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FUNGOS: biologia, diversidade, importância e classificação 1.

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1 FUNGOS: biologia, diversidade, importância e classificação 1

2 1. Introdução MICOLOGIA = mykes + logos, ou mais corretamente, MICETOLOGIA ( myceto ) Pier Antonio Micheli (1729): Nova Plantarum Genera Cerca de espécies descritas Estimativas: 1,5 milhão de espécies 2

3 * organismos eucarióticos * aclorofilados * apresentando nutrição absortiva * reprodução sexuada ou assexuada * estruturas somáticas (vegetativas filamentosas e ramificadas) * com parede celular Estudos modernos de biologia molecular indicam que: o antigo Reino Fungi era formado por organismos não relacionados 2. Definição 3

4 Micologia: ca. 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 3. Importância 4

5 3.1. Decomposição da matéria orgânica * atividade de maior importância global * principais agentes de decomposição em florestas: - celulolíticos - ligninolíticos * liberação de nutrientes para as plantas 3.2. Destruição de produtos * madeira: postes, estradas de ferro, navios, casas, etc. * outros materiais: tecidos, lentes, discos, etc 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 3. Importância 5

6 6

7 3.1. Decomposição da matéria orgânica * atividade de maior importância global * principais agentes de decomposição em florestas: - celulolíticos - ligninolíticos * liberação de nutrientes para as plantas 3.2. Destruição de produtos * madeira: postes, estradas de ferro, navios, casas, etc. * outros materiais: tecidos, lentes, discos, etc 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 3. Importância 7

8 Claviceps purpurea Esporão do Centeio Bruxas de Salem: os julgamentos em 1692 levaram a várias execuções, e os sintomas indicam que o ergotismo foi o responsável. Sensações de formigamento ou picadas de formigas, distorções na face, paralisias, alucinações, ataques convulsivos e demência. Todos esses sintomas são consistentes com aqueles de vítimas de ergotismo. ( Mary Matossian: "Poisons of the Past", 1991) 8

9 3.4. Antibióticos e outros medicamentos * penicilinas: Penicillium chrysogenum * cefalosporinas: Cephalosporium acremonium * ciclosporina: Cylindrocladium lucidum, Tolypocladium infatum 3.5. Alimentos * cogumelos - cultivados desde o ano 600 na China; a partir de 1650 na França - importante mercado em expansão 3.6. Envenenamentos * Amanita spp. * Fungos de parede 3.7. Produção de alimentos * queijos * salsichas * pão * cerveja Importância3. Importância 9

10 Agaricus bisporus, o champignon de Paris Tuber melanosporum, a trufa negra do Périgord Cogumelos comestíveis 10

11 3.4. Antibióticos e outros medicamentos * penicilina: Penicillium chrysogenum * cefalosporina: Cephalosporium acremonium * ciclosporina: Cylindrocladium lucidum, Tolypocladium infatum * taxol 3.5. Alimentos * cogumelos - cultivados desde o ano 600 na China e a partir de 1650 na França - importante mercado em expansão 3.6. Envenenamentos * Amanita spp. * Fungos de parede 3.7. Produção de alimentos * queijos * salsichas * pão * cerveja 3. Importância 11

12 EUA: Stachybotrys chartarum Problemas de saúde relacionados a casas e edifícios (sick building syndrome) : surto de hemorragia pulmonar em crianças de Cleveland, Ohio, cujas casas tinham esse fungo crescendo nas paredes. Fungos de parede 12

13 3.4. Antibióticos e outros medicamentos * penicilinas: Penicillium chrysogenum * cefalosporinas: Cephalosporium acremonium * ciclosporina: Cylindrocladium lucidum, Tolypocladium infatum * taxol 3.5. Alimentos * cogumelos - cultivados desde o ano 600 na China e a partir de 1650 na França - importante mercado em expansão 3.6. Envenenamentos * Amanita spp. * Fungos de parede 3.7. Produção de alimentos * queijos * salsichas * pão * cerveja 3. Importância 13

14 3.8. Produtos de valor industrial * álcool * ergosterol * cortisona * enzimas: -amilases, renina, celulase, catalase * ácidos orgânicos: fumárico, láctico, cítrico * vitaminas B: leveduras * reguladores de crescimento de plantas: ex. giberelinas * surfactantes 3.9. Doenças de plantas * perdas econômicas e sociais * extinção de espécies em escala regional * controle biológico de ervas daninhas (micoherbicidas) Simbiontes * micorrizas * endófitos * artrópodes * líquens 3. Importância 14

15 Cerca de um milhão de pessoas morreram de fome na Irlanda entre 1846 e 1851, e 2 milhões emigraram no período de , devido às perdas causadas pela "murcha da batatinha" ( Phytophthora infestans ) nas plantações desse país. Murcha da batinha 15

16 3.8. Produtos de valor industrial * álcool * ergosterol * cortisona * enzimas: -amilases, renina, celulase, catalase * ácidos orgânicos: fumárico, láctico, cítrico * vitaminas B: leveduras * reguladores de crescimento de plantas: ex. giberelinas * surfactantes 3.9. Doenças de plantas * perdas econômicas e sociais * extinção de espécies em escala regional * controle biológico de ervas daninhas (micoherbicidas) Simbiontes * micorrizas * endófitos * artrópodes * líquens 3. Importância 16

17 Ectomicorrizas Fungos ectomicorrízicos e detalhes de ectomicorrizas 17

18 Micorrizas arbusculares (endomicorrizas) Detalhe de uma raiz colonizada por um fungo micorrízico vesículo-arbuscular 18

19 Líquens - atividade antibacteriana - veneno para flechas (índios EUA) - corantes (índios EUA) - geléias na Turquia - condimento para pães no Egito - ingrediente de perfumes finos 19

20 3.11. Controle biológico de doenças e pragas * Trichoderma spp. * Penicillium spp. * Arthrobotrys Doenças no homem e animais * pouco agressivos * mais comuns em regiões tropicais * pacientes imunodeprimidos: AIDS, câncer, transplantes ex. Candidíases, criptococose Pneumocystis carinii - pneumonia em aidéticos Alergias * esporos Modelos experimentais * curtos tempos de geração * genomas pequenos * condição haplóide freqüente * esporos sexuais facilmente isoláveis e cultiváveis ex. Neurospora crassa (princípios da hereditariedade) 3. Importância 20

21 Arthrobotrys : parasita de nematóides 21

22 3.11. 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 Alergias * esporos modelos experimentais * curtos tempos de geração * genomas pequenos * condição haplóide freqüente * esporos sexuais facilmente isoláveis e cultiváveis ex. Neurospora crassa (princípios da hereditariedade) 3. Importância 22

23 Blastomicose 23

24 3.11. Controle biológico de doenças e pragas * Trichoderma spp. * Penicillium spp. * Arthrobotrys Doenças no homem e animais * pouco agressivos * mais comuns em regiões tropicais * pacientes imunodeprimidos: AIDS, câncer, transplantes ex. Candidíases, criptococose, blastomicose Pneumocystis carinii - pneumonia em aidéticos Alergias * esporos Modelos experimentais * curtos tempos de geração * genomas pequenos * condição haplóide freqüente * esporos sexuais facilmente isoláveis e cultiváveis ex. Neurospora crassa (princípios da hereditariedade) 3. Importância 24

25 Alergias Esporos 25

26 3.11. Controle biológico de doenças e pragas * Trichoderma spp. * Penicillium spp. * Arthrobotrys Doenças no homem e animais * pouco agressivos * mais comuns em regiões tropicais * pacientes imunodeprimidos: AIDS, câncer, transplantes ex. Candidíases, criptococose, blastomicose Pneumocystis carinii - pneumonia em aidéticos Alergias * esporos Modelos experimentais * curtos tempos de geração * genomas pequenos * condição haplóide freqüente * esporos sexuais facilmente isoláveis e cultiváveis ex. Neurospora crassa (princípios da hereditariedade) 3. Importância 26

27 4. Características gerais 4.1. Nutrição absortiva * enzimas extracelulares (exoenzimas) * quebra de diferentes moléculas insolúveis: - carboidratos - lipídeos * grande variedade de produtos metabolizados * necessidade de água livre: difusão 4.2. Temperaturas de crescimento * ótima: 25-30ºC * mínima: 10ºC * máxima: 40ºC algumas espécies termófilas (> 50ºC) e psicrófilas (< 0ºC) 4.3. pH:

28 4.4. Oxigênio * aeróbios (maioria) * anaeróbios facultativos: respiração e fermentação * anaeróbios obrigatórios: fermentativos obrigatórios 4.5. Luz * desnecessária para o crescimento somático * pode ser importante para indução de estruturas reprodutivas * orientação dos esporóforos para descarga dos esporos 4.6. Modo de vida os fungos são organismos quimiorganotróficos: * saprófitas * parasitas * simbiontes * predadores 4. Características gerais 28

29 4.7. Estrutura somática * hifas: filamentos tubulares ramificados, com crescimento apical micélio * leveduras: sem micélio * dimórficos 4.8. Septo * hifas septadas: micélio apocítico e micélio diplocítico * hifas asseptadas: micélio cenocítico 4. Características gerais 29

30 Micélio Fonte: D.A. Klein and M.W. Paschke. Filamentous Fungi: The Indeterminate Lifestyle and Microbial Ecology. Microbial Ecology,

31 4.7. Estrutura somática * hifas: filamentos tubulares ramificados, com crescimento apical micélio * leveduras: sem micélio * dimórficos 4.8. Septo * hifas septadas: micélio apocítico e micélio diplocítico * hifas asseptadas: micélio cenocítico 4. Características gerais 31

32 Leveduras Candida albicans Saccharomyces cerevisiae 32

33 4.7. Estrutura somática * hifas: filamentos tubulares ramificados, com crescimento apical micélio * leveduras: sem micélio * dimórficos: patógenos do homem - hifas: fora do hospedeiro - leveduras: dentro do hospedeiro 4.8. Septo * hifas septadas: micélio apocítico e micélio diplocítico * hifas asseptadas: micélio cenocítico 4. Características gerais 33

34 Septo simples de um ascomiceto mostrando a passagem de um núcleo Micélio apocítico 34

35 Doliporo de basidiomicetos Micélio diplocítico de basidiomicetos Micélio diplocítico Parentossoma 35

36 4.9. 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 4. Características gerais 36

37 4.11. Organelas * núcleos: pequenos e muito maleáveis * mitocôndrias: forma de bastonetes com cristas achatadas * ribossomos * retículo endoplasmático * complexo de Golgi * citoesqueleto: tubulina e actina (?) * vacúolos 4. Características gerais 37

38 5. Reprodução 5.1. Reprodução assexuada (somática) * sem cariogamia * esporos produzidos mitoticamente * fragamentação de hifas * gemulação ocorre com mais frequência (várias vezes/estação) gerando maior número de indivíduos quantidade x variabilidade 38

39 5. Reprodução 39

40 5. Reprodução assexuada esporangiósporos esporângio esporangiósporos 40

41 5. Reprodução assexuada conídios conidióforo Aspergillus niger conídios 41

42 5. Reprodução assexuada zoósporos Zoosporângio 42

43 5. Reprodução sexuada 5.2. Reprodução sexuada * esporos * formação, ou não, de estruturas especializadas * plasmogamiacariogamia haplóide diplóide 43 Plasmogamia = fusão de gametas Cariogamia = fusão de núcleos

44 5. Reprodução sexuada Zigósporos de Zygomycota 44

45 5. Reprodução sexuada Asco com ascósporos ascósporo 45

46 5. Reprodução sexuada basidiósporos 46

47 6. Classificação Reino Fungi atual (com base nos estudos moleculares de Woese, 1977): grupo monofilético * sequência do rDNA 47

48 Fungi Animais Plantas Stramenopila Algas vermelhas Dictyostelium Amoeboflagelados Euglenoides Physarum Heterolobosa Amitochondriados Procariotos Plasmodiophora? basidiomicetos ascomicetos zigomicetos quitrídios dictiostelídeos fungos gelatinosos Árvore mostrando a polifilia dos organismos considerados fungos, baseando-se primariamente em análises de sequências da sub- unidade 18s do rDNA (Adaptado de Alexopoulos, Mims & Blackwell, 1995) oomicetos hifoquitrídios labirintulídios diatomáceas algas marrons etc. fungos gelatinosos acrasídios fungos gelatinosos plasmodiais 48

49 Reino Fungi Grupo irmão dos animais Principais características * parede celular de quitina * micélio bem desenvolvido em quase todos os grupos * reservas de glicogênio, trealose e manitol * esteróis: ergosterol 49

50 Filo Chytridiomycota Linhagem divergente precoce dos Fungos 50

51 Filo Chytridiomycota Esporos com flagelos simples (chicote) 51

52 Filo Chytridiomycota Habitat * águas doces e salgadas (estuários) * solo * trato digestivo de mamíferos herbívoros Modo de vida * saprófitas: invasores primários de matéria orgânica * parasitas: - plantas: - vetores de vírus de plantas - insetos: Coelomyces, Catenaria anguillulae * simbiontes: quítridios anaeróbios do rúmen (auxiliam na degradação de fibras) Com cerca de 100 gêneros e 1000 espécies descritas 52

53 Filo Chytridiomycota 53

54 Filo Zygomycota Zygomycetes Trichomycetes: associados obrigatoriamente a artrópodes Zygomycetes: classe mais importante produção de um esporo de resistência, o zigósporo (Gr. zygos = gema + spora = semente, esporo) O zigósporo se desenvolve dentro de um zigosporângio: fusão de gametângios = zigosporângio zigósporo 54

55 Filo Zygomycota Micélio cenocítico, abundante Esporos assexuais imóveis: esporangiósporos Parede celular de quitina, quitosana e ácido poliglucurônico Habitat * solo * plantas, cogumelos * animais; invertebrados e vertebrados Modo de vida * saprófitas * parasitas: facultativos ou obrigatórios de animais, plantas, fungos, insetos, algas * simbiontes: formando micorrizas arbusculares em plantas 55

56 Filo Zygomycota Reprodução no gênero Mucor 56

57 Filo Ascomycota Grupo complexo e diversificado, com mais de espécies Características gerais * micélio septado (apocítico) * septos com poros simples, fechados pelos corpos de Woronin ou outras organelas septais * estágio dicariótico * estruturas pletenquimatosas associadas à produção de esporos * parede celular: quitina e -1,3-glucanos * presença de ascas: estruturas contendo ascósporos 57

58 Septo simples de um ascomiceto mostrando a passagem de um núcleo Micélio apocítico 58

59 Filo Ascomycota Ascas com ascósporos 59

60 Filo Ascomycota Habitat: extremamente variado * solo * água * plantas * animais Modo de vida * saprófitas: decompondo os mais diferentes tipos de materiais: excrementos, madeira, folhas, fermentativos * parasitas: plantas (os mais importantes), insetos (CB), peixes * simbiontes: líquens, ectomicorrizas Importância: * produção de antibióticos ( Penicillium chrysogenum ) * doenças: plantas, animais ( Pneumocystis carinii ) * micotoxinas ( Aspergillus spp.) * espécies comestíveis de alto valor: trufas 60

61 Filo Ascomycota 61

62 Filo Ascomycota Reprodução: Assexual * fissão binária ou gemulação: leveduras * fragmentação * formação de esporos assexuais: conídios Sexual * formação de ascósporos no interior de ascas * fusão de gametas iguais: leveduras * ocorrência de órgãos sexuais especializados - fusão de gametas diferentes: anterídio e ascogônio * formação de ascocarpos 62

63 Filo Ascomycota Gemulação em leveduras 63

64 Filo Ascomycota Cultura de Penicillium chrisogenum mostrando seu efeito inibidor (a); conidióforo do fungo com conídios (esporos) 64

65 Filo Ascomycota 65

66 Mais de espécies descritas Grupo grande e diverso, incluindo desde espécies microscópicas até aquelas visíveis a olho nu Filo Basidiomycota 66

67 Filo Basidiomycota Características gerais: * esporos sexuais externos: basidiósporos, produzidos em basídios * micélio bem desenvolvido e septado * presença frequente de rizomorfas * septos do tipo dolipore na maioria das espécies exceto Telyomycetes: poro simples com oclusão 67

68 Filo Basidiomycota 68

69 Filo Basidiomycota Fíbulas 69

70 Filo Basidiomycota 70

71 Filo Basidiomycota Habitat: fungos essencialmente terrestres * solo * plantas * animais * madeira Importância * comestíveis * venenosos * produtos secundários: aromas Modo de vida * decompositores: principais agentes de decomposição de celulose e lignina * simbiontes: ectomicorrizas * patógenos: principalmente de plantas (ferrugens, carvões) 71

72 Filo Basidiomycota Reprodução * sexual: -através da produção de basidiósporos em basídios * assexual - conídios (imperfeitos) - gemulação (leveduras) - fragmentação de hifas 72


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