BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE

PUEBLA

BIOLOGÍA DE HONGOS

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

CORRESPONDIENTE AL LA ULTIMA EVALUACIÓN PARCIAL

HONGOS LIGNINOLÍTICOS

HEROICA PUEBLA DE ZARAGOZA A LUNES 9 DE MAYO DE 2011

INTRODUCCIÓN:

Los hongos ligninolíticos, también son llamados “hongos de

podredumbre blanca de la madera”.

Estos hongos pertenecen a la clase basidiomycetes, pero también han

sido reportados en algunos otros tipos como Ascomycetes y Levaduras

(Milstein et al. 1983, Kadam y Drew, 1985, Betts y Dart 1989, Cardoso y

Costa 1994, Conesa et al. 1999, Steffen et al. 2002, Olvera 2003).

Tienen la capacidad de producir un complejo enzimático con actividad

oxidativa contra una amplia variedad de sustancias tóxicas recalcitrantes

como plaguicidas, tintes, hidrocarburos poliaromáticos, explosivos, etc.,

que contaminan suelos y cuerpos de agua.

También mineralizan la lignina basados en la producción de radicales

libres, principalmente por medio de las enzimas Extracelulares lignino

peroxidasa, manganeso peroxidasa y lacasa.

Su propagación sobre suelos contaminados, la producción de enzimas

ligninolíticas y la biodegradación de contaminantes, se favorece cuando

estos hongos se inoculan en el suelo mezclados con materiales

lignocelulósicos que les suministran la fuente de carbono necesaria para

sostener su crecimiento e inducir la producción del complejo enzimático.

La lignina es un polímero complejo conocido por su resistencia al

ataque microbiano y es considerado como un componente anticalidad por

su impacto negativo en la disponibilidad nutricional de la fibra de algunas

plantas (Moore y Jung 2001). Los hongos con actividades ligninolíticas se

vienen estudiando desde hace dos décadas en “pajas”, como las de trigo, la

cascarilla de arroz y en madera (Steffen et al. 2002).

Los hongos ligninolíticos mineralizan la lignina basados en la

producción de radicales libres, principalmente por medio de las enzimas

extracelulares ya mencionadas.

El mecanismo por el que los hongos degradan la lignina no involucra

a un solo tipo de enzimas, sino que precisa de la acción coordinada de un

conjunto.

HONGOS LIGNINOLÍTICOS

Para entender por qué a estos organismos se les llama “ligninolíticos”

y “los hongos de la pudredumbre blanca de madera” hay que tomar en

cuenta lo siguiente:

La lignina, después de la celulosa, es el mayor componente

de la materia vegetal y la forma más abundante de

material aromático en la biosfera.

La madera y otros tejidos vasculares contienen alrededor

del 20-30% de lignina.

Éstos hongos son los microorganismos más eficientes en

degradar totalmente la lignina, ya que éstos hongos

secretan varias enzimas extracelulares que son esenciales

para la transformación inicial de la lignina y que en

conjunto logran su mineralización.

Ahora bien, el mecanismo de estos sistemas responsables de

degradar la lignina, está basado en la formación de radicales libres, lo cual

hace que estas enzimas sean muy activas catalíticamente sobre una gran

diversidad de sustratos orgánicos.

Debido a esto, los hongos ligninolíticos poseen un uso potencial muy

atractivo en la biorremediación de ambientes contaminados con mezclas

complejas de contaminantes peligrosos.

Además, éstos hongos tienen la capacidad de mineralizar

completamente a CO2 los contaminantes muy recalcitrantes, como los

bifenilos policlorados, los explosivos aromáticos, los hidrocarburos

policíclico aromáticos, los plaguicidas clorados y organofosforados.

Asimismo, también pueden decolorar efluentes contaminados con

colorantes de origen industrial.

Todo esto resalta la versatilidad de los sistemas enzimáticos de los

hongos ligninolíticos, ya que son enzimas de poca especificidad que pueden

reconocer sustratos con estructuras moleculares muy diversas.

ACTIVIDAD LIGNINOLÍTICA POR BASIDIOMICETOS

Los basidiomicetos que descomponen la madera han sido

categorizados en dos grupos, los hongos de la podredumbre blanca y la

café, de acuerdo a su capacidad para degradar la lignina de compuestos de

madera.

Los hongos blancos son capaces de degradar lignina produciendo una

zona coloreada alrededor del micelio en placas de agar que contienen

taninos u otros sustratos fenolitos. La coloración es causada por fenol

oxidasas secretadas extracelularmente; mientras que los hongos cafés no

pueden llevar a cabo la degradación de la lignina y por lo tanto no

producen dicha coloración. Sin embargo estos basidiomicetes son

conocidos como responsables de numerosos decaimientos de paredes

celulares de la madera, ya que digieren componentes celulolíticos sin

remoción de lignina.

CARACTERISTICAS

La gran mayoría de estos hongos considerados como “ligninolíticos”

pertenecen a la clase basidiomycetes, aunque también han sido reportados

en algunos otros tipos como Ascomycetes y Levaduras (Milstein et al. 1983,

Kadam y Drew, 1985, Betts y Dart 1989, Cardoso y Costa 1994, Conesa et

al. 1999, Steffen et al. 2002, Olvera 2003).

Los basidiomicetes: son una clase de hongos con aparato

vegetativo formado por hifas tabicadas o anastomosadas y caracterizadas

por sus esporas de origen sexual en el exterior de las células madres, que

reciben el nombre de basidios, y el de basidiósporas las esporas formadas

por ellas. Tienen gran importancia por su actividad sapróbica como

descomponedores, principalmente de la sustancia leñosa (celulosa y

lignina). Una gran mayoría de las especies viven en árboles muertos en pie

o en el suelo, sobre ramas caídas, sobre tocones, entre la hojarasca, sobre

madera estacionada o en obra, u otros productos maderables. Aunque

también pueden actuar como verdaderos patógenos, provocando

enfermedades en árboles vivos, debilitándolos y matándolos.

Entre los basidiomicetos que causan la podredumbre blanca de la

madera, se encuentran las especies con las características más adecuadas

para ser utilizadas en diferentes procesos biotecnológicos, incluidos los de

biodescontaminación.

ALGUNOS EJEMPLOS DE HONGOS LIGNINOLITICOS

Phanerochaete chrysosporium

Hongo basidiomuceto termófilo de la

podredumbre blanca que puede ser

encontrado en bosques templados

de Norteamérica, Europa e Irán.

Se utiliza para la oxidación de

efluentes derivados del blanqueo del

papel.

También degrada eficientemente 2,4-diclorofenol, 2,4,6-triclorofenol,

guayacoles policlorados y diversas vainillinas cloradas. Además este

hongo mineraliza pentaclorofenol(PCP). (Imagen: PHanerochaete

chrysosporium creciendo en madera)

Trametes versicolor

Éste es un hongo que desarrolla

cuerpos fructíferos o setas con

sombreros imbricados, de 3 a

6cm, presenta anillos

concéntricos; abunda sobre madera muerta y es normal q crezcan juntos

de forma imbricada.

Es utilizado en la decoloración de efluentes.

Pleurotus ostreatus

Seta de la madera en

descomposición, generalmente

madera de chopo. Es frecuente

encontrarlo en casi toda España. Se

presta para ser cultivada con gran

facilidad, usando trozos de chopo

inoculadas con micelio. Sobre un

lecho de trozos de madera se inocula una mezcla de micelios del hongo con

serrín y algo de agar malta que sirve para iniciar el desarrollo. También se

pueden utilizar maderas distintas del chopo y paja de cereales. Fue capaz

de transformar tres plaguicidas organofosforados: Fosmet, Terbufos y

Azinfos-metílico, además de otros plaguicidas como el paratión, malatión y

triclorfón

Bjerkandera adusta

Pleurotus eryngii

Coriolopsis gallica

Se utiliza en la degradación de colorantes sintéticos tipo azo, o de

diversos colorantes industriales

SISTEMA DE DEGRADACIÓN DE LA LIGNINA

El mecanismo de estos sistemas responsables de degradar la

lignina, está basado en la formación de radicales libres, lo cual hace que

estas enzimas sean muy activas catalíticamente sobre una gran

diversidad de sustratos orgánicos.

Este sistema comprende una serie de enzimas extracelulares entre

las que se encuentran celobiohidrolasas, endoglucanasas, β-glucosidasas,

glioxal oxidasa, xilanasas, xilosidasas, α-galactosidasa, piranose 2-

oxidasa, superoxido dismutasas, manosa -6-fosfatasas y principalmente

lignin peroxidasas (lignin peroxidasas (LiP), manganeso peroxidases

(MnP)), comúnmente conocidas como ligninasas, que son capaces de

catalizar la depolimerización oxidativa inicial del polímero de lignina en

CO2 y H20 en cultivos puros; esta reacción se da por el clivaje del grupo

propilo del polímero entre el C y Cß.

Figura 1. Esquema de la degradación oxidativa inicial del polímero

de Lignina.

Figura 2. Rutas propuestas para la transformación de lignina en

alcanos y metanol

BIBLIOGRAFÍA:

http:// www.udea.edu.co/portal/page/portal/

bibliotecaSedesDependencias/unidadesAcademicas/

CorporacionAcademicaAmbiental/BilbiotecaDiseno/Archivos/

Degradacionlignina.pdf

http:// redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/430/43016337003.pdf

PRODUCCION Y CARACTERIZACION DE LACASAS TERMOESTABLES A

PARTIR DE HONGOS LIGNINOLITICOS TERMOTOLERANTES. /MA. NOEMI A.

MOLINA Y SARASOLPIS PEREIRA/ LABORATORIO DE ENZIMOLOGÍA,

DIVISIPON DE ESTUDIOS DE POSTGRADO E INVESTIGACION, INSTITUTO

TECNOLOGICO DE MÉRIDA.

http:// www.ibt.unam.mx/computo/pdfs/libro_25_aniv/capitulo_30.pdf

http:// www.smbb.com.mx/congresos%20smbb/morelia07/

TRABAJOS/Area_I/Carteles/CI-3.pdf

http:// www.fitec.org/general/APLIMATEC/Presentaciones/

APLIMATEC04_Vicent.pdf

http:// www.scielo.org.pe/pdf/rpb/v16n1/a18v16n1.pdf

DEGRADACION DE HIDROCARBUROS AROMATICOS POR

BASIDIOMYCETES (Phanerochaete chrysosporium) / PAULA A. BLANCO.

DIEGO GALEANO. ISABEL QUIROGA. LAURA HERRERA/ Pontificia Universidad

Javeriana. Facultad de ciencias. Microbiología Industrial./ Bogota D.C.

Noviembre 2006

http:// www.bvsde.paho.org/bvsaidis/mexico13/010.pdf

http:// www.celuloseonline.com.br/dr_celulose_files/dc096.pdf

http:// www.buenastareas.com/ensayos/Hongos-Ligninoliticos/

1702752.html

vitae, revista de la facultad de química farmacéutica, issn 0121-

4004 Volumen 13 número 2, año 2006. Universidad de Antioquia, Medellín -

Colombia. págs. 61-67. (produccion de enzimas ligninoliticas con hongos

basidiomicetos cultivados sobre materiales lignocelulosicos).

http://fichas.infojardin.com/hortalizas-verduras/pleurotus-girgola-

seta-comun-ostra-hongos-ostras.htm

ENZIMAS LIGNINOLÍTICAS FÚNGICAS/ Flores Herrera O, Rendón

Huerta E, Velázquez López I, Oria Hernández J (eds). Mensaje Bioquímico,

Vol XXX. Depto Bioquímica, Fac Medicina, Universidad Nacional Autónoma

de México. Cd Universitaria, México, DF, MÉXICO. (2006).

http://www.asturnatura.com/especie/trametes-versicolor.html