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MORFOLOGIA E BIOLOGIA DE FUNGOS Prof. Benedito Correa ICB/USP Morfologia e Biologia dos Fungos 1- Fungos: Definição e classificação 2- Importância dos fungos 3-Morfologia Macroscópica 4-Morfologia Microscópica 4.1- Estrutura Vegetativa 4.2- Estrutura Reprodutiva 5-Variações na morfologia 6-Modo de vida dos fungos 7-Fatores que influenciam o crescimento Algas unicelulares Plantas Fungos Animais Insetos Protozoários 10 -100µm Membrana celular Ribossomos - RNA Núcleo - DNA Eubactérias Principais aspectos e grupos bacterianos de maior importância Médica e veterinária Procariotos Células procarióticas 1,5 µm micras Arqueobactérias não incluídas no curso Média 100 nm nanometros) Vírus DNA ou RNA Eucariotos Células Eucarióticas O GRANDE MUNDO DOS FUNGOS Fungos Patogênicos Fungos Toxigênicos FUNGOS MACROFUNGOS MICROFUNGOS http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.glucosinternacional.com/es/imagens/img_levedura.jpg&imgrefurl=http://www.glucosinternacional.com/es/levedura/levedura.php&h=162&w=149&sz=13&hl=pt-BR&start=5&tbnid=gcwT9uYN9weAMM:&tbnh=98&tbnw=90&prev=/images?q=LEVEDURA&gbv=2&svnum=10&hl=pt-BR 1- Decompositores primários de matéria orgânica. Responsáveis pela reciclagem de nutrientes. 2- Alimentos Como alimentos Como produtor de alimentos:proteinas, vitaminas, etc. No preparo de alimentos:Panificação, bebidas (cerveja, vinho, saquê), alimentos orientais (shoyu, misso, tempeh), Queijos. 3-Antibióticos (Penicilina, Cephalosporina,, Griseofulvina) 4- Enzimas Amilases -Invertase – proteases –peptinase IMPORTÂNCIA DOS FUNGOS 5-Pigmentos: Crisogenina, Carotenóides, Flavinas, Pteridina 6- Vitaminas:Provitamina A, Vitamina B12, Vitamina D2 7-Ácidos: Ácido cítrico 8- Biodeterioração 9-Intoxicações no homem e nos animais Micetismo Micotoxicoses 10-Doenças: Plantas, homem, animais. FUNGOS – DEFINIÇÃO Os fungos não possuem nenhum pigmento fotossintético; Não formam tecido verdadeiro; Não apresentam celulose na parede celular (exceto alguns fungos aquáticos); Não armazenam amido como substância de reserva; Apresentam substância quitinosa na parede celular; Sua estrutura somática é representada por hifas; Apresentam fase dicariótica prolongada com presença de dois núcleos haplóides sexualmente opostos; São Heterotróficos – Eucarióticos; Nutrem-se de matéria orgânica morta (fungos saprófitas) ou viva (fungos parasitas); Apresentam dois grande grupos: os pluricelulares ou filamentosos(bolores) e os unicelulares (leveduras). FUNGOS - DEFINIÇÃO Em 2012: International Commission on the Taxonomy of Fungi http://www.fungaltaxonomy.org/ Filos REINO FUNGI SUBDIVISÕES 1- Chytridiomycota: Sem interesse clínco (esporos assexuados, móveis e com 1 flagelo) 2- Zygomycota: Fase sexuada (formação de zigósporos) Fase assexuada ( esporangiósporos) 3- Basidiomycota: Reprodução sexuada por basidiosporos 4-Ascomycota: Fase sexuada (ascósporos) Fase assexuada( ( conídios) TAXONOMIA FUNGI ZYGOMYCOTA BASIDIOMYCOTA ASCOMYCOTA CHYTRIDIOMYCOTA HIFA CENOCÍTICA COGUMELOS REPRODUÇÃO ASSEXUADA/ CONÍDIOS BOLOR HIFA SEPTADA ESPOROS EXTERNOS LEVEDURA MICOSES Reprodução sexuada Esporos Estrutura VEGETATIVA Unicelular Leveduras Brotamento Cissiparidade Pluricelular Bolores Filamento Septado Cenocítico Pseudo Filamentoso Candida albicans http://www.fermentec.com.br/br/news/03_2005_levedura.jpg http://xoomer.virgilio.it/gmg/Microonline/Micologia generale/ife.gif ESTRUTURA REPRODUTIVA ESPOROS Assexuado Ectósporo - Conídio Ascomycota Endósporo -Esporangiósporo Zygomycota Sexuado Ectósporo - Basidiósporo Basidiomycota Endósporo - Ascósporo Ascomycota Endósporo- Zigósporo Zygomycota ESPOROS SEXUADOS INTERNOS ASCÓPOROS Reprodução assexuada MORFOLOGIA DE FUNGOS MACROSCÓPICA Aspecto da colônia, cor, verso, reverso Bolores e Leveduras MICROSCÓPICA Micélio Vegetativo Micélio reprodutivo • ASPERGILLUS SP. Aspergillus sp. • PENICILLIUM SP. ASPECTO MACROSCÓPICO ASPECTO MICROSCÓPICO Rhizopus spp. REPRODUÇÃO ASSEXUAL ESPOROS INTERNOS = ESPORANGIÓSPOROS Rhizopus sp. Mucor sp. Alternaria alternata ASPECTO MACROSCÓPICO ASPECTO MICROSCÓPICO LEVEDURAS MACROSCOPIA MICROSCOPIA CRYPTOCOCCUS FORMA DOS ESPOROS Colônia Micélio Hifas 1. REPRODUÇÃO DAS LEVEDURAS Célula Fúngica Parede celular -Proteção e forma Membrana celular -Ergosterol Citoplasma -Núcleo com cromossomo linear -Membrana nuclear -Nucléolo, RE, mitocondria,,ribossomos -Vacúolos, Ap. Golgi Cápsula Cryptococcus neoformans Alvos potenciais terapia anti-fúngica: Membrana celular: contém ergosterol ao invés de colesterol Ao contrário das células de mamíferos, os fungos possue parede celular Algumas drogas podem ser específicos em interromper o metabolismo DNA fúngico β1,6 glucanas β1,3 M.P. quitina ergosterol mannoproteinas Esquema parede e membrana celular fungos: PLEOMORFISMO Aspergillus parasiticus Microsporum canis VARIAÇÕES NA MORFOLOGIA DIMORFISMO TÉRMICO 25ºC 37ºC COMPARAÇÃO ENTRE OS MICRORGANISMOS DE IMPORTÂNCIA MÉDICA _______________________________________________________________________________ Características Bactérias Fungos Vírus- _______________________________________________________________________________ Células Sim Sim Não Diâmetro(µm) 1-5 3-10 0,02-0,2 Ácido Nucléico DNA e RNA DNA e RNA DNA ou RNA Tipo de núcleo Procariótico Eucariótico Nenhum Ribossomos 70S 80S Ausente Mitocôndria Ausente Presente Ausente Camada externa Parede rígida Parede rígida Proteina do contendo contendo capsídeo e peptidioglicana quitina lipoproteina do envelope Motilidade Alguns representantes Nenhum Nenhum VIAS DE DISPERSÃO ar atmosférico / água / homem /animais / insetos solo / água / vegetais / homem / animais H A B I T A T Importância do estudo de fungos do ar Deterioração dos alimentos: Importantes recicladores de matéria orgânica do meio ambiente Degradação estética de paredes: Criam manchas escuras em ambientes com alta umidade (Ex: banheiros) Doenças respiratórias (Ex. rinites e outras alergias do trato respiratório) causadas por inalação de esporos ) Gênero Epicoccum Cladosporium Rhodotorula Penicillium Aspergillus Aureobasidium Alternaria Phoma Fusarium Candida Trichoderma Curvularia Cephalosporium Helminthosporium Mucor SP 52 65 49 41 23 20 17 18 14 15 11 8 11 9 - RE - 21 7 42 59 11 - 19 20 31 8 19 6 6 - BH 31 90 28 65 59 32 21 30 - 17 6 - - 19 - BE - 18 8 37 64 - - - 15 7 15 68 - 7 27 RJ - 15 10 20 10 - - - - - - - - - - BS 24 49 - 51 24 16 7 9 17 - - 11 6 6 - PI - 50 13 62 44 - - - - 31 - - - - - PA - - - - 47 - - - - - - - - - - CO 15 33 - 43 43 7 11 - 5 5 - - 11 - - PP 16 74 22 18 56 37 16 14 27 21 24 10 - - 17 MA - 14 38 38 29 31 17 - - 55 24 9 29 - 64 SP-São Paulo; RE-Recife; BH-Belo Horizonte; BE-Belém; RJ-Rio de Janeiro; BS-Baixada Santista; PI-Piracicaba; PA-Porto Alegre; CO-Curitiba; PP-Presidente Prudente; MA-Manaus. VIA DE DISPERSÃO: AR ATMOSFÉRICO - FREQÜÊNCIA (%) DE FUNGOS ANEMÓFILOS EM CIDADES BRASILEIRAS Importância do estudo de fungos do ar Deterioração dos alimentos: Importantes recicladores de matéria orgânica do meio ambiente Degradação estética de paredes: Criam manchas escuras em ambientes com alta umidade (Ex: banheiros) Doenças respiratórias (Ex. rinites e outras alergias do trato respiratório) causadas por inalação de esporos ) FUNGO - Proteção ALGA - Fotossíntese CO2 Hidratos de Carbono Sais minerais Proteinas SIMBIOSE Os líquenes não são uma unidade sistemática própria, mas antes o resultado da simbiose entre uma alga e um fungo, com benefício para ambos. Esta simbiose impede-os de viverem separadamente mas deu-lhes a possibilidade de viverem nos meios mais agrestes. HAUSTÓRIOS OU SUGADORESFATORES QUE INFLUENCIAM O CRESCIMENTO FÚNGICO Nutrientes: Fontes de Carbono:: Carboidratos simples (glicose): dissacarídeos (sacarose, lactose, maltose): aminoácidos, lipídeos, amido, celulose. Fontes de Nitrogênio: Nitrogênio atmosférico, nitrogênio orgânico (peptona) e nitrogênio inorgânico (nitrato, sais de amônio) Fatores de crescimento: Elementos minerais (Fe, Zn, Mg, Mn, K), Vitaminas (tiamina, biotina, riboflavina, pidridoxina, ácido pantotênico, etc) – ativação enzimática / tiamima M-Y na esporotricose. Umidade: Atividade de água mínima= 0,60 Temperatura: Entre 20 – 30oC – Ótima 25oC Dimorfismo Aeração: Em sua maioria aeróbios pH: Ótimo – 5,6 Luz: Desenvolvimento reprodutivo e vegetativo Substâncias tóxicas: acetato de cobre, ácido benzóico, ácido bórico, ácido sórbico, fenol, iodo, ácido propiônico Processos de irradiação: Radiação gama Influência de outros microrganismos: Competição e antagonismo Atividade de Água (Aa) em Diferentes Ambientes e Limites Mínimos para o Crescimento de Alguns Fungos ExemplosAa Água pura1,0 Meios micológicos e clássicos0,99 Água do mar0,98 Penicillium viridicatum e a maioria dos fungos da madeira0,97 Pães e alguns Basidiomicetos0,95 Rhizopus0,92 Presunto, Neurospora crassa, Trichotecium roseum0,90 Alternaria alternata0,88 Carlile & Watkinson, 1994; Leitão, 1988; Lacey, 1991 e Cahagnier et al., 1995 Atividade de Água (Aa) em Diferentes Ambientes e Limites Mínimos para o Crescimento de Alguns Fungos ExemplosAa Fusarium verticillioides0,87 Aspergillus clavatus0,85 Penicilliium expansum0,83 Aspergillus flavus e P. citrinum0,80 A. ochraceus e A. niger0,77 Solução saturada de cloreto de sódio e A. candidus0,75 Ausência de crescimento fúngico0,60 Ausência de crescimento fúngico0,50 Carlile & Watkinson, 1994; Leitão, 1988; Lacey, 1991 e Cahagnier et al., 1995 COMPARAÇÃO ENTRE OS MICRORGANISMOS _______________________________________________________________________________ Características Bactérias Fungos Vírus- _______________________________________________________________________________ Células Sim Sim Não Diâmetro(µm) 1-5 3-10 0,02-0,2 Ácido Nucléico DNA e RNA DNA e RNA DNA ou RNA Tipo de núcleo Procariótico Eucariótico Nenhum Ribossomos 70S 80S Ausente Mitocôndria Ausente Presente Ausente Camada externa Parede rígida Parede rígida Proteina do contendo contendo capsídeo e peptidioglicana quitina lipoproteina do envelope Motilidade Alguns representantes Nenhum Nenhum Alimentos deteriorados por fungos Diluição seriada e plaqueamento Superficial Profundidade 10 g de amostra 90 mL H20 Diluição seriada 1mL 1mL (10-1) (10-2) (10-3) Plaqueamento superficial 0,1 mL Contagem: UFC/g 10 g de amostra 90 mL H20 Diluição seriada 1mL 1mL (10-1) (10-2) (10-3) Plaqueamento profundidade “Pour plate”1 mL Identificação dos Fungos Identificação Clássica Identificação Molecular Riddell, 1950; White et al. 1990; O´Donnel et al. 1997 Macromorfologia BDA Micromorfologia Microcultivo Sequenciamento Parcial ITS - FNE Sequenciamento Parcial EF-1α - Fusarium Taxonomia Polifásica • Classificações baseadas no consenso de todos os métodos disponíveis: • Fenotípicos: Cultivo e Provas Bioquímicas Genotípicos (genômicos); Proteômicos. (Espectrometria de massa de proteínas- (MALDI-TOF/MS ) OBRIGADO Prof. Benedito Corrêa E-mail: correabe@usp.br Slide Number 1 Slide Number 2 Slide Number 3 Slide Number 4 Slide Number 5 Slide Number 6 Slide Number 7 Slide Number 8 Slide Number 9 Slide Number 10 Slide Number 11 Slide Number 12 TAXONOMIA Estrutura VEGETATIVA� ESTRUTURA REPRODUTIVA�ESPOROS ESPOROS SEXUADOS INTERNOS ASCÓPOROS Slide Number 17 Slide Number 18 Slide Number 19 Slide Number 20 Aspergillus sp. Slide Number 22 Slide Number 23 �REPRODUÇÃO ASSEXUAL�ESPOROS INTERNOS = ESPORANGIÓSPOROS� Slide Number 25 Slide Number 26 CRYPTOCOCCUS Slide Number 28 Colônia Micélio Hifas Slide Number 30 Slide Number 31 Slide Number 32 Slide Number 33 Slide Number 34 Slide Number 35 Slide Number 36 PLEOMORFISMO Slide Number 38 Slide Number 39 Slide Number 40 Slide Number 41 Slide Number 42 Slide Number 43 Slide Number 44 Slide Number 45 Slide Number 46 Slide Number 47 Slide Number 48 Slide Number 49 Slide Number 50 Slide Number 51 Slide Number 52 Alimentos deteriorados por fungos Slide Number 54 Identificação dos Fungos Taxonomia Polifásica Slide Number 57
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