METABOLISMO DOS FUNGOS

Transcrição

1 METABOLISMO DOS FUNGOS Os fungos são microrganismos heterotróficos e, em sua maioria, aeróbios obrigatórios. No entanto, certas leveduras fermentadoras, aeróbias facultativas, se desenvolvem em ambientes com pouco oxigênio ou mesmo na ausência deste elemento. Exemplo Saccharomices cerevisiae fermenta a sacarose até etanol, fermentação de primeira geração. A produção economicamente viável de etanol de segunda geração presente no bagaço de cana-de-açúcar, depende principalmente de microrganismos capazes de fermentar a xilose, sendo o principal açúcar presente na fração hemicelulósica. A levedura Saccharomyces cerevisiae, não pode utilizar a xilose, uma vez que não possui transportador específico e os genes do metabolismo são expressos em baixos níveis. Neste sentido, as leveduras Spathaspora arborariae, Spathaspora passalidarum e Sheffersomyces stipitis, tornam-se promissoras para a fermentação industrial de hidrolisados lignocelulósicos, por naturalmente converterem de maneira eficiente xilose em etanol.

2 Os fungos podem germinar, ainda que lentamente, em atmosfera de reduzida quantidade de oxigênio. O crescimento vegetativo e a reprodução assexuada ocorrem nessas condições, enquanto a reprodução sexuada se efetua apenas em atmosfera rica em oxigênio. Obtenção de energia Em condições aeróbicas, a via da hexose monofosfato é a responsável por 30% da glicólise (quebra da glicose). Sob condições anaeróbicas, a via clássica, usada pela maioria das leveduras, é a de Embden-Meyerhof, que resulta na formação de piruvato. Algumas leveduras, como o Saccharomyces cerevisiae fazem o processo de fermentação alcoólica de grande importância industrial, na fabricação de bebidas e na panificação. Obtenção de nutrientes Os fungos produzem enzimas como lipases, invertases, lactases, proteinases, amilases etc., que hidrolisam o substrato tornando-o assimilável. Alguns substratos podem induzir a formação de enzimas degradativas; há fungos que hidrolisam substâncias orgânicas

3 mais complexas (quitina, osso, couro, inclusive materiais plásticos). Nutrição Muitas espécies fúngicas podem se desenvolver em meios mínimos, contendo amônia ou nitritos, como As substâncias orgânicas, de preferência, são carboidratos simples como D-glicose e sais minerais como sulfatos e fosfatos. Oligoelementos (ferro, zinco, manganês, cobre, molibdênio e cálcio) são exigidos em pequenas quantidades. Alguns fungos requerem fatores de crescimento, que não conseguem sintetizar, em especial, vitaminas (tiamina, biotina, riboflavina, ácido pantotênico, etc). Os fungos, como todos os seres vivos, necessitam de água para o seu desenvolvimento. Alguns são halofílicos, crescendo em ambiente com elevada concentração de sal. Requisitos ambientais A)TEPERATURA A temperatura de crescimento abrange uma larga faixa, havendo espécies psicrófilas, mesófilas e termófilas. Os fungos de importância médica (patogênicos), em geral, são mesófilos, apresentando temperatura ótima, entre 20 e 30 C.

4 Os fungos podem ter morfologia diferente, segundo as condições nutricionais e a temperatura de seu desenvolvimento. Este fenômeno de variação morfológica mais importante em micologia médica é o dimorfismo, que se expressa por um crescimento micelial entre 22 e 28 C e leveduriforme entre 35 C e 37 C. Em geral, essas formas são reversíveis. A fase micelial (M) ou saprofítica é a forma infectante e está presente no solo, nas plantas etc. A fase leveduriforme ou parasitaria é encontrada nos tecidos. Este fenômeno é conhecido como dimorfismo fúngico ocorre entre fungos de importância médica, como Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitidis, Paracoccidioides brasiliensis, Sporothrix schenckii. Paracoccidioides brasiliensis micélio levedura 23ºC 37ºC Na Candida albicans a forma saprofítica infectante é a leveduriforme e a forma parasitária, isolada dos tecidos, é a micelial.

5 Cândida leveduriforme Cândida micelial Em laboratório, é possível reproduzir o dimorfismo mediante variações de temperatura de incubação, de tensão de O2 e de meios de cultura específicos. B) ph Ainda que o ph mais favorável ao desenvolvimento dos fungos esteja entre 5, 6 e 7, a maioria dos fungos tolera amplas variações de ph. Os fungos filamentosos podem crescer na faixa entre 1,5 e 11, mas as leveduras não toleram ph alcalino. Muitas vezes, a pigmentação dos fungos está relacionada com o ph do substrato. Os meios com ph entre 5 e 6, com elevadas concentrações de açúcar, alta pressão osmótica, tais como geléias, favorecem o desenvolvimento dos fungos nas porções em contato com o ar. O crescimento dos fungos é mais lento que o das bactérias e suas culturas precisam, em média, de 7 a 15 dias, ou mais de incubação. C) Luz Muitas espécies fúngicas exigem luz para seu desenvolvimento; outras são por ela inibidos e outras ainda

6 mostram-se indiferentes a este agente. Em geral, a luz solar direta, devido à radiação ultravioleta, é elemento fungicida. D) Metabólitos Por diferentes processos, os fungos podem elaborar vários metabólitos, como antibióticos, dos quais a penicilina é o mais conhecido e micotoxinas, como aflatoxinas, que Ihes conferem vantagens seletivas. Com a finalidade de evitar o desenvolvimento bacteriano, que pode inibir ou se sobrepor ao do fungo, é necessário incorporar aos meios de cultura, antibacterianos de largo espectro, como o cloranfenicol. Também pode ser acrescentado a ciclohexamida para diminuir o crescimento de fungos saprófitas contaminantes, de cultivos de fungos patogênicos.

7 Fungo poderia sintetizar álcool a partir de celulose Compreensão do metabolismo de glicose abre portas para modificação genética. Similaridades e diferenças no metabolismo de carboidratos de dois microrganismos (os fungos Trichoderma reesei e Saccharomyces cerevisiae) foram identificadas por pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) e podem levar à produção de álcool a partir da celulose -- o componente principal da parede celular de vegetais. O T. reesei (esq.) é um fungo filamentoso multicelular que degrada celulose; A S. cerevisiae (dir.) é um fungo unicelular que produz álcool em meios ricos em glicose O estudo concluiu que esses microrganismos apresentam o mesmo sistema metabólico para o consumo de glicose, mas suas formas de ativação são diferentes.

8 A levedura Saccharomyces cerevisiae, fungo unicelular presente em fermentos biológicos, produz álcool etílico quando há alta concentração de glicose no ambiente. Se ela for baixa, no entanto, haverá formação de gás carbônico e água. Já o fungo multicelular Trichoderma reesei encontrado no solo sempre produz gás carbônico e água a partir de glicose, e é capaz de secretar celulases, enzimas que convertem a celulose em várias moléculas de glicose. Os resultados da pesquisa abrem as portas para modificações genéticas do T. reesei que possam torná-lo capaz de produzir álcool etílico. Como esse fungo consegue degradar celulose, o álcool poderia ser produzido a partir de materiais ricos nesse composto, como o bagaço da cana ou o resíduo urbano de papel. Diversos grupos de pesquisa em todo o mundo buscam fontes alternativas de combustíveis menos poluentes e de baixo custo. Outras tentativas de obter álcool a partir de celulose já fracassaram devido à inviabilidade econômica. Produzir uma cepa de T. reesei geneticamente modificada e capaz de transformar celulose em álcool requer mais pesquisas. "Restam ainda etapas a serem vencidas para que os resultados deixem a escala laboratorial e possam ser aplicados à indústria".