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“Alteración de materiales celulósicos
por la actividad de hongos ambientales:
aspectos básicos e impacto en el
patrimonio cultural”
Saparrat, Mario1 & Nitiu, Daniela2
1Cátedra Microbiología Agrícola, Fac. Cs. Agrarias y Forestales, UNLP. INFIVE,
CONICET-UNLP. Instituto Spegazzini, Fac. Cs. Naturales y Museo, [email protected]átedra de Palinología. Fac. Cs. Naturales y Museo, UNLP. CONICET.
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¿ Qué son los Hongos?
El término hongo sensu-stricto comprende a los
organismos pertenecientes al grupo
monofilético Reino Fungi.
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Árbol filogenético universal inferido a partir del
análisis de la variación en la secuencia de nucleótidos
del gen ARNr 16S/18S (Bull & Wichman, 2001)
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Hibbett et al. 2007 (Mycological Research 111: 509–547).
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Destacados grupos fúngicos
Chytridiomycota Ascomycota
Basidiomycota
Mucorales
Glomeromycota
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HONGOS: formas vegetativas
Formas unicelularesFormas filamentosas
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HONGOS: esporasReproducción Sexual
Reproducción Asexual
K!P! R!
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HONGOS: heterótrofos
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HONGOS: compuestos orgánicos
que pueden utilizar
• Polímeros:
Insolubles en agua
Celulosa
Colágeno
Hemicelulosas
Lignina
Queratina
Quitina
Solubles en agua
Albúmina
Amilosa
• Compuestos simples
(hidro- y liposolubles):
Azúcares
Ácidos Orgánicos
Compuestos fenólicos
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• Polímero más abundante en la Tierra.
• 50 % del material vegetal seco (con excepciones en el
algodón (> 95 %).
• Materia prima del papel, cartón y otros soportes así
como de varios tejidos de fibras naturales.
Celulosa
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HONGOS: nutrición por absorción,
involucrando mecanismos de
digestión extracelular
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Asimilación
Despolimerizacióny mineralización
naturaleza
polimérica e
insoluble
Celulosa
HONGOS: degradación de
sustratos celulósicos
Sistemas enzimáticos
extracelulares
Sistemas extracelulares activadores del oxígeno.
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La celulólisis fúngica consiste en una serie de
procesos que incluye:
• 1. un evento inicial de acondicionamientoque consiste en la desorganización desectores cristalinos (amorfogénesis);
• 2. otro de despolimerización extracelularque genera pooles de oligosacáridos hastacelobiosa o incluso glucosa; y
• 3. un último evento en el que se produce laoxidación de la glucosa.
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Cellobiohydrolase I (CBHI)
Ha sido propuesto un mecanismo de amorfogénesis involucrando
agentes no hidrolíticos (Arantes & Saddler 2010).
1 – Amorfogénesis
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2 - Despolimerización extracelular:
Despolimerización
Celulosa(1000 a 10000 unidades
de glucosa)
Celobiosa(puede ser
transportado al interior del hongo)
Glucosa
β 1,4-glucosidasa
3 – Oxidación
en el interior del hongo
Respiración Fermentación
Celulólisis
fúngica
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Polímero
Despolimerización
(Hidrólisis)
Solubles
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Madera
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Hongos celulolíticos:
importancia
- Procesos de transformación de la materia orgánica.
- Formación y fertilidad de suelos y compost.
- Fuente de enzimas extracelulares de interés industrial:
- refinamiento de bobinas de papel y fibras textiles,
- bioconversión de residuos agrícolas y forestales en bioetanol de segunda generación,
- incremento en el valor nutritivo de los forrajes para rumiantes.
Humus!
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PMOs
• Una mezcla enzimática comercial
conteniendo PMO (Novozymes, Cellic
CTec2) está disponible en el mercado.
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pero hay otros efectos de los
hongos celulolíticos!
• Elementos comunes:
Hongos y material celulósico
como sustrato de los hongos
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… los efectos negativos de los
hongos celulolíticos
• Enfermedades.
• Biodeterioro de materiales (incluidos
alimentos).
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Biodeterioro
• Cualquier cambio indeseable en un material
causado por la actividad metabólica de un
microorganismo u organismo vivo.
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Los microorganismos que deterioran los
materiales forman el bio-film sobre ellos,
sea utilizando como soporte y/o como
fuente de nutrientes y energía, lo que
afecta las propiedades del material.
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• El biodeterioro de
materiales sólidos se
inicia con la formación
de un biofilm.
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Hongos identificados en libros,
documentos, fotografías, y otros
patrimonios culturales en
soportes celulósicos• Alternaria alternata
• Aspergillus melleus
• Aspergillus sclerotiorum
• Cladosporium cladosporioides
• Penicillium sp.
• Penicillium purpurogenum
• Pithomyces chartarum
• Ulocladium alternarie
• Levaduras
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Penicillum sp
Exophiala jeanselmei
Fusarium sp
Cladosporium fusiforme
Aspergillus ochaceus
Cladosporium sphaerospermum
Alternaria sp.Aspergillus fumigatus
Aspergillus candidus
Cladosporium cladosporioides
Aspergillus oryzae
Bipolaris sorokiniana
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Los hongos y su relación
con el papel
• Fuente de C y energía.
• Soporte de crecimiento.
• Vehículos de dispersión.
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Condiciones de ataque fúngico
sobre papel
- Temperatura (20-30 °C);
- Humedad/actividad agua (60 %);
- pH (5,6);
- Base de nutrientes (papel y sus
componentes);
- Disponibilidad de esporas fúngicas.
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Muestra
Superficie de la Muestra
Observación microscópica del
desarrollo central color negro
(Alternaria sp.)
Colonias desarrolladas a
partir de la muestra.
Observación microscópica
del desarrollo de coloración
verde (Penicillium sp.).
Muestreo en el Museo, Archivo
y Biblioteca
Ataúlfo Serafín Pérez Aznar (2015-La Plata)
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Prevención de la contaminación
fúngica en indoor
• Control climático, reducir el nivel de
humedad hasta 40 %.
• Limpieza y mantenimiento de la
infraestructura del lugar.
• Monitoreo microbiológico.
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Principalmente
en estado de esporas
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Acción de los hongos en los
fenómenos de deterioro de papel
• Participación de enzimas despolimerizantes.
• Activación de reacciones oxidativas
y producción de ácidos orgánicos.
• Alteración mecánica del papel.
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Daño estructuralDaño estético
Ataque fúngico de papel
esporas
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Daño estético del papel
• Producción de metabolitos fúngicos
pigmentados y su acumulación en la trama
del papel.-
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• Manchas pardo-rojizas.
• Este fenómeno se ha relacionado con:
- depósitos de óxidos y sales de hierro,
- alteración de las fibras del papel,
- acumulación de componentes aditivos utilizados en la elaboración de papel, y
- oxidación de la celulosa por aditivos usados en la elaboración de papel.
Daño estético: foxing
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Daño estructural
Pérdida de la masa del
papel y estrés mecánico
• Despolimerización de celulosa
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Pinzari et al. 2006
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Polímero
Despolimerización
(Hidrólisis)
Solubles
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Mucorales
Degradación de papel
Azúcares solubles
Desarrollo de micobiota asociada
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Investigaciones en curso
• Monitoreo de la carga fúngicaambiental y otros bioaerosolesasociados a salas de exposición ydepósitos del Museo de La Platabajo la dirección de la Dra. DanielaNitiu (Cátedra de Palinología. Fac.Cs. Naturales y Museo, UNLP).
• Control del deterioro fúngico depapel usado en conservación conradiación gamma bajo la direcciónde la Dra. Ana Calvo (CNEA,Ezeiza).
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Gracias por
su atención!!
)