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28/04/2013 1 Fungos Prof. Flávia Spago 1 Introdução MICOLOGIA • Atualmente são descritas cerca de 105.000 espécies • Estimativas: 1,5 milhão de espécies 3 Seres uni ou pluricelulares, sem tecidos verdadeiros. Suas células são chamadas hifas, sendo que um emaranhado de hifas recebe o nome de micélio. Apresentam nutrição heterotrófica e digestão extra corpórea. A parede celular é constituída de quitina e seu material de reserva é o glicogênio. Organismos eucarióticos Aclorofilados Reprodução sexuada ou assexuada Definição 28/04/2013 2 Estrutura somática * hifas: filamentos tubulares ramificados, com crescimento apical micélio Características Gerais Fonte: D.A. Klein and M.W. Paschke. Filamentous Fungi: The Indeterminate Lifestyle and Microbial Ecology. Microbial Ecology, 2004 6 Micélio Unicelulares Oxigênio * aeróbios (maioria) * anaeróbios facultativos: respiração e fermentação * anaeróbios obrigatórios: fermentativos obrigatórios Luz * desnecessária para o crescimento somático * pode ser importante para indução de estruturas reprodutivas * orientação dos esporóforos para descarga dos esporos Modo de vida os fungos são organismos quimiorganotróficos: * saprófitas * parasitas * simbiontes * predadores Características Gerais 28/04/2013 3 Características Gerais Nutrição absortiva * enzimas extracelulares (exoenzimas) * quebra de diferentes moléculas insolúveis: - carboidratos - lipídeos * grande variedade de produtos metabolizados * necessidade de água livre: difusão Temperaturas de crescimento * ótima: 25-30ºC * mínima: 10ºC * máxima: 40ºC algumas espécies termófilas (> 50ºC) e psicrófilas (< 0ºC) pH: 4-7 Estrutura somática * leveduras: sem micélio ou dimórficas Características Gerais Candida albicans Saccharomyces cerevisiae Septo * hifas septadas * hifas desprovidas de septos: micélio cenocítico Características Gerais Hifa septada Hifa cenocítica Diferenciação de Hifas Características Gerais 28/04/2013 4 Parede celular * forma da hifa * proteção * reconhecimento: processo sexual, simbioses * microfibrilas localizadas na parte interna, embebidas numa matriz amorfa -glucanos e quitina -glucanos e glicoproteínas * não tem celulose apesar de eucariótico (mas tem ergosterol) Características Gerais Organelas * núcleos: pequenos e muito maleáveis * mitocôndrias: forma de bastonetes com cristas achatadas * ribossomos * retículo endoplasmático * complexo de Golgi * citoesqueleto: tubulina e actina (?) * vacúolos Características Gerais Reprodução a) Reprodução assexuada: Ocorre com mais frequência (várias vezes numa estação) Maior número de indivíduos (mas menor variabilidade genética) * esporos assexuais (produzidos mitoticamente: geneticamente iguais) * fragmentação de hifas * gemulação 16 28/04/2013 5 Reprodução Assexuada Tipos de esporos assexuais: - esporangiósporos: esporos internos produzidos por mitose em esporângios esporangiósporos esporângio Rhizopus stolonifer Reprodução Assexuada Tipos de esporos assexuais: - zoósporos: esporos móveis produzidos em zoosporângios zoosporângio zoósporos Esporo com flagelo conídios conidióforo Aspergillus niger conídios - Conídios: esporos externos imóveis Reprodução b) Reprodução sexuada Esporos formados por meiose: indivíduos diferentes doam seus núcleos Formação, ou não, de estruturas especializadas Ciclo de vida geral dos fungos 28/04/2013 6 Principais tipos de esporos sexuados: * Zigósporos * Ascósporos * Basidiósporos Reino Fungi A classificação baseia-se primariamente nos seguintes critérios: 1. Características morfológicas do micélio vegetativo ou de suas células 2. Características dos esporos sexuais e corpos de frutificação presentes durante os estágios sexuais dos seus ciclos de vida 3. Natureza de seus ciclos de vida CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS Atualmente, engloba 7 Filos (Hibbet et al., 2007) Micélio cenocítico (sem septos) Micélio septado Filo Neocallimastigomycota • São anaeróbios obrigatórios no sistema digestivo de animais herbívoros • Auxiliam de forma importante na nutrição desses animais • Não apresentam mitocôndria • Reprodução assexuada por zoósporos com ou sem flagelos 28/04/2013 7 Filo Blastocladiomycota • Fungos do solo e água • Normalmente são anaeróbios facultativos • Algumas espécies auxiliam na degradação da matéria orgânica e outras são patogênicas • Reprodução sexual pela fusão de gametas (zoósporo com flagelo único) 25 Filo Microsporidia • Parasitas unicelulares de insetos, crustáceos, peixes e animais • Não tem mitocôndria, mas tem mitossomas (sem DNA) • Algumas espécies são letais e outras são utilizadas em controle biológico • Reprodução assexual e sexual (esporos sem flagelos) 26 Filo Chytridiomycota Chytridion significa “pequeno pote” em grego - Habitat * maioria vivem na água e no solo * trato digestivo de mamíferos herbívoros - Modo de vida * saprófitas: (maioria) invasores primários de matéria orgânica * parasitas: - plantas - insetos - anfíbios - fungos * simbiontes (anaeróbios do rúmen) - Maioria cenocíticos, alguns unicelulares - Reprodução: * assexual por zoósporos com um único flagelo * sexual: fusão de gametas (zoósporos) e meiose zigótica Filo Glomeromycota Características gerais: * Simbiontes obrigatórios * Formação de arbúsculos nas raízes das plantas * Esporos grandes, multinucleados com paredes grossas * Hifas não septadas Habitat: * solo Modo de vida * formam associações (endomicorrízicos) no interior das raízes da grande maioria das plantas herbáceas e árvores tropicais. 28/04/2013 8 Importância: * Essenciais no funcionamento do ecossistemas terrestres Reprodução: * Não há evidências de que se reproduzam sexualmente. * Por não poderem ser cultivados axenicamente, são propagadas na planta hospedeira em estufas. Os esporos produzidos em culturas aberta não são estéreis, abrigando uma ampla variedade de bactérias e outros fungos. Filo Glomeromycota Filo Ascomycota Grupo grande, complexo e diversificado Características gerais: * micélio septado * parede celular: quitina e -1,3-glucanas * presença de ascas: estruturas contendo ascósporos * filo em que estão as leveduras Ascas com ascósporos Habitat: * solo, água * plantas * animais Modo de vida * saprófitas: decompondo excrementos, madeira, folhas * parasitas: plantas (mais importantes), insetos, peixes * simbiontes: líquens, ectomicorrizas Importância: * produção de antibióticos (Penicillium) * doenças: plantas, animais * micotoxinas (Aspergillus spp.) * espécies comestíveis de alto valor (trufas) * produção de álcool e bebidas Filo Ascomycota Reprodução: - Assexual * fissão binária ou gemulação: leveduras * formação de esporos assexuais: conídios - Sexual *ocorrência de órgãos sexuais especializados * formação de ascósporos no interior de ascas * formação de ascocarpos Filo Ascomycota 28/04/2013 9 Filo Basidiomycota - Grupo grande e diverso, desde espécies microscópicas até aquelas visíveis a olho nu. Características gerais: - esporos sexuais externos: basidiósporos, produzidos em basídios - micélio bem desenvolvido e septado. - Habitat: fungos essencialmente terrestres - Importância * comestíveis Shiitake é cultivável Boletus não é cultivável (dependeda associação com plantas) * venenosos * úteis para as plantas * produtos secundários: antibióticos, aromas - Modo de vida * decompositores: principais agentes que decompõem celulose e lignina * simbiontes: ectomicorrizas * patógenos: principalmente de plantas Filo Basidiomycota Micologia: 250 anos Manifestações do grupo são conhecidas desde a antiguidade: * vinho * pão * cerveja * uso de fungos na medicina Como nossas vidas estão intimamente ligadas aos fungos; a significância da descoberta da Penicilina Importância Decomposição da matéria orgânica * atividade de maior importância global * principais agentes de decomposição em florestas: - celulolíticos - ligninolíticos * liberação de nutrientes para as plantas Destruição de produtos * madeira: postes, estradas de ferro, navios, casas, etc. * outros materiais: tecidos, lentes, discos, etc. 28/04/2013 10 Micotoxinas * ocratoxinas: Aspergillus ochraceous e Penicillium viridicatum - cereais - atrofia renal * aflatoxinas: Aspergillus flavus e A. parasiticus - grãos oleaginosos - câncer do fígado * fumonisinas: Fusarium moniliforme - milho - câncer do esôfago Importância Penicillium sp. Arpergillus flavus Fusarium moniliforme Claviceps purpurea Esporão do Centeio 38 Fungo parasita que ataca o centeio, e do qual se extraem vários alcalóides e substâncias de uso medicinal. É um fungo conhecido por ser alucinógeno, e usado para fabricar LSD. Quem ingerir o fungo pode desenvolver uma doença atualmente denominada de ergotismo (Wikipedia) Antibióticos e outros medicamentos * Penicilinas: Penicillium chrysogenum * Cefalosporinas: Cephalosporium acremonium * Ciclosporina: Cylindrocladium lucidum, Tolypocladium infatum Alimentos * cogumelos - cultivados desde o ano 600 na China; a partir de 1650 na França - importante mercado em expansão Agaricus bisporus, o champignon de Paris Tuber melanosporum, a trufa negra Cogumelos comestíveis Shiitake Shiimeji 28/04/2013 11 Pleurotus ostreatus, cogumelo ostra Laetiporus sulphureus, galinha da floresta Cogumelos comestíveis Morchella esculenta Boletus edulis, porcini 6.6. Envenenamentos * Amanita spp. * Fungos de parede Stachybotrys chartarum Problemas de saúde relacionados a casas e edifícios (sick building syndrome). 1993-1994: surto de hemorragia pulmonar em crianças de Cleveland, Ohio, cujas casas tinham esse fungo crescendo nas paredes. Amanita muscaria Fermentação de produtos lácteos Queijo Penicillium – queijo camembert, roquefort, brie Pães Saccharomyces cerevisae Produção de alimentos * queijos * salsichas * pão * cerveja Microrganismos na produção de alimentos Bebidas alcoólicas Cervejas: produção de >100 bilhões de litros por ano mundialmente (U$ 300 bilhões) usando Saccharomyces cerevisae e outras Vinho: fermentação usando S. cerevisae Vinagre: fermentação a álcool (S. cerevisae) e em seguida a ácido acético (Acetobacter e Gluconobacter) ou conversão direta a acetato (Clostridium spp.) 28/04/2013 12 Microrganismos na produção de alimentos Vegetais fermentados Molho de soja – Aspergillus oryzae, Pediococcus soyae, Saccharomyces spp., Torulopsis spp. Miso – Aspergillus oryzae Tempeh – Rhizopus spp. Tofu e Sofu – Mucor spp. Produtos de valor industrial * álcool * ergosterol (precursor da vitamina D - vegetarianos) * cortisona (inflamações, alergias, etc.) * enzimas: -amilases, renina (regula pressão arterial, celulase, catalase (degrada H2O2 no processo respiratório) * ácidos orgânicos: fumárico (tratamento da psoríase), láctico, cítrico * vitaminas do complexo B: leveduras * reguladores de crescimento de plantas: ex. giberelinas * surfactantes Doenças de plantas * perdas econômicas e sociais * extinção de espécies em escala regional * controle biológico de ervas daninhas (micoherbicidas) Psoriase Simbiontes * ectomicorrizas * micorrizas arbusculares * endófitos * artrópodes * líquens Líquens: Associação de Fungos com Algas - atividade antibacteriana - veneno para flechas (índios EUA) - corantes (índios EUA) - geléias na Turquia - condimento para pães no Egito - ingrediente de perfumes finos http://en.wikipedia.org/wiki/File:Psoriasis_on_back1.jpg 28/04/2013 13 6.11. Controle biológico de doenças e pragas * Trichoderma spp. * Penicillium spp. * Arthrobotrys Doenças no homem e animais * mais comuns em regiões tropicais * pacientes imunodeprimidos: AIDS, câncer, transplantes ex. Candidíases, criptococose, blastomicose Pneumocystis carinii - pneumonia em aidéticos Blastomicose (Paracoccidioides brasiliensis) Alergias * esporos Esporos Atividade • Aspectos dos efeitos do fungo Trichoderma spp. no biocontrole de patógenos de culturas agrícolas • Larissa Romao Saito1, Lívia Luiza Souza Rezende Sales2, Lais Martinckoski3, Rafael Royer3, Moisés Scheifter de Ramos3, Taia Reffatti3
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