ocolonización de hojas por sabrobiosCrecimiento de saprobios o patógenos sobre frutos o gransoDesarrollo fúngico durante el almacenamiento ya procesado

Se conocen aproximadamente 300 toxinas fúngicas

-Las micotoxinas pueden producirse por:

-Variaciones de temperatura

-Variaciones del pH

-Diferentes sustratos- diferentes micotoxinas

-La presencia del hongo no implica la presencia de micotoxinas-La micotoxina persiste en el producto aunque no esté el hongo-Un hongo puede dar mas de una micotoxina-Una micotoxina lapuede generar más de un hongo

Aflatoxinas

Son policétidos, su biosíntesis está catalizada por la PKSs del tipo I

Ataca al hígado (nefrotóxico) y puede producir cáncer de higado

No es tóxico per se, sino despuésde metabolizarse, da epóxido quede metabolizarse, da epóxido quecausa mutuaciones sitioespecíficas en el gen supresos detumores gen P53 que lleva acarcinogénesis

Aspergillus flavus

PatulinaEs producida por:Penicillium griseofulvum en creales y nuecesP. expansum en manzanasP. roquefortiiEs una toxina micotoxina hepatotóxica, nefrotóxica y mutagénica

La mayoría de las espeiesproductoras de patulina crecen aproductoras de patulina crecen atemperatura de refrigeración.La patulina es estable en medioácido pero puede extraerse porcentrifugado, reucorce con carbónactivado y por filtrado.Tiene una granda finidad por losgrupos sulfhidrílos inhibiendo laactividad de muchas enzimas,pero es rápidamente eliminadapor la orina

Penicillium griseofulvum

Ocratoxinas

Es un derivado dihidroisocumarínico ligado a fenilalanina, es unpolicétido

El primer registro fue por acción de Aspergillus ochraceus, dándoleorigen al nombre. En ñareas cálidas es producida por Aspergillus yen climas fríos por Penicillium verrucosum y Penicillium nordicum

Es nefrotóxica e inmunosupresora,inhibe la síntesis de tRNA-fenilalanina

Se encuentra sobre cereales,embutidos y quesos. Se acumula entejido graso de animales y de estaforma pasa al ser humano

Tricotecenos

Producidos por especies del género Fusarium y otras relacionadass.Son tóxicos potentes de las células eucarioticas, causan lesionesdérmicas y alteraciones en la respuesta inmunológica. Tienen acciónletal a altas dosis. Se utilizan como insecticidas (T2)

-Se dividen en dos grupos:

Deoxinivalenol (tipo B) Toxina T-2 (tipo A)

Zearalenona

Son policétidos. Son estrógenos, actúan sobre el aparatoreproductor, en el cerdo producen vulvovaginitis, abortos y atrofia degenitalesSon producidas por Gibberella zeae sin. de Fusarium graminearum, F.culmorum, F. crookwellense, F. heterosporum y F. equiseti

Zeranol: es un derivadp que se utiliza como anabólico en ganadobovino y ovino. Incrementa el crecimiento y la eficiencia de losalimentos

Fumonisinas

Son policétidos. Son fitotoxinas además micotoxinas queinterfieren en el metabolismo de los esfingolípidos, asociadas alcáncer esofágico humano y la leucoencefalomalacia equina y eledema pulmonar porcina. Neurotóxico, hepatotóxico, produceedema pulmonar y cerebral.

Son producidas por: Fusarium proliferatum, F. moniliforme, F.Son producidas por: Fusarium proliferatum, F. moniliforme, F.nygamai, F. fujikuroi y algunas cepas de F. napiforme, F.thapsinum, F. sacchari, F. dlamini, F. subglutinatus, F.anthophilum y del complejo F. oxysporum

El maíz es la principal fuente alimenticia contaminada por estastoxinas. La molienda seca del maíz distribuye la fumonisinaentre el afrecho, el germen y la sémola. Las fumonisinaspueden estar también en el maíz agregado al mosto de lacerveza, son estables a trtamientos por calor y fermentaciónalcoholíca.

-Limitación de nutrientes (N, P, o Mg) en presencia de exceso defuente carbonada estimula la formación de metabolitos secundarios.

-Mecanismos generales de regulación de la biosíntesis de metabolitossecundarios:

Producción de metabolitos secundarios:

secundarios:

1.Síntesis y degradación de enzimas2.Inducción enzimática3.Represión catabólica por fuente de C (Ej: glucosa) o fuente de Nabundante u facilmente utilizable (Ej: amonio)4.Regulación feedback: alta [ ] metabolito secundario o análogosinhiben su propio proceso de síntesis5.Interacción entre metabolito primario y secundario.

Hongos en Medicina-5300AC. Otzi (el hombre de los hielos, descubierto en los Alpesentre Austria y Suiza en 1991). Se lo encontró con restos debasidiocarpos.

-Fue utilizado como cicatrizante depequeñas heridas, como diurético,

Fomes fomentarius (yesquero)

pequeñas heridas, como diurético,laxante, tónico, hemorroides,trastornos vesicales, trastornosgástricos.

-Se les conoce tambiénantibacteriana, antiviral,inmunoestimulante.

Hongos en Medicina

-Desde el inicio de los tiempos, los hongos y el hombre han idoevolucionando conjuntamente a lo largo de la vida. Los hongos han sidoutilizados como alimentos, como elementos transformadores de losmismos, para la cura de enfermedades e incluso se han utilizado comosustancias alucinógenas en fiestas y ceremonias religiosas.

Un poco de historia…

-Los relatos procedentes de la civilización Micénica hace unos 3500años, indican que su propio nombre puede deberse a una seta. Laconocida leyenda sobre el héroe griego Perseo dice que su nuevoreino recibió el nombre de Micenas como consecuencia de utilizar unaseta como vaso improvisado para calmar su sed.

Hongos en MedicinaUn poco de historia…

-Los egipcios ya tenían en cuenta a los hongos y podrían haberse sidoutilizados con fines rituales, como así lo demuestra una pintura muralegipcia de la tumba del faraón Amenemhet que data de 1450 a. C. ytambién recogidos en forma molida en vasijas de las tumbasfaraónicas, donde se les suponen fines curativos para realizar el granfaraónicas, donde se les suponen fines curativos para realizar el granviaje del muerto hacia la otra vida. Así mismo, producían pan ycerveza en los que sus procesos de fermentación eran consecuenciade la intervención de hongos microscópicos.

Hongos en MedicinaUn poco de historia…

Fármacos

Ciclosporina A

Es un péptido no ribosomal cíclico de11 aá producido por Tolypocladiuminflatum.

Hongos en Medicina

inflatum.

InmunosupresorActúa sobre linfocitos T inhibiendointerleukina-2, inhibe respuesta aantígenos y así previene el rechazo deórganos en pacientes transplantados.La interleukina-2 tambiém mediarespuestas antiinflamatorias, por esotambién se indica para formasresistentes de eczemas y psoriasis.

EstatinasLovastatinaMevinolina

Inhibidor síntesis de colesterolAspergillus terreus

FármacosHongos en Medicina

A pesar de su corta historia(menos de cuarenta años), sonmuchos miles de estudios losque se han realizado en torno alas estatinas y cientos de mileslos pacientes que han tomadolos pacientes que han tomadoestos medicamentos. Esto hadado lugar a un amplioconocimiento de lascaracterísticas de estosfármacos que ha conducido a lasíntesis de nuevas sustanciasque mejoraran las propiedadesde las anteriores, línea en la queaún se mueve una parte de lainvestigación farmacéutica.

EstatinasFármacos

Hongos en Medicina

El colesterol se sintetizaen una serie de mas de 25reacciones sucesivas queinvolucran 3 sucesivasinvolucran 3 sucesivascondensaciones de acetilCoALas estatinas soninhibidores competitivosde la enzima HMG-CoAReductasa

AntibióticosHongos en Medicina

Alexander Fleming descubrió la penicilina en1928

Los antibióticos sonproducidos principalmentepor hongos del suelo queenfrentan muchacompetencia. En ambientesextremos no hay tantacompetencia, no hay tantanecesidad de secretarmetabolitos tóxicos. Suactividad se basa en lainhibición de procesosmetabólicos escenciales

Ácido fusídico(dermatitis, activo contra Staphylococcus aureus, gram + útil para

AntibióticosHongos en Medicina

Griseofulvina(antimicótico, se usa mpara onicomicosis))Penicillium griseofulvum

bacterias que adquirieron resistencia a la penicilina)Aislado de Fusidium coccineumAhora se produce de Mucor ramannianus

Fumagalina(contra protozoos en humanos, acuacultura y apicultura)Aspergillus sp.

Antibióticos β-lactámicosHongos en Medicina

Antibióticos β-lactámicosHongos en Medicina

Fueron los primeros en descubrirse. Su estructura es el anillo β-lactámico.Existen dos grandes grupos que se diferencian quimicamente:

-Penicilina: lactama + tiazolidina-Cefalosporina: lactama + dihidrotiazolidina

Inhiben la síntesis de glicopeptido de la pared de bacterias. De estemodo, debilita la pared bacteriana y favorece la lisis osmótica. Activocontra Gram +

Hongos en Medicina

Proceso de extracción

y purificación

de de antibióticos

Hongos en Medicina

Proceso de extracción

y purificación

de

• Las cantidades de antibiótico son normalmente bajas,por lo que se requieren métodos de extracción ypurificación muy elaborados.

• Se debe llegar a un producto cristalino de alta pureza.• Así se debe trabajar con un antibiótico que sea

producido con alto rendimiento.de antibióticos producido con alto rendimiento.

• Se ha utilizado mutagénesis e ingeniería genética coneste fin.

• La alteración en los mecanismos de regulacióntambién sirven a este fin.

VasoconstrictorContracción músculo liso

Claviceps purpurea / centeno(ergot – cornezuelo del centeno)

esclerocio

Alcaloides del ergotHongos en Medicina

Produce alucinaciones (brujas de Salem)Convulsiones y contracción arterial, que puedeconcluir a la necrosisd e los tejidos y laaparición de gangrena en las extremidades.Sensación de quemazón y abortos enembarazadas

Ergotina: se la utiliza para evitar hemorragias post-parto y paracombatir migrañas (estructura semejante a un neurotransmisor)

Hongos en Medicina no tradicional

Hongos en Medicina no tradicional

Hongos en Medicina no tradicionalPolisacáridos

Muchas actividades mdicinales:

- Mejora sistema inmunológico- Hipoglucémico- Hipoglucémico- Actividad antimicrobiana- Antitumoral- Antidiabético- Antihipertensivo- Efectos cosméticos

Hongos en Medicina no tradicional

Ganoderma lucidum

Reishi

-Polisacáridos y terpenos

Hongos en Medicina no tradicional

Grifola frondosa

Maitake

Agaricus blazei

Pro-vitamina AAntioxidanteColorante alimenticio (refrescos)

Antioxidante

Pigmentos

AstaxantinaPhaffia rhodozyma (levadura)Para alimentos de animales (canarios, salmones)

CantaxantinaCantharellus cinnabarinus (basidiomicete)

Para alimento de animales (salmones, gallinas, pollos).Bronceador químico.

Anka (Ang-kak)

Monascus purpureus

Arroz + M. purpureus

Pigmentos

arroz rojo

colorante vino rojo

Strobilurina

Oudemansiella mucidaStrobilurus tenacellus

Metabolitos secundariosen agricultura

Strobilurus tenacellus

Fungicida: se usa strobilurina sintética

Giberelina

Gibberella fujikuroi

Alimentación

- Bebidas

-Alimentos fermentados panquesofermentados tradicionalesfermentados tradicionales

-Aditivos colorantesaromatizantesacidulantes

- Hongos comestibles

Ventajas de alimentos fermentados

- Agrega variedad a la alimentación diaria.- Preserva al alimento de ataque de microorganismos.- Aumenta contenido de citaminas, proteínas.- Liberan nutrientes del sustrato.- Liberan nutrientes del sustrato.- El proceso de fermentación consume baja energía y equipos.- Puede transformar residuos en productos.- La fermentación genera productos secundarios de gran valor.- Fermentación puede detoxificar el sustrato.

-SCP – micoproteina quorn®

-Micelio de Fusarium graminearum

-micelio -carne

-Fermentador:

-Airlift 155 m3-Inóculo: 5 l de cultivo (50 g biomasa)

Producción de quorn:

-Inóculo: 5 l de cultivo (50 g biomasa)-Medio: glucosa/biotina-4 ds. batch continuo-Cosecha continua: 30 ton / h, 5-6- semanas-68º / 20’ reduce ARN-Deshidratar al 30 %-Proceso mecánico-Saborizado y coloreado

-Agaricus bisporus (champiñón)

Hongos comestibles(fructificaciones)

-Lentinus edodes (shiitake)

-Sustrato: madera- aserrín/suplementos

-Pleurotus ostreatus (gírgola)

-Sustrato: residuos vegetales

Volvariella volvacea(alta temperatura)

Flammulina velutipes(baja temperatura)

Transformaciónde sustratos

orgánicosBiofertilizantes

-Compost

-SSF

Métodospasivos

CamaCajas

Cajas

Pila pasivaPila activa

(Residuos municipales, residuos industriales)

-SSFMétodosactivos

Cajas Tanques Tambores rotativosBiorreactores

Solubilización de fosfatos