Fungos Biologia IV Profa. Ilana L. B. C. Camargo 1 Fungos Grupo grande diverso e amplamente disseminado de organismos (bolores, cogumelos e leveduras); Cerca de 100.000 espécies descritas e estima-se existir até 1,5 milhões de espécies; Grupo filogeneticamente distinto de outros organismos, sendo relacionados de forma mais estreita aos animais; Habitats diversos: aquáticos (doce ou salgada) e terrestes (maioria); Habitam o solo e a matéria vegetal morta; 1
Árvore filogenética da vida, definida a partir de comparações entre sequências de RNA ribossomal. 3 Árvore filogenética de Eukarya baseada em análise comparativa de sequências de RNA ribossomômicos18s. 2
Shimeji Fungos o Micologia: ramo da microbiologia que estuda os fungos. o > 100 mil espécies conhecidas, ~ 200 sp patógenos do homem e outros animais. o Bolores e cogumelos (filamentosos), leveduras (unicelulares) o Bolores limosos: eucariotos que tem similaridade fenotípica com protozoários e fungos. São classificados como Protistas!! 3
Fungos Quimiorganotrófico - usam compostos orgânicos (C+H) como fonte de energia Maioria aeróbia Alimentam-se por meio de enzimas extracelulares que digerem compostos orgânicos complexos, como polissacarídeos ou proteínas, em seus componentes monoméricos que são captados pelas células Reciclam a matéria orgânica não viva e viva Fungos Importante atividade ecológica dos fungos Basideomicetos decomposição de madeira, papel, tecido e outros derivados Utilizam celulose e lignina como fontes de carbonos e energia Rigidez Polímero complexo, no qual os blocos constituintes são compostos fenólicos Fungo da podridão da madeira decompõe a lignina em plantas http://www.repileite.com.br/profiles/blogs/consideracoes-sobre-qualidade-de-planta-forrageira 4
Fungos Crescem em extremos ambientais com baixo ph e temperatura elevada (até 62 C) Facilidade de dispersão dos esporos fúngicos Contaminantes comuns em alimentos, meios de cultura e superfícies em geral. ágar Sabouraud é o meio recomendado para o cultivo, isolamento e identificação de fungos patogênicos e leveduras. O ótimo crescimento dos fungos se deve às altas concentrações de carboidratos. O meio não dispõe de inibidores de microbiota acompanhante, mas agentes inibidores podem ser adicionados. Os inibidores mais utilizados em associação com o ágar Sabouraud são: ciclohexemida (500mg/L), penicilina (20.000UI/L), estreptomicina (40mg/L), cloranfenicol (40mg/L). Para a detecção de leveduras, adicionar 40mg/L de neomicina e 20.000UI/L de penicilina. O ph do meio, levemente ácido, inibe o desenvolvimento de algumas bactérias e de algumas espécies de fungos. O período de incubação deste ágar é de no mínimo 3 dias a 25ºC. O ágar Sabouraud glicose é o meio adequado para o isolamento dermatófitos; Ágar Sabouraud com cloranfenicol é o meio usado quando se deseja inibir o crescimento bacteriano e realizar a contagem de fungos. 5
ágar Sabouraud Fungos - Caracterísitcas Fungos filamentosos Leveduras Multicelular com rede de filamentos chamada de hifas; Hifas paredes celulares tubulares que envolvem a membrana citoplasmática Cada filamento de hifa cresce a partir da extremidade, por meio da extensão da célula terminal Conjunto de hifas = micélio ou bolor observação a olho nú 6
Fungos - Caracterísitcas Formação de hifas Septadas Não septadas (Cenocíticas) Vários núcleos! Esporo tubo Hifa germinativo Micélio Composição parede: Quitina (polímero de N-acetilglicosamina) disposta nas paredes como feixes microfibrilares para formar uma parede de estrutura grossa e resistente. Outros polissacarídeos, como mananas e galactomananas ou mesmo a celulose, podem substituir ou complementar a quitina na parede celular de alguns fungos. Normalmente 80 a 90% de polissacarídeos, com somente uma pequena quantidade de proteínas, lipídeos, polifosfatos e íons inorgânicos formando a matriz de cimentação da parede. Fungos - Caracterísitcas Hifas aéreas e vegetativas Os conídios são esporos assexuados podem ter pigmento negro, verde, vermelho, amarelo ou marrom Hifas aéreas podem conter esporos assexuais frequentemente pigmentados chamados de conídeos Aspecto pulverulento Atua na dispersão do fungo 7
Fungos - Caracterísitcas Diagrama do ciclo de vida assexual de um bolor. Fotos: MEV e MO de Penicillium sp; placa com colônia de Penicillium notatum. Fungos - Caracterísitcas Alguns com estruturas reprodutivas macroscópicas Corpos de frutificação (cogumelos ou puff balls) Liberam milhões de esporos que são disseminados pelo vento água, ou animais para novos habitats e então podem germinar http://taleesbrisola.blogspot.com.br/2011/03/1-estrutura-reprodutora-e-o-corpo-da.html 8
Fungos - Caracterísitcas Leveduras células únicas crescimento por brotamento Levedura Saccharomyces cerevisae. Foto superior: MEV, mostrando uma célula com broto e outra com a cicatriz do broto. Foto ao centro: MO de uma célula em brotamento. 9
Fungos Dimórficos Fungos Dimórficos Blastomyces dermatitidis 10
Fungos Dimórficos Características e Adaptações nutricionais o Parede celular: 80-90% polissacarídeo, mais proteínas, lipídeos, polifosfatos e íons orgânicos. o Quitina: polissacarídeos mais comum. É um polímero derivado da N-acetilglicosamina. Outros: mananas, galactosanas e quitosanas. o Membrana plasmática: Ergosterol (substitui o colesterol das MP de eucariotos superiores). o Quimiorganotróficos - usam compostos orgânicos (C+H) como fonte de energia 11
Características e Adaptações nutricionais o ph ótimo de crescimento ~ 5,0; alguns crescem até 62 o C. o Maioria aeróbia. Leveduras anaeróbia facultativa. o Resistentes à pressão osmótica crescem em [ ] altas de açúcar ou sal. o Metabolizam carboidratos complexos (p.e., lignina). o Podem também crescer sobre substâncias com baixo grau de umidade. o Necessitam de menos nitrogênio para crescimento equivalente ao das bactérias o Formam esporos sexuais e assexuais (relacionados com reprodução) Não exibem extrema tolerância e longevidade Auxiliam na identificação!! Ciclo de vida reprodução Maioria por reprodução assexuada antigamente chamados de Deuteromicetos ou fungos imperfeitos Reprodução sexual fungos perfeitos Com a sistemática molecular esta classificação deixou de ser amplamente utilizada http://dc281.4shared.com/doc/3xcegaig/preview.html 12
Ciclo de vida - reprodução assexual Hifas filamentosas Crescimento e dispersão Brotamento Divisão celular simples Conídeos Esporos assexuais Ciclo de vida - reprodução assexual Esporos assexuais formados pelas hifas de um organismo por mitose e divisão celular (não envolve a meiose ou fusão de gametas). Germinam e tornam-se organismos geneticamente idênticos ao parental Esporos sexuais desenvolvem-se a partir da fusão de gametas unicelulares ou hifas especializadas chamadas de gametângios Esporos sexuais podem se originar pela fusão de duas células haplóides originando uma célula diplóide que então sofre meiose e mitose originando esporos haplóides individuais. São produzidos menos frequentemente. Germinam e apresentam características de ambos os parentais MENOS RESISTENTES AO CALOR QUE OS ENDÓSPOROS BACTERIANOS 13
Ciclo de vida - reprodução assexual Diagrama do ciclo de vida assexual de um bolor. Fotos: MEV e MO de Penicillium sp; placa com colônia de Penicillium notatum. Ciclo de vida reprodução sexual Plasmogamia: Citoplasma de 2 micélios próximos fundem-se. Os micélios formados pelas hifas de fungos sexualmente compatíveis unem-se de modo que uma hifa é denominada hifa(+) e outra hifa(-). As hifas ao se unirem formam um corpo de frutificação sobre o solo denominado zigósporo que tem dois núcleos haplóides no qual se unem formando um diplóide. Essa junção cariótica denomina-se cariogamia. Há a formação do esporângio que libera esporos 14
Ciclo de vida reprodução sexual e assexual Ciclo de vida esporos Esporos produzidos: No interior de sacos fechados (Ascos) são chamados de ascósporos Na extremidade de uma estrutura claviforme (Basídeo) é chamado de basidiósporos 15
Ciclo de vida reprodução sexual e assexual Ciclo de vida reprodução sexual e assexual 16
Filogenia dos fungos baseada no RNAr 18S Quitridiomicetos Zigomicetos Glomeromicetos Ascomicetos Basidiomicetos Filogenia dos fungos Árvore filogenética baseada no sequenciamento do gene do rrna18s Basidiomicetos Ascomicetos Glomeromicetos Zigomicetos Quitridiomicetos Animais Compartilham com os animais um ancestral comum mais recente do que com qualquer outro grupo de organismos eucarióticos Grupos irmãos que divergiram há ~1,5 bilhões de anos Linhagem mais antiga = quitridiomicetos com esporos flagelados Ausência de flagelos na maioria dos fungos indica que a motilidade é uma característica que foi perdida em épocas diferentes nas várias linhagens fúngicas http://cnx.org/contents/db89c8f8-a27c-4685-ad2a-19d11a2a7e2e@19.2:72 17
Quitridiomicetos Principais Gêneros: Allomyces de vida livre Batrachochytrium quitridiomicose em sapos Denominação refere-se à estrutura do corpo de frutificação ( pequeno pote ) que tem zoósporos (esporos móveis com flagelos) Comumente encontrados em água doce e solos úmidos; Células únicas ou formam colônias com hifas Ao infectar a pele do sapo, impede a respiração Casusa morte!! Zigomicetos Principais Gêneros: Rhizopus Encephalitozoon fungo parasita desprovido de organelas! Papel de deterioração de alimentos Comumente encontrados em solo e em matéria vegetal em decomposição; Todos são cenocíticos; Todos formam zigósporos http://www.britannica.com/ebchecked/media/37096/rhizopus-stolonifer-a-species-of-bread-mold-produces-sporangia-that 18
Glomeromicetos Grupo pequeno de fungos com grande importância ecológica Cerca de 160 espécies conhecidas Formam endomicorrizas / micorrizas arbusculares na maioria com raízes de plantas herbáceas VER MICORRIZAS no final da aula!!! No papel de simbiontes de plantas, desempenharam importante papel na capacidade de plantas vasculares primitivas colonizarem o solo. Nenhum foi cultivado independente de uma planta; Reprodução assexuada; Morfologia cenocítica. Ascomicetos Conidióforo Conídios Ascomycetes constituem um grupo grande e altamente diverso de fungos, que variam desde espécies unicelulares, como a levedura de padaria Saccharomyces, até as espécies que crescem na forma de filamentos, como o bolor comum Aspergillus. Representantes: em ambientes aquáticos e terrestres, recebe essa denominação em virtude da produção de ascos, células onde dois núcleos haploides, provenientes de diferentes tipos de linhagens sexuais, unem-se para formar o núcleo diploide que eventualmente sofre meiose originando os ascósporos haploides. Em adição aos ascósporos, os ascomicetos reproduzem-se assexuadamente pela produção de conídios que se formam por mitose nas extremidades de hifas especializadas, denominadas conidióforos 19
Ascomicetos Principais gêneros: Saccharomyces Candida Neurospora Leveduras ou filamentosos https://web.stanford.edu/group/neurospora/photoseriesintrogif/singleslides/slide10.html Ascomicetos Ambientes aquáticos ou terrestres Produzem ascos células onde dois núcleos haplóides de acasalamentos distintos formam um núcleo diploide o qual sofre meiose originando ascósporos haplóides Em alguns ascomicetos, os ascos são formados por mitose nas extremidades de hifas especializadas conidióforos. Papel ecológico decomposição de matéria vegetal morta alguns formam ectomicorrizas com árvores florestais vários fazem simbioses em líquens 20
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Células haploides de linhagem sexuada (análogos aos gametas femininos e masculinos) Privação nutricional Basidiomicetos Principais Gêneros: Agaricus - comestível Amanita venenoso!!! Grande grupo com mais de 30.000 espécies descritas Muitos correspondem aos reconhecidos Cogumelos Comestíveis Agaricus Venenosos Amanita 22
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Ciclo de vida Ciclo de vida de um cogumelo típico (repr. sexual) Corpo de frutificação Fotos: Amanita muscaria Importância econômica de leveduras 24
Simbioses fúngicas Simbioses fúngicas A maioria das plantas depende dos fungos para facilitar sua captação de minerais a partir do solo Líquens Micorrizas Fungos + cianobactérias ou algas verdes Fungos + raízes de plantas 25
Liquens Combinação de alga verde (ou cianobactéria) com fungos; Relação mutualística Quando crescem separados são muito diferentes e podem habitar áreas onde nem fungos ou algas sozinhos poderiam sobreviver sozinhos. Secretam ácidos orgânicos que desgastam as rochas Crescimento lento Telhados, árvores, estruturas de cimento Liquens Fotomicrografia de uma seção transversal de um líquen. 52 26
Liquens 3 caracterísitcas morfológicas: 1. Liquens crustosos crescidos encrustados; 2. Liquens foliosos - parecidos com folhas; 3. Liuens fruticosos projeções do tipo dedos Liquens (a) (b) (c) Liquens. (a) liquen folhoso, (b) Calpoplaca crenularia, (c) Usnea sp crescendo em um galho de uma árvore, (d) Cladonia sp. (d) 54 27
Liquens Importância Econômica Os liquens produzem ácidos que degradam rochas e ajudam na formação do solo, tornando-se organismos pioneiros em diversos ambientes. Esses ácidos também possuem ação citotóxica e antibiótica. Quando a associação é com uma cianobactéria, os liquens são fixadores de nitrogênio, sendo importantes fontes de nitrogênio para o solo. Os liquens são extremamente sensíveis à poluição, sobrevivendo de bioindicadores de poluição, podendo indicar a qualidade do ar e até quantidade de metais pesados em áreas industriais. Algumas espécies são comestíveis, servindo de alimento para muitos animais. Micorrizas Micorriza ou Micorrhyzum Associação mutualística do tipo simbiótico, existente entre certos fungos e raízes de algumas plantas. Formam-se quando as hifas de um fungo invadem as raízes de uma planta. As hifas vão auxiliar as raízes da planta na função de absorção de água e sais minerais do solo, já que aumentam a superficie de absorção ou rizosfera. Deste modo as plantas podem absorver mais água e adaptar-se a climas mais secos. Os fungos, como "pagamento" dos seus serviços, recebem da planta os fotoassimilados (carboidratos), que necessitam para a sua sobrevivência e que não conseguem sintetizar, pois não possuem clorofila. 28
Micorrizas Micorrizas. (a) Raiz do pinheiro Pinus rigida que apresenta uma típica ectomicorriza, com rizomorfos do fungo Thelophora terrestris. (b) Muda de Pinus contorta (um tipo de pinheiro), que revela o extenso desenvolvimento do micélio de absorção de seu fungo associado, Suillus bovinus. Este cresce a partir das raízes da ectomicorriza, originando uma formação em leque responsável pela captação de nutrientes presentes no solo. 57 Micorrizas Mudas de seis meses de pinheiro de Monterey (Pinus radiata) crescendo em solo de pradarias: à esquerda, desprovida de micorriza; à direita, com micorriza. 58 29
Classificação morfológica da colônia 30 milhões de organismos vivos 10% foram descobertos, menos ainda Ilana Camargo foram classificados e identificados É difícil determinar o número exato de microrganismo em um local!!! Nem todos os microrganismos crescem em meios de cultura!!! Nem todos os microrganismos crescem no mesmo meio de cultura!!! 30
Bibliografia -Madigan et al., Microbiologia de Brock. Ed. ArtMed, Porto Alegre, 14ª ed., 2016. (Capítulo 17 Fungos (Parte IV); Cap. 27-Parte III) 61 31