Fungos: Características e Morfologia

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FUNGOS
Os fungos fazem parte do reino Fungi. São quimio-heterotróficos e adquirem
alimentos por absorção. Com exceção das leveduras, os fungos são multicelulares. A
maioria se reproduz através de esporos sexuados e assexuados.
Fungos são seres eucariontes e que se diferem dos procariotos pelo fato de fazerem
fusos mitóticos durantes sua reprodução. São importantes por que causam diversas
doenças em humanos, animais e em plantas; sendo que a maioria são responsáveis
pela decomposição de componentes orgânicos - chamados de saprófitas. Além disso,
podem dar origem e auxiliarem a produção de diversos tipos de antibióticos, assim
como na produção de hormônios sexuais masculinos. Podem ser divididos em fungos
macroscópicos, filamentosos (bolores) e as leveduras.
Por serem células eucarióticas, possuem em sua composição:
- Cápsula: encontradas apenas em alguns tipos de leveduras; constituida de
carboidrato; possui função de proteção contra a fagocitose, de adesina para
poder formar biofilme (fator de virulência) e retenção de água.
- Parede celular: possui em sua composição glucanas para dar estrutura e
resistencia à parede; mucanas que são associadas as proteínas de parede
formando glicoproteínas; mananas que são polímeros de manose encontrados
mais externamente que funcionam como antígeno de superfície e como
endotoxinas, além de exercer função estrutural; quitina que é um polímero de
carboidratos que dá resistencia a parede contra a pressão osmótica interna; e,
os lipídeos e proteínas que apresentam-se em poucas quantidades.
- Em alguns fungos, pode-se encontrar melanina na suas paredes
celulares (que poder ser de diversos tipos), que confere uma maior
resistencia e proteção da parede celular.
- A estrutura da parede poder alvo de antifúngicos por meio de inibição
da sua sintese, inibindo a ação da enzima Beta-1,3 glucana sintetase.
- Membrana celular: é constituida de fosfolipídeos e proteínas formando uma
camada dupla com ligação estér; o lipídeo ergosterol é semelhante ao
colesterol e pode ser alvo de antifúngicos direta (destruição) ou indiretamente
(inibindo sua biossíntese); possui função de permeabilidade seletiva e
transporte de substancias.
- Citoplasma: é constituído em grande parte por água e nutrientes, e pelas
organelas citoplasmáticas.
- Núcleo: composto por cromossomos, histonas e nucléolo; possui o
material genético com o código genético que executa funções
essenciais.
- Ribossomos: contem subunidade 80S durante a sintese proteica, que é
semelhante ao dos humanos (impossibilitando ação de antifúngicos
que não prejudiquem células humana também).
- Mitocondria: onde acontece o transporte de elétrons por meio dos
citocromos durante a respiração aeróbica.
- REL e RER: podem sintetizar proteínas.
- Aparelho de golgi: podem armazenar e secretar substancias do RER.
- Vacúolos e lomassomos: os lomassomos são dobras de membrana que
possuem função de síntese e secreção de nutrientes.
A morfologia dos fungos agregam algumas formas, incluindo o bolor (fungo
filamentoso com algumas hifas), as leveduras e os dimórficos (que podem crescer em
forma de levedura (37º) ou bolor (25º) dependendo da temperatura em que está; e
podem causar doenças). Sendo que, oss bolores são considerados multicelulares
enquanto as leveduras unicelulares.
MORFOLOGIA
Bolores (fungo filamentosos)
Hifas
- É o corpo de um fungo filamentoso (longos filamentos de células conectadas) e
pode crescer em proporções imensas. Podem conter paredes cruzadas,
chamadas se septos que dividem que dividem as hifas em unidades
semelhantes a células uninucleadas (um núcleo) distintas → hifas septadas. Em
algumas poucas classes de fungos, as hifas não contêm septos e apresentam
como células longas e contínuas com muitos núcleos → hifas cenocíticas.
- As hifas crescem por alongamento das extremidades. Cada parte de uma hifa é
capaz de crescer e, quando um fragmento é quebrado, ele pode alongar-se
para formar uma nova hifa.
- A porção de uma hifa que obtém nutrientes é chamada de hifa vegetativa; a
porção envolvida com a reprodução é a hifa reprodutiva ou aérea, assim
chamada porque se projeta acima da superfície do meio sobre a qual o fungo
está crescendo. Muitas vezes, as hifas aéreas sustentam os esporos
reprodutivos. Quando as condições ambientais, se tornam favoráveis, as hifas
crescem e formam uma massa filamentosa, chamada de micélio, visível a olho
nu.
Leveduras
- São fungos unicelulares, não filamentosos, geralmente esféricos ou ovais.
- Leveduras de brotamento: no brotamento, a célula parental forma uma
protuberância (broto) em sua superfície externa. À medida que o broto se
alonga, o núcleo da célula parental divide-se, e um dos núcleos migra para o
broto. O material da parede celular é, então, sintetizado entre o broto e a
célula parental e, por fim, o broto acaba se separando. Uma célula de levedura
pode produzir mais de 24 células filhas por brotamento. Algumas leveduras
produzem brotos que não se separam uns dos outros; esses brotos formam
uma pequena cadeia de células, denominada pseudo-hifa.
- Leveduras de fissão: dividem-se produzindo duas novas células iguais. Durante
a fissão, a célula parental alonga-se, seu núcleo divide-se, e duas células filhas
são produzidas. O aumento do número de células de leveduras em meio sólido
produz uma colônia similar às colônias de bactérias.
- As leveduras são capazes de realizar crescimento anaeróbio facultativo, o que
permite que esses fungos sobrevivam em vários ambientes. Se houver acesso
ao oxigênio, as leveduras respiram aerobicamente para metabolizar
carboidratos, formando dióxido de carbono e água; na ausência de oxigênio,
elas fermentam os carboidratos e produzem etanol e dióxido de carbono.
Dimórficos
- Alguns fungos, particularmente as espécies patogênicas, exibem dimorfismo →
duas formas de crescimento. Esses fungos podem crescer tanto na forma de
fungos filamentosos quanto na forma de levedura. A forma de fungo
filamentoso produz hifas aéreas e vegetativas; a forma de levedura se reproduz
por brotamento. O dimorfismo em fungos patogênicos é dependente da
temperatura: a 37°C, o fungo apresenta forma de levedura, e a 25°C, forma de
bolor.
REPRODUÇÃO ASSEXUADA - MORFOLOGIA MICROSCÓPICA
Reprodução Assexuada - quando não envolve a união de dois organismos
(normalmente, fungos que possuem reprodução assexuada são identificados
morfologicamente - características fenotípicas).
- Pode ocorrer por bipartição ou brotamento.
Bipartição: separação em duas novas células iguais. Acontece muito em leveduras.
Ocorre mitose após a biossíntese.
Brotamento: ocorre que a célula mãe, após a biossíntese ativa das estruturas, faz um
broto com essas novas estruturas que pode se separar da célula mãe. Este broto
pode ser chamado de blastoconídio (ou esporo externo) - conídio é toda esporo que é
produzido fora de célula por reprodução assexuada; blasto porque esta sendo
formado de parte com a célula de origem.
- Quando o broto não se separa, este é chamado de pseudo hifa - falsas
leveduras ou leveduras filamentosas.
- Artroconídio é uma fragmentação do conídio em que um dos septos dos
filamentos se diferencia formando uma parede mais espessa e se desarticula
do filamento. É encontrado em bolores com hifas e em leveduras.
- Clamidoconídios tem função reprodução e de resistencia - clamido representa
célula dormente. É formado quando o septo de uma fima de diferencia
formando uma parede bem espessa e resistente ao calor. Esta presente em
bolores e leveduras filamentosas.
Esporulação: reprodução assexuada verdadeira.
Ocorre em hifas férteis que são capazes de formar propágulos ou esporo, e são
chamadas de esporóforos. Aqui, há a formação de uma hifa fértel (esporangióforo)
que pode produzir esporo endógenos (esporangiósporo) dentro de uma bolsinha
chamada esporângio. Quando o esporo está pronto, o esporângio se rompe
liberando todos os esporos para que se forme um novo fungo → Mucor ssp.
Pode ocorrer a formação de esporos externamente (conídio) por conidióforos (hifas
férteis)por meio de ramificações chamadas de métulas por onde saem as fiálides
onde os conídios se formam em cadeias→ Penicillium ou po meio de vesículas de onde
saem as fiálides → Aspergillus.
O que deve ser observado em morfologia de fungos filamentosos?
Hifas
- Septadas ou não septadas (cenocíticas).
- Delgadas ou espessas.
- Sem pigmento (hialina) ou com pigmento (demácea).
Micélio: conjunto de hifas. Pode ser vegetativo (com função de nutrição) ou reprodutor
(com função de produzir esporos).
- Vegetativo: diâmetro, presença de septos, presença de pigmentos, presença de
estruturas diferenciadas.
- Rizóides.
- Hifas em espiral.
Reprodução
- Artroconídio ou clamidoconídio → encontrados no micélio vegetativo.
- Micélio reprodutor: produz esporos.
- Esporangióforos ou conidióforos.
- Conídios e esporangiósporos.
O que deve ser observado em morfologia de leveduras?
Características da célula vegetativa:
- Tamanho: 2-5 um.
- Forma: circular, oval, triangulares.
- Presença de cápsula.
- Pseudo-hifa ou hifa verdadeira.
- Presença ou ausencia de pigmentos.
Levedura: produzida por fissão ou brotamento, se desliga completamente da célula
mãe formando leveduras unicelulares verdadeiras.
Pseudo-hifa: quando o brotamento não se desliga da célula mãe formando um
blastoconídios alongados.
Hifa verdadeira: quando não forma brotamento, mas sim um tubo germinativo →
Candida ssp.
Estruturas de reprodução assexuada:
- Blastoconídio.
- Clamidoconídio (parede bem espessa).
- Artroconídio (se desarticula).
● Todo fungo é gram positivo, porém não é muito boa para corar bolores pois o
esfregaço pode estragar as estruturas celulares.
● A coloração mais usada é a lactofenol azul algodão. A tinta da china cora
principalmente a cápsula.
● As laminas sem coloração são feitas para verem leveduras filamentosas (cultivo
em lamina).
Foto 1: hifas não septadas.
Foto 2: hifas septadas.
Foto 3: micélio, hifas septadas, demacia (bem marrom).
Foto 4: hifa demacia não septada, rizóide.
Foto 5: hifa septada, artroconídio
Foto 6: hifa septada, clamidoconídio.
Foto 7: esporangióforo, esporângio.
Foto 8: conídeo, conidióforo, métodos e fialhos.
Foto 9: conídio, conidióforo, vesícula.
Foto 10: macroconídio (agrupados em cachos e septado), hifas vegetativas.
Foto 11: blastoconídio, ovais, pseudo-hifa.
Foto 12: brotamento, leveduras ovais, coloração de gram.
Foto 13: capsula corada com tinta da china.
Foto 14: artroconídio.
Foto 15: pseudo-hifas, brotamento, blastoconídios alongados, cultivo em lamina.
Foto 16: clamidoconídio, blastoconídeos alongados.
Foto 17: colonia.
REPRODUÇÃO SEXUDA
Fungos filamentosos podem reproduzir-se assexuadamente pela fragmentação de
suas hifas. Além disso, tanto a reprodução sexuada quanto a assexuada em fungos
ocorrem pela formação de esporos. Na verdade, os fungos normalmente são
identificados pelo tipo de esporo.
Os esporos sexuados resultam da fusão de núcleos de duas linhagens opostas de
cruzamento de uma mesma espécie de fungo, sendo produzidos com menor
frequência do que os esporos assexuados. Os organismos que crescem a partir de
esporos sexuados apresentarão características genéticas de ambas as linhagens
parentais.
Um esporo sexuado fúngico resulta da reprodução sexuada com união de gametas,
que consiste em três etapas:
- Plasmogamia → Um núcleo haploide de uma célula doadora (+) penetra no
citoplasma de uma célula receptora (-) (união de dois citoplasmas - n
cromossomos - forma célula dicariótica).
- Cariogamia → Os núcleos (+) e (-) fundem-se formando um núcleo zigótico
diploide (união dos dois núcleos - 2n cromossomos - formação do zigoto).
- Meiose → O núcleo diploide origina um núcleo haploide, esporos sexuados, dos
quais alguns podem ser recombinantes genéticos (no caso de bolores são
formados quatro novos esporos, e se houver mitose após meiose, pode-se
formar mais quatro esporos; para leveduras são formadas quatro novas
leveduras).
Os esporos sexuados produzidos pelos fungos caracterizam os filos. A identificação
clínica é baseada no exame microscópico dos esporos assexuados, uma vez que a
maioria dos fungos exibe apenas esporos assexuados em condições de laboratório.
Tipos de esporos:
Ascósporo
- Esporo interno.
- A estrutura fértil que da origem ao esporo é chamada de asco.
- Podem formar ascos simples (formado um asco só - leveduras).
- Nos bolores os ascos são formados no ascostroma (é uma massa de hifas -
corpo de frutificação).
Basidiópo
- Esporo externo que é sustentado pelo basídio.
- O basídio pode ser simples.
- Presentes em cogumelos.
- Formam corpo de frutificação - basidiocarpo.
Zigósporo
- Aqui, o próprio zigoto é o esporo.
- União de dois gametângios.
- Ciclo: a partir da união de dois gametângios, ocorre a formação do zigósporo
que libera uma hifa fértil; depois ocorre meiose e a formação das esporos com
n cromossomos.
REPRODUÇÃO PARASEXUADA
O fenômeno da parassexualidade, demonstrado em Aspergillus, consiste em fusão de
hifas e formação de heterocário que contém núcleos haploides. Às vezes, esses
núcleos fundem-se e originam núcleos diploides, heterozigóticos, cujos cromossomos
homólogos sofrem recombinação durante a mitose. Apesar de estes recombinantes
serem raros, o ciclo parassexual é importante na evolução de alguns fungos.
União ocasional de duas hifas vegetativas.
Ocorre em fases:
- Heterocariose: união do citoplasma de duas hifas vegetativas (célula
dicariótica - heterocário).
- Fusão dos núcleos nas hifas: formação de uma célula 2n cromossomos (não
ocorre meiose, mas sim recombinação mitótica com troca de genes).
- Haploidização por aneuploidia: erros na divisão celular (incorreta separação
dos cromossomos durante o processo - perda de cromossomos).
FUNGOS DE IMPORTANCIA
Zigomiceto → causam doenças (Filo Zygomycota)
São fungos filamentosos saprofíticos que apresentam hifas cenocíticas. Quando o
esporângio se abre, os esporangiósporos dispersam-se. Se eles caírem em um meio
adequado, germinarão, originando um novo talo de fungo. Os esporos sexuados são
zigósporos. Um zigósporo é um esporo grande envolvido por uma parede espessa.
Esse tipo de esporo se forma quando os núcleos de duas células que são
morfologicamente similares se fundem.
Basidiomycota (Filo Basidiomycota)
Os basidiomicetos possuem hifas septadas. Este filo inclui fungos que produzem
cogumelos. Os basidiósporos são formados externamente em um pedestal, chamado
de basídio). (O nome comum do fungo é derivado da forma de clava do basídio.)
Existem normalmente quatro basidiósporos por basídio. Alguns dos basidiomicetos
produzem conidiósporos assexuados.
Ascomycota → causam doenças (Filo Ascomycota)
Os ascomicetos incluem fungos com hifas septadas e algumas leveduras. Seus
esporos assexuados normalmente são conídios produzidos em longas cadeias a
partir do conidióforo. Um ascósporo forma-se quando os núcleos de duas células que
podem ser morfologicamente similares ou diferentes se fundem. Esses esporos são
produzidos em uma estrutura em forma de saco, chamada de asco.
ADAPTAÇÕES NUTRICIONAIS E CRESCIMENTO
Todos os fungos são heterotróficos e quimiorganotróficos → utilizam fontes de
carbono orgânicas e obtém energia a partir da oxidação de substratos orgânicos.
- Os fungos normalmente crescem melhor em ambientes em que o pH é próximo
a 5, que é muito ácido para o crescimento da maioria das bactérias comuns.
- Quase todos os fungos filamentosos são aeróbios. A maioria das leveduras é
anaeróbia facultativa. Em condições aeróbicas, a via de hexose monofosfato é
a responsável por 30% da glicólise. Em condições anaeróbicas, a via clássica
usada pela maioria das leveduras é a de Embden-Meyerhof, que resulta na
formação do piruvato.
- A umidade relativa do ar ótima para seu desenvolvimento situa-se na faixa de
75 a 95%.
- A maioria dos fungos é mais resistente à pressão osmótica; muitos, por
conseguinte, podem crescer em concentrações relativamente altas de sal ou
açúcar.
- Os fungos podem crescer em substâncias com baixo grau de umidade,
geralmente tão baixo que impede o crescimentode bactérias.
- Os fungos requerem menos nitrogênio para um crescimento equivalente ao
das bactérias.
- Geralmente requerem carboidratos simples (glicose, sacarose, celulose),
substancias nitrogenadas e oxigenadas inorgânicas e orgânicas,
oligoelementos (ferro, zinco, cálcio) e fatores de crescimento (vitaminas).
- A nutrição da maioria dos fungos dá-se por absorção, processo em que
enzimas adequadas (exoenzimas) hidrolisam macromoléculas, tornando-as
assimiláveis através de mecanismos de transporte. As principais enzimas
encontra das nos fungos são: lipases, lactases, amilases.
NUTRIÇÃO
Macronutrientes:
- Fonte de Carbono : glicose, sacarose, maltose, amido, celulose.
- Fonte de Nitrogênio – orgânicas (como peptonas) e inorgânicas(sais de amônia
e nitrato).
- Fonte de Enxofre – orgânicos e inorgânicos (sulfatos).
- Fonte de Fósforo – inorgânicos - fosfatos.
- Fonte de Oxigênio – orgânicos e inorgânicos.
- Fonte de Hidrogênio – orgânicos e inorgânicos.
Micronutrientes:
- Minerais: Fe, Cu, Mn, Mo, Zn, Ca
● Fatores de Crescimento (vitaminas).
● Água.
● Luz não é necessário (não faz fotossíntese e radiação direta pode ser tóxica,
porém a luminosidade pode favorecer a esporulação).
Condições físico-químicas:
- Temperatura: mesófilos: 20°C – 40°C (ótimo 20 a 30ºC).
- Exigências atmosféricas: aeróbios (bolores são exclusivamente aeróbios) e
anaeróbios facultativas.
- pH: 5,6 é o ideal. Os fungos filamentosos vivem em faixa ampla de pH – 1,5 a 11.
As leveduras não toleram pH alcalino.
- Pressão osmótica: toleram alto teor de carboidratos. Não halofílico – 0,05% de
NaCl; e halofílico – mais que 0,5% de NaCl (meios de cultura com alto teor de
dextrose - favorece o crescimento de fungos).
- Umidade relativa do ar – 75 a 90%, mas conseguem se desenvolver em teores
extremamente baixos.
METABOLISMO
Nutrientes podem ser complexos:
- Enzimas – hidrólise.
- Absorção – pela membrana.
Produzem exoenzimas – hidrolases. Ex: lipases, lactases, amilases, proteinases,
celulase.
● Nutrientes complexos não são absorvidos, então os fungos lançam secreção
cheia de enzimas que hidrolisam essas macromoléculas no meio extracelular
para que possam ser absorvidas.
● As vezes é necessário mais de um tipo de enzima para hidrolisarem
macromoléculas → cada enzima quebrará uma ligação especifica
transformando a macromolécula em unidades menores.
Heterotróficas Quimioorganotróficas:
- usam compostos orgânicos como fonte de carbono;
- produzem ATP pela oxidação de substratos orgânicos;
- reduzem NADP+ pela oxidação de substratos orgânicos.
CATABOLISMO
- Exergônicas (produção e liberação de energia).
- São oxidativas: Removem elétrons (2H+ e 2 elétrons) cedendo posteriormente
para os NAD e NADH.
- Produzem intermediários para a biossíntese caso haja as enzimas para isso.
- Produto da ultima reação: respiração aeróbia → CO2 (componente mais
oxidado do carbono); fermentação → ácidos orgânicos (álcool), outras
moléculas orgânicas.
- Vias Catabólicas:
- Embden-Meyerho� - em condições anaeróbias é a via clássica utilizada
pelas leveduras; responsável por 70% da glicólise → formação de
piruvato.
- Hexose-Fosfato - em condições aeróbias é responsável por 30% da
glicólise → produz intermediários importantes para o anabolismo.
- Catabolismo respiratório maior formação de carreadores eletrônicos reduzidas
(NADH2 e NADPH2).
● O crescimento vegetativo e a reprodução assexuada ocorrem em meio com
pouco oxigênio, enquanto a reprodução sexuada se efetua apenas em
atmosfera rica em oxigênio.
● Ocorre fosforilação oxidativa → o que é oxidado são as moléculas de NAD e
FAD nas cristas mitocondriais; os elétrons liberados são transportados pelos
citocromos; o aceptor final de elétrons na respiração aeróbica é o oxigênio; os
prótons voltam pela ação da enzima ATP sintetase (processo de sintese de ATP
= 36 ATP de ganho líquido).
● Um intermediário colocado no meio dos processos energéticos produz menos
energia do que se colocado no inicio dos processos.
FERMENTAÇÃO
- Baixo produção de ATP (fosforilação em nível de substratos).
- Intermediários orgânicos servem como aceptor final de elétrons e o produto é
excretado no meio.
- Via de Embden-Meyerho� → glicose até piruvato.
- O produto liberado sempre é o CO2 e o composto orgânico referente.
● Algumas leveduras, como Saccharomyces cerevisiae, fazem o processo de
fermentação alcoólica de grande importância industrial na fabricação de
bebidas e na panificação.
ANABOLISMO
- Endergônica (retém energia).
- Podem ser utilizadas moléculas (nutrientes) de seres vivos ou de meios de
cultura complexos.
- Formam substância estruturais: aminoácidos, ácidos graxos, purinas e
pirimidinas que são polimerizadas em novos materiais.
INTEGRAÇÃO DO CATABOLISMO AO ANABOLISMO
- Através dos ATPs produzidos.
- Elétrons (H+) removidos durante o catabolismo oxidativo e carreadores pelo
NADH2 e NADPH2 são usados para suprir a via anabólica redutiva.
- Intermediários produzidos são utilizados para dar início as vias anabólicas.
- Oxidação para reduzir intermediários do catabolismo. Os intermediários que
dão origem as vias anabólicas.
- É necessário a ribose 5 fosfato para formar as bases nitrogenadas que
dão origem aos ácidos nucleicos.
- Carboidratos e aminoácidos que possuem enzimas sintetizadoras
podem ser reduzidos para compor estruturalmente as células fúngicas.
Metabolismo secundário:
Produtos gerados a partir de intermediários do metabolismo primário (geralmente
não são metabólicos importantes estruturalmente). Podem vir dos intermediários do
ciclo de Krebs, glicólise e etc.
- Antibióticos → descoberta da penicilina.
- Toxinas → fungos micotoxigênicos.
- Pigmentos.
- Hormônios → produção de esteróis.
CRESCIMENTO
Possuem um tempo de geração mais lenta: mais de 30 minutos.
- Tempo de geração: no caso de um bolor, o fungo deve formar um hifa
vegetativa, hifa férteis e depois os esporos. Para uma levedura para crescer
bata se reproduzir brotamento ou por bipartição.
- É no final da fase log que se formam as colonias, geralmente levam mais que
um dia para se formar.
GENÉTICA
Pode ocorrer:
- Transdução.
- Conjugação.
- Tranformação.
Possui transposons (elementos transponíveis) - codifica a sintese de transposases.