UD3 Levaduras Vínicas: Microbiología General en Biología

LEVADURAS VÍNICAS

MICROBIOLOGÍA GENERAL

LEVADURAS VÍNICAS

1. CARACTERÍSTICAS DE LAS LEVADURAS
2. REPRODUCCIÓN Y CICLO BIOLÓGICO DE LAS LEVADURAS
3. MORFOLOGÍA Y FISIOLOGÍA DE LAS LEVADURAS.
4. CONDICIONES DE DESARROLLO.
5. CLASIFICACIÓN DE LAS LEVADURAS.

MICROBIOLOGÍA GENERAL

A. INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA

La microbiología es el estudio de los microorganismos, un grupo de organismos microscópicos que existen como células asiladas o asociadas, también incluye el estudio de los virus.

• Las células microbianas, a diferencia de las células de animales y plantas, son capaces de realizar todos los procesos vitales, independientemente de otras células.
• Los microorganismos son imprescindibles para el mantenimiento de la vida en la tierra, muchos ciclos biogeoquímicos dependen de ellos. Degradan la materia orgánica para que vuelva a ser utilizada por los productores primarios.
• Los microorganismos son responsables de muchas enfermedades pero también resultan de gran utilidad en la I. Alimentaria, I. Farmaceutica y en ingeniería genética.

B. ORGANISMOS PROCARIOTASY EUCARIOTAS

El análisis de la estructura celular interna diferencia dos tipos de células:

1. CÉLULA PROCARIOTA

   Es una célula más sencilla, no contiene núcleo ni orgánulos celulares. Citoplasma- -Nucleoide Ribosomas 0,5 um (a) Pared celular Membrana citoplasmática

2. CÉLULA EUCARIOTA

   Más compleja, contiene núcleo y orgánulos celulares Membrana citoplasmática Retículo endoplasmico Ribosomas Núcleo Nucleolo Membrana nuclear Citoplasma Mitocondria Cloroplasto 10 um

En el vino encontramos los siguientes organismos eucariotas, microscópicos:

a) LEVADURAS: Son hongos que pertenecen a la familia de los ascomicetos, y son organismos unicelulares. Principales géneros de levaduras vínicas: Saccaromyces, Schizosaccharomyces, Pichia, Candida, Kloekera, Hanseniospora, Zygosaccharomyces, Torulospora, Bretanomyces ...

MOHOS (HONGOS FILAMENTOSOS)

Los mohos son eucariotas pluricelulares.Principales géneros que aparecen en la uva y en el vino: Aspergillus, Rhizopus, Penicilium, Mucor, Botritis.

Ciclo biológico de los mohos (hongos filamentosos) Crecen formando hifas, (células alargadas que se unen formando micelios), buscan la superficie donde forman esporas o conidios. La espora germina y forma una nueva hifa.

Conidios leepordis) Germinación Hitas adrous Subsuperficia Hitas

En el vino encontramos los siguientes organismos procariotas, microscópicos:

a) BACTERIAS LÁCTICAS que llevan a cabo la fermentación maloláctica. Principales géneros en vino son: Lactobacilus, Pediococcus, Leuconostoc. b) BACTERIAS ACÉTICAS causantes de enfermedades del vino. Principal género en vino son las Acetobacter y Gluconobacter.

LEVADURAS VÍNICAS

Los responsables de la transformación del mosto de la uva en vino son unos seres microscópicos conocidos como LEVADURAS, las que por medio de la fermentación alcohólica transformaban los azúcares de la uva en etanol, anhídrido carbónico y otros compuestos y, de este modo, obteníamos nuestro preciado vino.

• Las levaduras son abundantes y se encuentran en el suelo y sobre la vid. Llegan a la uva por el viento y los insectos siendo retenidas en la pruina, una sustancia cerea que recubre la piel de la uva. Cuando se rompe el grano de uva, pasan al mosto.
• Saccharomyces cerevisiae, es la más importante.
• En la actualidad, se seleccionan las mejores cepas de Saccharomyces cerevisiae, según diversas propiedades. También es posible mejorar este tipo de levadura por técnicas de ingeniería genética, con la finalidad de obtener un producto de mejor calidad y más uniforme.

1. CARACTERÍSTICAS DE LAS LEVADURAS

• Las levaduras son hongos unicelulares, eucariotas.
• Son organismos heterótrofos, es decir necesitan degradar una fuente de carbono para obtener energía y poder multiplicarse.
• La mayoría pertenecen a la familia de los Ascomicetos.
• Normalmente son ovales, esféricos o casi cilíndricos y la división es casi siempre asimétrica o por gemación.

Principales características de una célula de levadura:

Membrana citoplasmática Retículo endoplásmico Ribosomas Núcleo Nucleolo Membrana nuclear Citoplasma Mitocondria Cloroplasto 10 um

1) PARED CELULAR: Representa del 15 al 20 % del peso seco de la célula, es de naturaleza esencialmente polisacarida, es una envoltura rígida dotada de cierta elasticidad.

• Constituyentes principales: Glucanos, manoproteinas y en menor proporción quitina.

Los glucanos asociados a quitina, tiene estructura fibrosa y son responsable de la forma y rigidez de la pared. Los glucanos asociados a manoproteinas, tiene estructura amorfa y son responsable de la elasticidad de la pared. Las manoproteinas son glúcidos (90%) unidos a péptidos por uniones glicosídicas. La quitina es un polímero lineal de N- acetil-glucosamina, aunque está en proporciones muy bajas es esencial para la integridad de la pared.

• Funciones: -Protección de la célula de la presión osmótica interna -Responsable de la forma celular -Aloja a determinadas enzimas: hidrolasas

2) MEMBRANA PLASMÁTICA: formada por una doble capa de fosfolípidos, proteínas, y ergosterol.

colesterol Ergosterol: Precursor de vitaminas, factores de crecimiento. Son sintetizados en las mitocondrias, en aerobiosis durante la fase de crecimiento de las levaduras. Proteínas de membrana: intrínseca o extrínsecas Caberas polares Colos hidrocarbonetos Acides grasos Figure 1.6 - Boprenantición sequematon de una dobbi cape lipitica de membrana. Laii proto-icas i- Finsecas (a) están foerlente oscendas a la regimm hidrocarbonata da la doble mapa. Las proteinas que Hinsecas thị coután ligadas a las proteinas intrinseoss - ATPasa de membrana: proteína intrínseca que cataliza el transporte activo de soluciones a través de la membrana. - Enzimas implicadas en la síntesis de glucanos o de quitina de las paredes. - Proteínas implicadas en el transporte de glúcidos y Aa. El ergosterol y la tasa de insaturación de los fosfolípidos de membrana regulan la fluidez de la membrana y facilitan la penetración de la glucosa en la célula. Esto explica la importancia de la aireación durante la fermentación. Ya que el ergosterol y los ácidos grasos insaturados se sintetizan en la célula en presencia de oxígeno.

• Funciones: -Separa la célula del exterior -Regula el intercambio de sustancias con el exterior

3) CITOSOL: solución tamponada de pH de 5 a 6, que contiene enzimas solubles, glucógeno y los orgánulos de la célula. 4) RETÍCULO ENDOPLASMICO: es un sistema de doble membrana que está unido a la m. citoplasmática y a la m. nuclear como en una especie de extensión. Está asociado a los ribosomas. Las proteínas sintetizadas en los ribosomas asociados al RE, se dirigen a las vacuolas, a las m plasmática o al exterior, a través del RE. 5) APARATO DE GOLGI: es una prolongación del RE, una especie de apilamiento de sacos membranarios y de vesículas asociadas que contribuyen al transporte de las proteínas. 6) VACUOLAS: Orgánulos esféricos rodeados de una sola membrana, almacenan hidrolasas y otros metabolitos.

• Funciones: -Almacenan hidrolasas: carboxipeptidasas, proteasas ... -Almacenan metabolitos: Aa, iones etc .. El transporte de estos a través de la m. vacuolar está catalizado por la ATPasa de la vacuola.

7) MITOCONDRIAS: orgánulos respiratorios de las levaduras, están formados por una doble membrana.

En ellas tiene lugar la respiración celular (Ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones) y la síntesis de ergosterol y de ácidos grasos insaturados.

Membrana Intema Matrt Membrana oxtama En aerobiosis Sacharomyces cerevisiae contiene cerca de 50 mitocondrias, en anarerobiosis degeneran, las crestas desaparecen. Cuando las células son reubicadas en ambiente aerobio las mitocondrias se recuperan.

8) NUCLEO: Contiene el material genético que es una molécula de ADN lineal de cadena doble que se asocia a las histonas y forma la retículo endoplasmático rugoso cromatina. (cuando se produce la replicación forman envoltura nuclear los cromosomas). En S. cerevisiae hay 16 cromosomas. cromatina NÚCLEO nucléolo ribosomas lejo oro ribosomas Envoltura nuclear formada por una doble membrana.

2. REPRODUCCIÓN Y CICLO BIOLÓGICO DE LAS LEVADURAS

Existen dos tipos de reproducción en levaduras:

a) Multiplicación vegetativa. b) Reproducción sexual. (s. cerevisiae y otras levaduras esporógenas) MULTIPLICACIÓN VEGETATIVA :_ La mayor parte de las levaduras se multiplican vegetativamente por BROTACIÓN, GEMACIÓN. La reproducción vegetativa de las levaduras ocurre cuando las condiciones ambientales son óptimas, se realiza mediante un proceso mitótico de gemación en el que cada célula hija recibe la misma dotación genética que la célula madre.

CICLO VEGETATIVO

a) Duplicación del material genético. Síntesis de DNA b)División del núcleo en 5 fases: Profase, metafase, Anafase y telofase 0) c)División celular d)Separación celular Figura L.19b. Cambios estructuraks durante la gemación.

REPRODUCCIÓN SEXUAL

Cuando las células diploides de levaduras esporógenas se encuentran en un medio nutritivo hostil, dejan de multiplicarse y se transforman en Ascos.

8. F. Cont p.T. D. Grick (a) Yema diploide Núcleo diploide Células haploides parentales Figura 14.10 Micrografia electrónica del proceso de conjugación en la levadura Hansenule wingei. (a) Dos odlules han fusionado en el punto de contacto. [b] Estadio tardio de la conjugación. Ya hay cario- gamia y se ha formado la yema diploide en ángulo recto al tubo con- jugativo. Esta yema se separară originando un linaje diploide. La célula de Hansenula tiene un diámetro aproximado de 10 sim. Los ascos son células haploides formadas por división meiótica del núcleo. Tienen la mitad de cromosomas y posteriormente conjugan y dan lugar a una nueva célula diploide. Dos esporas haploides pueden conjugar y formar un nuevo núcleo diploide. En estos casos se ha producido una variabilidad genética. Recuerda: célula diploide contiene dos pares de cromosomas homólogos y célula haploide sólo contiene una copia.

3. MORFOLOGÍA Y FISIOLOGÍA DE LAS LEVADURAS

Las levaduras constituyen el grupo de los hongos unicelulares, taxonómicamente heterogéneo y complejo. Los géneros que están presentes en la uva y el vino, (F.A.), o también son responsables de enfermedades del vino, son cerca de quince. Para clasificar taxonómicamente las levaduras hay que tener en cuenta los caracteres morfológicos y los fisiológicos.