Relatório do segundo bloco de aulas práticas: reprodução em procariontes,protistas e fungos

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Universidade Federal Fluminense
Curso de Ciências Biológicas – Licenciatura.
Fundamentos de Diversidade Biológica e Protistas.
Aluna: Maria Vitoria Marinho Rolim
REPRODUÇÃO DE PROCARIONTES, PROTISTAS E FUNGOS.
04/10/2018
2018.2
Introdução
Um dos aspectos mais importantes no estudo dos protistas é a existência de padrões reprodutivos marcantes e bastante variados entre os grupos. A reprodução ( função biológica que leva a formação de descendentes ) pode ser assexuada ou sexuada e estes padrões básicos apresentam um elevado grau de diversificação dos processos: há espécies e grupos taxonômicos que se reproduzem de forma exclusivamente assexuada e outros que somente conseguem completar seus ciclos de vida com a ocorrência de reprodução sexuada.
Entende- se como reprodução assexuada, a forma de reprodução que não envolve redução da ploidia, meiose, ação de gametas ou fertilização. Aumento do número de indivíduos na ausência de conjugação (eucariótica), fertilização ou qualquer outro processo sexuado. Predomina em organismos unicelulares, como bactérias, arqueias e muitos protistas. Já a reprodução sexuada, é a que envolve fusão de gametas e fertilização.
Na reprodução assexuada são gerados indivíduos idênticos ao organismo que os gerou. Portanto, nesse tipo de reprodução a única fonte de variabilidade é a mutação, que por sinal ocorre em frequências bastante baixas. Os organismos que realizam exclusivamente reprodução assexuada apresentam taxas de reprodução relativamente altas, como as bactérias por exemplo. Assim, há maior probabilidade de surgirem organismos diferentes por mutação, uma vez que o número de indivíduos originados é imenso.
No que se diz respeito a reprodução sexuada, o organismo originado a partir da fusão dos gametas é diferente de seus pais. Portanto, a reprodução sexuada origina uma variabilidade maior nos indivíduos da espécie por simples combinação das características do pai e da mãe,entretanto, este tipo de reprodução demanda um maior gasto de energia.
Para muitos protistas a ocorrência de fecundação é conhecida, mas isto não significa que a reprodução sexuada seja predominante. Formas de reprodução vegetativa e de reprodução assexuada são predominantes na maioria das espécies de protistas. A meiose é um processo também conhecido em muitos protistas, mas não necessariamente está associada à formação de gametas, como acontece em animais. Há diversos protistas nos quais a meiose está relacionada à formação de esporos, sendo por isso chamada de meiose espórica, em contraste com a familiar meiose gamética.
Neste relatório, narrarei a aula prática ministrada pelo professor Sérgio Lourenço, onde foram apresentadas diversas formas de reprodução em microorganismos presentes na nossa atmosfera.
FORMAS DE REPRODUÇÃO
Reprodução assexuada
A reprodução assexuada, considerada mais simples, direta e rápida (em geral), é caracterizada pela ausência de gametas e, consequentemente, a recombinação de genes, ocorrendo através de mecanismos como fissão binária, múltipla, fragmentação e propagação vegetativa, os quais veremos a seguir. Em consequência disso, as gerações seguintes são idênticas ao progenitor, visto que uma simples célula-mãe transmite suas características genéticas diretamente para as células- filhas, tornando-se clones. Verifica-se ainda a ausência de órgãos reprodutivos especializados.
Na divisão binária, fissão, bipartição ou cissiparidade o organismo se divide ao meio por mitose e, em seguida, cada metade se regenera formando dois descendentes idênticos ao progenitor. Pode ocorrer ao longo do comprimento, evidenciado nos protozoários flagelados, ou transversalmente, verificado nos protozoários ciliados. Comum entre bactérias e protozoários, podendo ocorrer também em planárias.
Figura 1: Reprodução assexuada por bipartição do Paramécio | Fonte: Professor interativo (2018)
Na fissão ou divisão múltipla, o núcleo divide-se várias vezes antes da divisão do citoplasma produzindo células-filhas simultaneamente. Pode ocorrer por brotamento, gemulação ou esporulação.
No brotamento, surgem brotos na superfície do organismo que se desenvolvem formando novos organismos idênticos, podendo se libertar no ambiente ou permanecer ligados entre si formando colônias. Pode ocorrer em leveduras, em vários grupos de plantas como nas briófitas, pteridófitas, sendo mais frequente nas angiospermas e animais, nesse último sendo especialmente importante entre os cnidários.
Figura 2: Brotamento na levedura Saccharomyces cerevisiae | Fonte: Raven – Biologia Vegetal (2014)
Na gemulação, formam-se novos indivíduos a partir de agregado de células envolvidas por uma cápsula resistente, a gêmula, que é comum para as esponjas.
Na fissão múltipla por esporulação, as células reprodutoras assexuadas, ou esporos, formam-se a partir da numerosa divisão do seu núcleo e parte do citoplasma que são isolados por uma membrana, originando, dessa maneira, novos organismos. Esta é uma das mais frequentes formas de reprodução assexuada. 
Os esporos podem ser móveis, sendo chamados de zoósporos, ou imóveis, conhecidos como aplanósporos (estes têm a capacidade de converterem-se em zoósporos). 
Zoósporos são dotados de um ou mais flagelos, ao passo que os aplanósporos são desprovidos de flagelos. Um zoósporo pode apresentar um estigma, que é uma pequena estrutura rica em pigmentos, localizada numa das extremidades da célula, cuja função está relacionada à fotorrecepção e orientação dos movimentos.
 
A esporulação pode ser encontrada em fungos, algas e protozoários parasitas.
Figura 3: Representação esquemática do fenômeno da esporulação. | Fonte: Nota positiva (2007)
Outro tipo de reprodução assexuada é a fragmentação, na qual se observa a formação de um novo indíviduo completo a partir de fragmento do organismo multicelular após separação espontânea ou acidental. Esse tipo de reprodução é comum em invertebrados e fungos.
 Reprodução sexuada
A reprodução sexuada, considerada mais complexa, caracteriza-se pela presença de gametas meióticos e, consequentemente, pela recombinação de genes, resultando na variabilidade genética. Pode ocorrer por conjugação, autogamia ou singamia, sendo esta a mais comum entre seres vivos.
No processo reprodutivo por conjugação, tem-se a troca de material genético – núcleos haploides (n) – entre organismos unicelulares ou mesmo multicelulares mais simples que se unem de maneira transitória e parcial, permitindo aos descendentes a recombinação de caracteres hereditários. Esse processo é verificado em bactérias, protozoários e algas. A conjugação é considerada uma forma intermediária entre sexuada e assexuada.
Figura 4 : – Conjugação de paramécios. Após a separação, a reprodução continua por cissiparidade | Fonte: EducaBras (2018)
Na autogamia, processo mais raro, os núcleos gaméticos depois de formados por meiose se fusionam para formar o zigoto dentro do próprio organismo que o produziu. Evidenciado nos protozoários.
E quanto à singamia, tem-se a união completa de duas células haploides (gametas) provenientes de progenitores distintos, em sua maioria, resultando na formação de um zigoto diploide e com nova combinação cromossômica, ou seja, geneticamente diferente de seus progenitores e de seus irmãos.
Quando os gametas, células masculinas e femininas especializadas para a singamia, apresentam morfologias semelhantes, tem-se a isogamia e quando apresentam morfologias diferentes, caracterizam-se como anisogamia, descrito para a maioria dos seres vivos.
Partenogênese	
A partenogênese refere-se a um tipo de reprodução em que o embrião se desenvolve de um óvulo sem ocorrência da fecundação ou fusão dos pronúcleos masculino e feminino. Curiosamente comum entre os seres vivos, verifica-se em algumas plantas e tipos de protozoários, vermes, insetos e umas poucas espécies de peixes, anfíbios, e répteis.
É dita ameiótica quando o ovo diploide se segmenta por mitose resultando em filho idêntico ao pai-clone;ou meiótica, quando o ovo haploide, formado por meiose, divide-se após a ativação propiciada pelo espermatozoide que tem sua contribuição genética rejeitada. Nesses casos, a diploidia pode ser restaurada pela duplicação cromossômica.
Em abelhas, vespas, formigas e pulgões, nos quais os ovócitos haploides não fecundados se dividem por mitose, têm-se a formação de machos haploides, os zangões.
Alternância de gerações.
A alternância de gerações é a forma de reprodução em que uma fase assexuada é sucedida por uma fase sexuada,estabelecendo um ciclo que alterna gerações diplóides e haplóides. A fase diplóide é o esporófito, ao passo que a fase haplóide é o gametófito. Esporófitos e gametófitos podem ser morfologicamente idênticos ou podem ser diferentes entre si. É também conhecido como metagênese.
A maioria das algas multicelulares apresenta alternância de gerações, ou seja, em seu ciclo de vida alternam-se gerações de indivíduos haplóides e diplóides. Considerando o exemplo do ciclo de vida do “alface-do-mar”, observamos o padrão reprodutivo conhecido como uma alternância de gerações. É o padrão em que uma geração produz esporângios e a outra produz gametas. O gametófito haplóide (n) produz isogametas haplóides, que se fundem para formar um zigoto diploide (2n). O esporófito, uma estrutura multicelular em que todas as células são diplóides, desenvolve-se a partir do zigoto. O esporófito produz esporos haplóides por meiose. Os esporos haplóides desenvolvem-se em gametófitos haplóides, e o ciclo começa novamente.
Figura 5 : Ciclo de vida da Ulva Lactuca | Fonte: Só Biologia (2018)
A alternância de gerações também ocorre em Fungos, como no exemplo abaixo:
No ciclo de vida do quitrídio A. arbusculus, ocorre alternância de gerações isomórficas. Os indivíduos haploides e diploides são indistinguíveis até o momento em que começam a formar órgãos reprodutivos. Os indivíduos haploides (gametófitos) produzem um número aproximadamente igual de gametângios femininos incolores e gametângios masculinos cor de laranja (à direita). Os gametas são de dois tamanhos, uma condição denominada anisogamia. Os gametas masculinos, que têm cerca da metade do tamanho dos gametas femininos, são atraídos pela sirenina, um hormônio produzido pelos gametas femininos. O zigoto perde seus flagelos e germina para produzir um indivíduo diploide, o esporófito, que origina dois tipos de esporângios. O primeiro consiste em esporângios assexuados, que são estruturas incolores e de parede fina que liberam zoósporos diploides – os quais, por sua vez, germinam e repetem a geração diploide. O segundo tipo consiste em esporângios sexuados, que são estruturas castanho-avermelhadas de parede espessa, com capacidade de resistir a condições críticas do ambiente. Depois de um período de dormência, ocorre meiose nesses esporângios resistentes sexuados, com formação de zoósporos haploides. Os zoósporos desenvolvem-se em gametófitos, que produzem gametângios na maturidade.
Figura 6 – ciclo de vida Allomyces arbusculus | Fonte: Raven – Biologia Vegetal (2014)
Cistos
O termo cisto é atribuído a formas de resistência que não se alimentam, geralmente não se movimentam e que se encontram num estado de latência. Uma parede rígida é secretada para formar o cisto e pode ocorrer multiplicação celular dentro de um cisto. 
Uma vez que no desencistamento pode ocorrer uma multiplicação celular, os cistos podem ser considerados uma forma de reprodução. Um exemplo disto, é o ciclo de vida da Giardia lamblia:
Figura 7 - ciclo de vida da Giardia lamblia | Fonte: FCiências (2018)
Reprodução em líquenes
Os líquenes não apresentam estruturas de reprodução sexuada, logo, reproduzem-se somente de forma assexuada.
O líquen pode se reproduzir assexuadamente por sorédios, que são propágulos que contêm células de algas e hifas do fungo, e por isídios, que são projeções do talo, parecido com verrugas. O líquen também pode se reproduzir por fragmentação do talo ou o micobionte pode formar conídios, ascósporos ou basidiósporos, os quais são dispersados no meio.
Os esporos formados pelos fungos do líquen germinam e formam um novo micélio fúngico. Caso o esporo do fungo entre em contato com alguma clorofícea ou cianobactéria eles poderão germinar e formar um novo líquen.
OBSERVAÇÃO DOS ORGANISMOS.
A seguir, serão apresentados os organismos analisados em aula, os quais ilustram diferentes formas de reprodução.
Didymium sp.
Supergrupo Amoebozoa | 	Linhagem Myxogastria.
Mixotrófico, os zigotos produzidos por esta via sexuada se fundem uns aos outros (singamia), formam um grande massa colonial, os plasmódios, que são organismos multinucleados, mas sem membranas celulares dividindo-as, chamada de sincício. Uma grande porção citoplasmasmática com uma única membrana celular envolvente, contendo milhares de núcleos. Podem atingir metros de extensão, apesar de continuar sendo somente uma única célula. Quando cresce, todos os seus núcleos se dividem simultaneamente.
Quando chega à maturidade, varia de uma forma pequena, multinucleada, ameboide de pouca motilidade ou então em forma de um grande protoplasma altamente móvel com uma rede de veias e uma margem protoplásmica que avança continuamente. Desenvolvem estruturas de frutificação denominadas esporocarpos, que podem ser classificados de acordo com o formato em esporângio sécil, esporângio pedicelado (quando separados) ou pseudoetálio, plasmodiocarpos ou etálios (quando unidos) .
Ectocarpus sp.
Supergrupo SAR | Linhagem Stramenopiles
Reproduz-se por alternância de gerações: o esporófito maduro (2n) produz esporângios, que formam, por meiose, zoósporos (n). Metade destes zoósporos (flagelados) são masculinos e metade femininos, dando origem a gametófitos (n) masculinos e femininos. O gametófito masculino produz anterozóides e o gametófito feminino produz a oosfera. O anterozóide nada até a oosfera, fertilizando-a. Assim forma-se o zigoto (2n). Este se desenvolve, originando o esporófito maduro.
Sargassum sp.
Supergrupo SAR | Linhagem Stramenopiles 
Uma alga parda que reproduz-se por oogamia: ao ramos laterais, após se alongarem, se tornam férteis, produzindo gametas masculinos flagelados, que são liberados na água do mar, e gametas femininos, que são mantidos na superfície dos receptáculos, envoltos por uma mucilagem, e ali são fecundados.
Gracilaria sp.
Supergrupo Archaeplastida | Linhagem: Rhodophyta
Alga macroscópica marinha, apresenta meiose espórica e alternância de gerações isomórficas. A reprodução sexuada se dá por gametas aflagelados (espermácios) que são transportados passivamente e fixam-se ao órgão sexual feminino, o tricogine, e a fecundação é realizada no carpogônio. O zigoto desenvolve-se num carpoesporófito que por sua vez produz diversos cistocarpos que se estabelecerão em novos esporófitos. Cistocarpos são órgãos reprodutores das rodofíceas, conjunto formado por gonimoblasto diplóide, envolvido por um pericarpo oriundos do gametófito feminino, sendo assim haplóide. 
Sorédio da Parmelia sp.
Supergrupo Opisthokonta | Linhagem: Ascomycota
É uma forma de reprodução assexuada controlada pelo fungo na relação simbiôntica com algas, o líquen. Trata-se de pequenos fragmentos do talo, constituídos por um reduzido número de Algas e de filamentos do Fungo, envolvendo-as. Esses corpúsculos, muito pequenos e leves, revestem como poeira o talo do Líquen que os formou; são removidos facilmente e disseminados pelo vento. Em ambiente propício, a Alga componente do sorédio multiplica-se e as hifas do Fungo crescem; desta forma um novo Líquen pode-se reconstituir.
Synechocystis aquatilis
A Synechocystis aquatilis é uma cianobactéria esférica minúscula, que apresenta um crescimento intenso antes de se reproduzir. Por serem organismos procariontes, utilizam da fissão binária para a reprodução. Estas células quando estão em processo de divisão apresentam uma constrição no meio de seu corpo comose fosse um estrangulamento. Esta constrição irá ficando cada vez maior até que a célula se divida por completo, formando assim duas células filhas menores.
Haematococcus pluvialis
Supergrupo Archaeplastida | Linhagem Chlorophyta
São algas verdes que possuem dois flagelos, amplamente conhecida por sua importância comercial, por possuírem uma grande quantidade de astaxantina, um pigmento vermelho amplamente utilizado na produção de ração para peixes, aves e suínos. Estas algas possuem um mecanismo de defesa que, quando o meio que ela se encontra fica desfavorável para a sua sobrevivência, ela recolhe seus flagelos e forma um cisto avermelhado. Quando o meio volta a ter uma condição favorável, estas algas podem passam por processos meióticos de fissão e quando estes cistos eclodem, geram dois indivíduos geneticamente idênticos manifestando uma forma de reprodução assexuada incomum.
Plasmodium sp.
Supergrupo SAR | Linhagem apicomplexa
Invadem hepatócitos e transformam-se em esquizontes, maiores e multinucleares. Esses dividem-se por reprodução assexuada, gerando milhares de merozoítos, uma fase que dura seis dias ou algumas semanas. São os merozóitos que invadem as hemácias. Os merozóitos dividem-se assexuadamente no interior das hemácias, até ocorrer lise, saindo a descendência e substâncias tóxicas para o sangue que irá infectar mais hemácias.
Spirogyra sp.
São algas verdes filamentosas, coloniais que realizam processo sexuado de reprodução chamado de conjugação. As colônias irão produzir um pequeno tubo que irá se fundir com a célula de outra colônia, estes tubos são chamados de tubo de conjugação. Este tubo irá difundir todo o citoplasma para esta célula receptora. Esta célula que recebeu material genético irá se transformar em um zigoto que começará a passar por processos meióticos formando quatro células haploides que irão se dispersar e formar novas colônias, uma reprodução sexuada sem a presença de gametas.
Chlorella sp.
Supergrupo Archaeplastida | Linhagem Chlorophyta
Algas imóveis, uma célula redonda com tamanho heterogêneo. Elas se reproduzem por fissão binária e também possuem a capacidade de produzir pela produção de esporos que são classificados como zoósporos. São esporos alongados e flagelados que se dispersam pelo meio, após encontrar um ambiente favorável irá dar origem a uma célula idêntica a outra.
Paramecium sp.
Supergupo SAR | Linhagem Alveolata | Filo Ciliophora.
Ciliado altamente móvel, reproduz-se por conjugação ou bipartição. Na amostra observada, o organismo realizava a bipartição, um processo assexuado, simples, onde ele se divide ao meio por mitose e, em seguida, cada metade se regenera formando dois descendentes idênticos ao progenitor.
Phycomyces sp.
Supergrupo Opisthokonta | Linhagem Zygomycota 
Um zigomiceto encontrado em frutas que possui reprodução por esporulação, uma reprodução assexuada por dispersão de esporos.
Referências.	
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Evert, R.F. & Eichorn, S.E. 2014. Raven - Biologia Vegetal. 8a. ed. Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 876 p.
Jardim, J.G. & Nascimento, R.S.S. 2011. Reprodução da Vida. 4ª. ed. EDUFRN, Natal, 244 p.
Lourenço, S.O. 2013. Glossário de Protistologia – Verbetes Utilizados no Estudo de Protozoários, Algas e Protistas Fungoides. Technical Books, Rio de Janeiro, 369 p.
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