MICOLOGIA SUMÁRIO. Maria Manuel Lopes FFUL

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1 MICOLOGIA SUMÁRIO Estrutura e ultraestrutura das hifas. Diferenciação ao longo da hifa. A hifa como parte de uma colónia. Estrutura geral das leveduras. Parede fúngica. Septos. Núcleo e estruturas associadas. Componentes citoplasmáticos. Maria Manuel Lopes FFUL

2 Os fungos filamentosos são compostos por hifas

3 Estrutura geral: a hifa é um tubo com uma parede rígida contendo movimento lento de protoplasma comprimento indeterminado, com diâmetro quase sempre constante, variando de 1-2µm a 30µm ou mais (normalmente 5-10µm), dependendo das espécies e condições de crescimento cresce apenas a partir do apex, onde existe uma região cónica denominada zona de extensão a partir da extremidade de crescimento, a hifa envelhece progressivamente e as regiões mais velhas quebram-se por autólise ou são quebradas por outros organismos (heterólise) enquanto a hifa cresce, o protoplasma move-se constantemente das zonas mais velhas para suplementar o apex com material para o crescimento (o movimento do protoplasma é maior nesta zona) assim, a hifa estende-se numa das extremidades e envelhece na outra, esgotando o protoplasma para a região de crescimento

4 Estrutura geral: a hifa nº de núcleos por compartimento é constante, excepto na zona apical (maior) diâmetro da hifa constante excepto no apex onde é bem menor, elíptico e de parede mais fina diferente organização citoplasmática nas diferentes zonas da hifa septos em intervalos regulares (hifas septadas formam compartimentos interligados) Ascomicota Basidiomicota Deuteromicota (Fungos Mitospóricos) Zigomicota (hifas asseptadas)

5 Estrutura geral: a hifa Diferenciação ao longo da hifa Região apical Progressiva alteração do citoplasma ao longo da hifa variável no compartimento (tipicamente µm de comprimento) ausência de vacúolos (embora existam alguns vacúolos tubulares pequenos) rica em organelos densa zona de mitocôndrias, imediatamente atrás da zona de crescimento a extremidade do apex está cheio de pequenas vesículas (AVC apical vesicle cluster - papel importante no crescimento) Spitzenkörper estrutura escura que corresponde à zona central das AVC AVC, cluster de vesículas apicais MT, microtúbulos M, mitocôndrias ER, retículo endoplasmático N, núcleo G, aparelho de Golgi V, vacúolos P, plasmalema S, septo W, parede WO, corpo de Woronin R, ribossomas

6 Estrutura geral: a hifa Diferenciação ao longo da hifa Região sub-apical vacúolos redondos (pequenos inicialmente tornando-se maiores nos compartimentos mais velhos; ocupam muito volume, limitando o núcleo e o resto do citoplasma a uma fina camada periférica) ausência de AVC GI, glicogénio V, vacúolo SP, tampão do poro

7 Estrutura geral: a hifa Diferenciação ao longo da hifa Região antiga substâncias de reserva (lípidos) inclusões cristalinas corpos de Woronin aparecem imediatamente atrás de cada septo (densa massa proteica envolvida por uma membrana e servem para tapar os poros septais hifas danificadas, compartimentos velhos ou sob diferenciação) nas zonas ainda mais velhas, os compartimentos podem estar vazios e a parede quebrada por acção de enzimas líticas protoplasma e substâncias de reserva são retirados des outros compartimentos e há mobilização de outras partes do micélio para produzir clamidósporos (estruturas de sobrevivência de parede dupla) Aut, zona de autólise W, parede MW, parede melaninizada L, lípidos corpo de Woronin

8 O micélio é constituído por muitas hifas

9 A hifa como parte de uma colónia Podem surgir ramificações a partir de qualquer ponto atrás do apex; como também crescem, as 1ªs ramificações podem originar ramificações de 2ª ordem Elas divergem umas das outras, dando à colónia o seu aspecto característico CIRCULAR Diferentes estadios no desenvolvimento de uma colónia a partir da germinação de um esporo (a - e). As linhas ponteadas, no centro da colónia, representam finas hifas de anastomose (e)

10 A hifa como parte de uma colónia

11 A hifa como parte de uma colónia Anastomose de duas hifas Nas partes velhas da colónia, quando os nutrientes escasseiam do ambiente, podem surgir muitas ramificações mais estreitas que, em vez de divergirem, crescem em direcção a outras e fundem (anastomose). Isto cria um entrelaçado para a mobilização do protoplasma de modo a produzir, por exemplo, os clamidósporos, ou outras grandes estruturas diferenciadas (a) (b) (c) (d) (a) A hifa superior parou de crescer e a hifa de baixo orienta-se para o topo da outra hifa; (b) 6 min. mais tarde, aparece uma pequena protuberância perto do topo da hifa superior e a hifa inferior orienta-se para ela; (c) apoós 14 min. os topos das hifas entram em contacto; (d) após 32 min. os topos das hifas fundem por quebra localizada das suas paredes, estabelecendo a continuidade dos citoplasmas

12 A hifa como parte de uma colónia A colónia muitas vezes torna-se corada atrás da margem hialina (incolor) pigmentação da hifa por deposição de melanina nas paredes fúngicas ou a cor pode ser devida a pigmentos libertados para o meio de cultura (a cor vermelha de Fusarium) muitas vezes, a cor da colónia é resultado da produção de esporos atrás da margem da colónia porque a parede dos esporos de diversos fungos têm uma pigmentação característica (negra em Aspergillus niger, verde em muitos outros Aspergillus e Penicillium, rosa em Neurospora crassa)

13 Estrutura geral: as leveduras apenas um núcleo organelos citoplasmáticos largo vacúolo divisão por gemulação bud scar com deposição de quitina na célula mãe e a birth scar na célula filha gemulação multipolar (diferentes pontos da célula) vs bipolar (numa ou noutra ponta da célula) (até 100) vs ( ) W, parede Vac, grande vacúolo central M, mitocôndrias, L, lípidos G, aparelho de Golgi ER, retículo endoplasmático V, vesícula SPB, spindle-pole body N, núcleo BS, bud scar

14 A parede dos fungos Funções Protege o protoplasma Determina e mantém a forma da célula fúngica ou hifa (se removermos a parede, assume uma forma esférica) Actua como uma interface entre o fungo e o seu ambiente Protege contra a lise osmótica Actua como um crivo, regulando a passagem de grandes moléculas através dos espaços porosos da parede Se a parede contem pigmentos (melanina), protege as células contra a radiação UV ou enzimas líticas de outros organismos Assume vários papéis fisiológicos: possui locais de ligação para enzimas (invertase, que degrada a sucrose a glucose e frutose) e β-glucosidase (que degrada a celobiose a glucose nas etapas finais da degradação da celulose) e pode ter propriedades antigénicas que medeiam a interacção dos fungos com outros organismos

15 Parede fúngica com quitina

16 A parede dos fungos Os componentes da parede a principal substância estrutural da parede é fornecida por polissacáridos (80% da parede), principalmente glucanos nas hifas, um dos principais componentes da parede, e certamente o mais importante para a integridade estrutural, é a quitina a quitina está muitas vezes ligada a outros constituintes da parede, especialmente polissacáridos como glucano (polímero de glucose) e manano (polímero de manose) as paredes celulares de fungos filamentosos contêm 10-20% de quitina a quitina conta apenas com 1-2% para a parede celular da levedura (quitina nas leveduras é encontrada principalmente em cicatrizes de gemulação e apenas uma pequena fracção (cerca de 2%) do teor de quitina é encontrada nas paredes laterais); a parede celular da levedura é composta principalmente por mananos em vez de glucanos em ambos os tipos de células fúngicas, as moléculas de quitina formam-se em microfibrilhas

17 A parede dos fungos Os componentes da parede uma variedade de proteínas e glicoproteínas contribuem para a função da parede, algumas delas são estruturais, algumas são enzimáticas, e algumas variam as características biológicas e biofísicas da superfície externa da parede (proteínas junto à superfície externa determinam as propriedades de superfície da parede, isto é, se é hidrofóbica ou hidrofílica, ou adesiva, ou antigénica) proteínas raramente constituem mais de 20% do material da parede e, a maioria, são glicoproteínas proteínas podem ser ancoradas na membrana plasmática, covalentemente ligadas aos polissacáridos da parede ou, mais livremente, associadas com a parede a baixa concentração de lípidos e ceras nas paredes de fungos servem, geralmente, para controlar o movimento da água, principalmente para evitar a dissecação

18 30% do peso seco da célula é a parede 25% - β-(1,3) e β-(1,6)-glucanos 25% - mananos 10% - lípidos alguma quitina os elementos proteicos existem predominantemente como um complexo manoproteico

19 A parede dos fungos Os componentes da parede Polímeros fibrilares: Quitina - ligadas a polímeros de N-acetilglucosamina Quitosano (uma forma de quitina pobremente acetilada ou não acetilada) - ligado a polímeros de glucosamina Celulose (Oomicota) Compostos matriciais amorfos: Glucanos Proteínas Lípidos Heteropolímeors de manose, galactose, frutose e xilose Componentes semelhantes a gel: Manoproteínas Glicoproteínas Melaninas Pigmentos

20 A parede dos fungos Os glucanos foram encontrados, em várias paredes das células fúngicas, glucanos com várias ligações químicas, incluindo β-(1,3), β-(1,6), mistura de β-(1,3) com β-(1,4), e α-(1,3) e α-(1,4)-glucanos. No entanto, o β-1,3-glucano serve como o principal elemento estrutural ao qual outros componentes da parede celular estão covalentemente ligados. Como resultado, a síntese de β-(1,3)-glucano é necessária para a formação da parede celular e para o desenvolvimento normal de fungos tal como acontece com a quitina, os polímeros de glucano são formados por complexos enzimáticos na membrana plasmática, sendo o polímero expelido para o espaço extracelular o polímero linear é sintetizado pelo complexo enzimático conhecido como β (1,3)-glucano sintetase o polímero polissacarídico produzido varia até resíduos de glucose torna-se insolúvel à medida que aumenta o grau de polimerização a síntese é vectorial, as novas cadeias de glucano são expulsas para o espaço extracelular (periplásmico) imediatamente adjacente à membrana plasmática. Isto promove a sua integração na parede celular nos pontos de síntese activa da parede os complexos glucano-sintetases, tal como as quitina-sintetases, estão localizados principalmente nas regiões de extensão activa, gemulação, ramificação ou septação

21 A parede dos fungos A quitina a síntese da quitina é da responsabilidade da enzima quitina-sintetase a função principal da quitina-sintetase é a sua contribuição para a extensão das hifas as hifas, na região apical, têm um organelo único, o Spitzenkörper, que é uma acumulação de vesículas, ribossomas e componentes do citoesqueleto as células fúngicas têm dois tipos bem definidos de vesículas: macrovesículas que são vesículas secretoras convencionais dos eucariotas, e que transportam os componentes da matriz da parede celular, tais como glucanos, enzimas extracelulares e glicoproteínas; estas são acompanhadas por uma grande população de microvesículas que carregam a quitina-sintetase. Estas microvesículas (citossomas) têm a capacidade de formar microfibrilhas de quitina in vitro, e tem sido sugerido que in vivo elas transportam quitina-sintetase para a membrana plasmática no apex das hifas e nas posições de desenvolvimento de septos, que são os lugares onde a síntese de quitina está extremamente localizada durante o crescimento activo das hifas vegetativas

22 A parede dos fungos a parede é uma estrutura dinâmica que é modificada: - à medida que amadurece, e/ou - como parte da diferenciação das hifas e/ou - para reagir às mudanças das condições físicas e fisiológicas por definição, a parede é uma matriz extracelular, funcionalmente diferenciada e toda a sua estrutura encontra-se do lado de fora da membrana plasmática; assim, todas as adições à sua estrutura devem ser exportadas através da membrana antes da parede ser reestruturada, e as reacções enzimáticas que ligam os componentes da parede são reacções extracelulares realizadas por enzimas excretadas

23 A parede dos fungos A biossíntese dos componentes da parede

24 Predominância de polissacáridos A parede dos fungos Os componentes da parede Menores quantidades de proteínas Menores quantidades ainda de lípidos O tipo de polissacáridos diferem entre os maiores grupos de fungos A composição da parede não é fixa, varia entre os diferentes grupos de fungos e mesmo nos diferentes estadios do ciclo de vida do fungo Oomicota Filo Componentes fibrilares Celulose; β-(1,3)-β-(1,6)- glucanos Componentes matriciais Glucano Citridiomicota Quitina; glucano Glucano Zigomicota Ascomicota/Fungos Mitospóricos Basidiomicota Quitina; quitosano Quitina; β-(1,3)-β-(1,6)- glucanos Quitina; β-(1,3)-β-(1,6)- glucanos Ácido poliglucorónico; glucoronomanoproteínas α-(1,3)-glucano; galactomanoproteínas α-(1,3)-glucano; xilomanoproteínas Maiores componentes polissacarídicos da parede fúngica