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Biologia dos fungos Introdução aos fungos Quitrídias Mofos e bolores O que são os fungos? Tradicionalmente agrupados com as plantas: * parede celular * imóveis * reprodução por esporos Proximidade com animais: * presença de quitina (como nos insetos) * glicogênio como reserva Introdução aos fungos Conceito lineano “Fungos são plantas degeneradas” Introdução aos fungos Termos: - Micologia: ciência que estuda os fungos - Gr.: Mykes = cogumelo - Gr.: sphongos = esponja - Latim: fungus = cogumelo Introdução aos fungos • Características gerais comuns aos “fungos” - Organismos MICRO ou MACROSCÓPICOS - Cogumelos, bolores, leveduras, ferrugens e carvões - 90 mil spp. conhecidas / estimativa 1,5 mi - Presentes em praticamente todos os ambientes (aquáticos, terrestres e aéreos) - Possuem grande importância ecológica Introdução aos fungos Participação da ciclagem de nutrientes Degradando moléculas recalcitrantes Colonizando a matéria orgânica presente em diversos ecossistemas • Características gerais comuns aos “fungos” - Organismos EUCARIÓTICOS 1 núcleo: monocariótico 2 núcleos: dicariótico Haplóides (n) ou diplóides (2n) Introdução aos fungos • Características gerais comuns aos “fungos” - Organismos HETEROTRÓFICOS Nutrição por absorção, após digestão extracelular enzimática Introdução aos fungos • Características gerais comuns aos “fungos” - Organismos HETEROTRÓFICOS fungos saprófitas: nutrição de matéria org. morta (madeira, solo, animais e vegetais mortos, excrementos, etc.) Introdução aos fungos - Organismos HETEROTRÓFICOS fungos biotróficos e predadores: nutrição de matéria org. viva (procariontes, algas, plantas terrestres e animais) • Características gerais comuns aos “fungos” Introdução aos fungos Arthrobotrys anchonia Fitopatógenos Patógenos Normalmente em ambientes pobres em nitrogênio Haplóide (n) Dicariótico (n + n) Diplóide (2n) Estrutura formadora de esporos (n) Esporos mitóticos (n) Germinação Plasmogamia (fusão do citoplasma) Estágio dicariótico (n + n) Cariogamia (fusão dos núcleos) Estágio diplóide (2n) Meiose Estrutura formadora de esporos (n) Esporos meióticos (n) Reprodução Assexuada Reprodução Sexuada Micélio (n) Introdução aos fungos - Organismos que formam ESPOROS para propagação, a partir de reprodução assexuada ou sexuada • Características gerais comuns aos “fungos” - Organismos que formam ESPOROS para propagação, a partir de reprodução assexuada ou sexuada • Características gerais comuns aos “fungos” Introdução aos fungos - Organismos que formam ESPOROS para propagação, a partir de reprodução assexuada ou sexuada • Características gerais comuns aos “fungos” Introdução aos fungos Ecologia - Organismos aeróbios (anaeróbios facultativos) - Temperatura ideal de crescimento - 20 a 30 °C - sobrevivem a -195 °C - Regiões tropicais maior diversidade - pH levemente ácido ideal (pH 6) - bactérias pH alcalino (ótimo) - Dispersão anemocórica (vento) - Luz diferenciação de fases e morfogênese Introdução aos fungos Como os fungos são classificados? - “Fungos”: grupo heterogêneo com diferentes origens evolutivas - Distribuídos em 3 reinos Introdução aos fungos Fungos verdadeirosFungos verdadeiros PseudofungosPseudofungos Organismos plasmodiais Organismos plasmodiais Introdução aos fungos - Incertae sedis Ancestrais em cada grupo de “Fungo” Introdução aos fungos Fungos verdadeiros Fungos verdadeiros Organismos plasmodiais Organismos plasmodiais PseudofungosPseudofungos Quando os fungos verdadeiros surgiram? - Registro fóssil não é claro Fungos: caracterização geral Quando os fungos verdadeiros surgiram? - Mas, provavelmente divergiram dos protistas/protozoa há 900 milhões de anos - O protista/protozoa foi provavelmente um coanoflagelado colonial Fungos: caracterização geral Salpingoeca Quando os fungos verdadeiros surgiram? Evidências Coanoflagelados compartilham com animais e fungos: - cristas mitocondriais bem desenvolvidas; - estruturas reprodutivas flageladas (nos fungos, pelo menos nos primitivos); - princípio de multicelularidade. Fungos: caracterização geral Esporo de quitrídia Gameta masculino animal Reino Fungi Fungos do Reino Fungi (fungos verdadeiros) Unicelulares Fungos: caracterização geral Estrutura vegetativa Filamentosos – hifas que formam um micélio Micélio Fungos: caracterização geral Estrutura vegetativa Hifas septadas ou cenocíticas Fungos: caracterização geral Estrutura vegetativa Cenocítica Monocariótica haplóide Dicariótica poro Dimórficos unicelulares mas podem se tornar pluricelulares Fungos: caracterização geral Estrutura vegetativa Mais comum no caso dos patógenos de animais Parede celular de quitina, glucanos e proteínas Fungos: caracterização geral Parede celular Parede celular de quitina, glucanos e proteínas: ultraestrutura Fungos: caracterização geral Parede celular ChitinN-acetil-D-glucosamina Polímeros de glicose Fungos: caracterização geral Crescimento Pelas extremidades das hifas: - em um indivíduo chega a 1 km por dia Fungos: caracterização geral Crescimento Vesículas de crescimento: quitossomos Processo de crescimento apical das hifas Fungos: caracterização geral Crescimento Processo de crescimento apical das hifas Liberação de enzimas líticas Lise das ligações entre as moléculas da PC Quitossomos com sintetases Quitossomos com moléculas da PC Redistribuição dos novos componentes da PC Reserva energética: glicogênio Fungos: caracterização geral Reserva Fungos: Filo Chytridiomycota Ocorrência Predominantemente aquáticos, também em solos de represas e rios Mutualistas (rúmen) Patógenos São importantes decompositores de queratina, quitina, celulose e hemicelulose Enzimas já descritas para as quitrídias: Fungos: quitrídias Celulases, hemicelulases, amilases, amiloglicosidases, proteases, feruloil esterases, p-cumaril esterases, xilanases, mananases, pectinases, β-glucanases, β- glucosidases, acetil-xilana esterases, pectinases, exonucleases, avicelases e várias dissacaridases Organização Simples e com pequenas dimensões Unicelulares ou micélio ramificado e cenocítico Fungos: quitrídias núcleos Organização Fungos: Filo Chytridiomycota Similar aos fósseis mais antigos (544 m.a.a.) - filamentos asseptados Organização Presos a substratos por RIZÓIDES (EPIBIÓTICOS) rizóides Fungos: quitrídias Epibióticos Epibióticos: parte vegetativa no interior de uma célula hospedeira e estruturas reprodutivas na superfície da célula Fungos: quitrídias Esporângio Endobióticos Endobióticos: completamente inseridos no hospedeiro Fungos: quitrídias Organização Imersos no substrato/hospedeiro (ENDOBIÓTICOS) Reprodução Reprodução assexuada por ZOÓSPOROS formados em ZOOSPORÂNGIOS inoperculados ou operculados Ex.: Allomyces inoperculado e Chytridium operculado Fungos: quitrídias Zoósporos Zoósporos com 1 flagelo posterior, liso - característica primitiva - evidência de evolução a partir de um protista flagelado Fungos: quitrídias Fungos: quitrídias Esporângio liberando zoósporos Assexuada Esporotalo (2n) Fungos: quitrídias Esporotalo (2n) de Allomyces sp. http://www.botany.hawaii.edu/faculty/wong/Bot201/Chytridiomycota/Chytridiomycota.htm Zoosporângios normais, produzemzoósporos 2n que vão germinar e produzir mais esporotalos Zoosporângio operculado Reprodução Reprodução sexuada: - esporângios de resistência: formam zoósporos flagelados que germinam gametotalos com gametângios - gametângios: formam gametas (pouco conhecida) Fungos: Filo ChytridiomycotaFungos: quitrídias Sexuada Sexuada esporotalo gametotalo Fungos: quitrídias Esporotalo (2n) de Allomyces sp. http://www.botany.hawaii.edu/faculty/wong/Bot201/Chytridiomycota/Chytridiomycota.htm Zoosporângios de resistência – em condições favoráveis produzirão zoósporos haplóides que formarão gametotalos (local de meioses) Gametângio + Gametângios - Gametângios masculino e feminino liberando os gametas Aprox. 100 gêneros 793 espécies Brasil: aprox. 90 espécies conhecidas Biodiversidade e Classificação Fungos: quitrídias Biodiversidade e Classificação Filo Chytridiomycota Spizellomyces sp esporângio Fungos: quitrídias Micélio muito reduzido, rizóides bem definidos e que se fixam Sapróbios ou parasitas de algas, animais e plantas esporângio Parasita de nematóides Importância econômica Fitopatógenos - Synchytrium endobioticum - verruga da batata Fungos: quitrídias esporângio Parasita de nematóides Importância econômica Fitopatógenos - Olpidium brassicae - parasita de raízes de verduras, couve e outras brassicáceas Fungos: quitrídias esporângio Parasita de nematóides Importância econômica Fitopatógenos - Physoderma maydis - mancha marrom do milho Fungos: quitrídias esporângio Parasita de nematóides Importância ecológica Patógenos de animais - Batrachochytrium dendrobatidis - quitridiomicose Aquecimento global? O aquecimento generalizado faz com que se forme uma camada adicional de nuvens sobre as florestas tropicais onde vivem os sapos. Isso significa que as noites ficam mais quentes, criando as condições para o fungo se proliferar. Fungos: quitrídias Fungos: quitrídias Batrachochytrium dendrobatidis causador da quitridiomicose Parasita de nematóides Biodiversidade e Classificação Filo Blastocladiomycota Allomyces sp. Micélio mais desenvolvido Saprófitas e parasitas Fungos: quitrídias Parasita de nematóides Biodiversidade e Classificação Filo Blastocladiomycota Possuem uma capa nuclear (concentração de ribossomos) Fungos: quitrídias Gametângio - Esporotalo de Allomyces Gametângio + Gametângios de Allomyces Catenaria anguillulae parasitando um nemátoda Coelomomyces parasitando uma larva de simulídeo (mosquito) Controle biológico natural! Esporotalos 2n crescendo no interior da larva Coelomomyces stegomyiae desenvolve-se nas larvas do mosquito causador da febre amarela e da malária Saprolegnia parasitando peixes Parasita de nematóides Biodiversidade e Classificação Filo Neocallimastigomycota Zoósporo multiflagelado Micélio pequeno e compacto Vivem no trato digestivo de herbívoros e em ambientes aquáticos anóxicos Anaeróbios obrigatórios Talo (zoosporângio) do rúmen zoósporo Fungos: quitrídias Talo de um fungo vivendo no rúmen Talo de um fungo vivendo no rúmen Zoósporo multiflagelado Fungos: mofos e bolores Micélio cenocítico não septado e leveduras – espécies dimórficas (septos apenas na delimitação de estruturas reprodutivas) Podem formar estolões Ausência de flagelo e de células móveis – característica importante Terrestres – atingem até 5 cm Fungos: mofos e bolores Fungos: mofos e bolores Estolão Parede celular composta de quitina e quitosano Quitina Quitosano Desacetilação da quitina Fungos: mofos e bolores Assexuada Formação de esporangiósporos em esporângios, sustentados por hifa estéril e ereta (esporangióforo) Fungos: mofos e bolores Esporângios de Rhizopus sp. Fungos: mofos e bolores Sexuada - por CONJUGAÇÃO - linhagens homotálicas ou heterotálicas intumescem as hifas e formam gametângios - protoplastos se fundem PLASMOGAMIA - núcleos dispõe-se ao pares, sofrem CARIOGAMIA, formando um ZIGOSPORÂNGIO multinucleado e posteriormente um ZIGÓSPORO de PC espessa ZIGÓSPORO Fungos: mofos e bolores Zigosporângio Sexuada Formação do zigosporângio Rhyzopus sp Pro-gametângio Gametângio Zigosporângio Fungos: mofos e bolores Esporângio Esporângio Hifas (+) Hifas (-) R ep ro d u çã o a ss ex u ad a R ep ro d u ção assex u ad a Reprodução sexuada por fusão de gametângios (+) e (-) Germinação Esporos (n) Esporangiósporos (aplanósporos) (n) Esporangiósporos (aplanósporos) (n) Gametângios (+) e (-) Zigospororângio (2n) Pão Hifas especiais com função de absorção de alimento Ciclo de vida Fungos: mofos e bolores Filo “Zygomycota” – não aceito na última classificação por ser polifilético Subfilo Mucoromycotina - incertae sedis Subfilo Entomophthoromycotina - incertae sedis Subfilo Kickxellomycotina - incertae sedis Subfilo Zoopagomycotina - incertae sedis Fungos: Filo Zygomycota Biodiversidade e Classificação Fungos: Filo Zygomycota Polifiletismo de “Zygomycota” Smithium Genistelloides Fungos: Filo Zygomycota Rhyzopus - Saprófitas - restos de animais e vegetais Rizhopus stolonifer (bolor negro do pão) Genistelloides Fungos: Filo Zygomycota Rhyzopus - Saprófitas - restos de animais e vegetais Mucor sp. Fungos: Filo Zygomycota Esporângios e esporangiósporos de Mucor sp. www.mycology.adelaide.edu.au/images/mucor2.gif • Algumas espécies de interesse industrial produzem por ex.: Amilases (Mucor racemosus) Ácido cítrico (Mucor piriformis) Cortisona (Rhizopus stolonifer) Rhizopus stolonifer Fungos: Filo Zygomycota Dois gêneros causam doenças em plantas (podridão mole): Rhizopus e Choanephora Choanephora sp. Rhizopus Fungos: Filo Zygomycota - Tempeh fermentação de arroz, soja, trigo e cereais - Rhizopus oryzae - Tofu queijo de soja - alimentação oriental: Mucor e Rhizopus Fungos: Filo Zygomycota Pilobolus sp. Vesícula subesporangial Fungos: Filo Zygomycota - Saprófitas - restos de animais e vegetais Pilobolus sp. Vesícula subesporangial - Fototróficos positivos - crescem em direção a luz - liberação de esporos por explosão da vesícula subsporangial - 50 Km.h / 2 m dist Fungos: Filo Zygomycota - Parasitas de organismos vivos Mucormicoses por Mucor e Rhizopus Rinocerebral Absidia sp. Esporângio com esporangiósporos Esporângio Esporangióforo Hifa cenocítica Fungos: Filo Zygomycota - Parasitas de organismos vivos Zigomicose por Absidia sp. Smithium Genistelloides Fungos: Filo Zygomycota Entomophthora - Parasitas de insetos - Muitos são patógenos específicos Controle biológico! Genistelloides Fungos: Filo Zygomycota Metarhizium anisopliae, que causa a doença-verde em diversas espécies de insetos, é um dos mais eficazes controladores biológicos das diversas espécies de cigarrinhas que ocorrem na agricultura. Esse fungo é produzido em arroz de ótima qualidade, sob condições excelentes de assepsia, obedecendo a um rigoroso controle de qualidade para garantir grande eficiência de germinação e virulência no campo e a ausência de contaminantes. Metarhizium anisopliae Genistelloides Fungos: Filo Zygomycota - Predadores de protozoários ou nematóides Amoebophilus simplex Smithium Genistelloides Fungos: Filo Zygomycota - Predadores de protozoários ou nematóideslaços e estruturas adesivas Arthrobotrys anchonia Smithium - Sapróbios ou parasitas de outros fungos Fungos: Filo Zygomycota Spiromyces sp. Spinellus sp. Smithium Genistelloides - Parasitas obrigatórios de artrópodes – junto ao aparelho digestivo Absorvem nutrientes e liberam esteróides e vitaminas do complexo B Fungos: Filo Zygomycota Filo Glomeromycota - Um dos grupos mais importantes de fungos Fungos: Filo Glomeromycota Biodiversidade e Classificação Glomus Smithium Genistelloides Rhyzopus - Fungos mutualistas - formam micorrizas vesículo-arbusculares em 90% das plantas! Glomeromycota Fungos: Filo Glomeromycota Filo Glomeromycota Fungos: Filo Glomeromycota Glomus Glomus no interior de raízes Smithium Genistelloides Rhyzopus - Fungos mutualistas - formam micorrizas vesículo-arbusculares em 90% das plantas! Glomeromycota Principalmente endomicorrizas Fungos: Filo Glomeromycota Genistelloides Rhyzopus - Fungos mutualistas - formam micorrizas vesículo- arbusculares em 90% das plantas! - Duram cerca de 4-5 dias - Representam uma extensão das raízes Glomeromycota Fungos: Filo Glomeromycota - Extrema importância ambiental 80% P 25% N 10% K 25% Zn 60% Cu Água Fungos: Filo Glomeromycota
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