FUNGOS: Características Gerais e Importância

1. FUNGOS: Características Gerais e Importância Pelczar, Pg. 258-271 Nogueira & Silva-Filho, Pg. 65-85 OBS: A parte de classificação de fungos ver slides 19-29

2. 1. Introdução MICOLOGIA = mykes + logos, ou mais corretamente, MICETOLOGIA (myceto) Primeiro relato: Pier’ Antonio Micheli (1729): documento Nova Plantarum Genera Atualmente são descritas cerca de 105.000 espécies Estimativas: 1,5 milhão de espécies

3. 2. Fungos: Definição * organismos eucarióticos * aclorofilados * apresentando nutrição absortiva (heterotróficos) * reprodução sexuada ou assexuada * Apresenta parede celular * estruturas somáticas (unicelulares, vegetativas filamentosas e ramificadas)

4. Hifas Unicelulares Micélio

5. 3. Características Gerais 3.1. Nutrição absortiva * enzimas extracelulares (exoenzimas) * quebra de diferentes moléculas insolúveis: - carboidratos - lipídeos * grande variedade de produtos metabolizados * necessidade de água livre: difusão 3.2. Temperaturas de crescimento * ótima: 25-30ºC * mínima: 10ºC * máxima: 40ºC algumas espécies termófilas (> 50ºC) e psicrófilas (< 0ºC) 3.3. pH: 4-7

6. 3. Características Gerais 3.4. Oxigênio * aeróbios (maioria) * anaeróbios facultativos: respiração e fermentação * anaeróbios obrigatórios: fermentativos obrigatórios 3.5. Luz * desnecessária para o crescimento somático * pode ser importante para indução de estruturas reprodutivas * orientação dos esporóforos para descarga dos esporos 3.6. Modo de vida os fungos são organismos quimiorganotróficos: * saprófitas * parasitas * simbiontes * predadores

7. 3. Características Gerais 3.7. Estrutura somática * hifas: filamentos tubulares ramificados, com crescimento apical micélio Fonte: D.A. Klein and M.W. Paschke. Filamentous Fungi: The Indeterminate Lifestyle and Microbial Ecology. Microbial Ecology, 2004

8. 3. Características Gerais 3.7. Estrutura somática * leveduras: sem micélio ou dimórficas Saccharomyces cerevisiae Candida albicans

9. 3. Características Gerais 3.8. Septo * hifas septadas * hifas desprovidas de septos: micélio cenocítico Hifa septada Hifa cenocítica

10. 3. Características Gerais 3.9. Diferenciação de Hifas

11. 3. Características Gerais 3.10. 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 (mas tem ergosterol)

12. 3. Características Gerais 3.11. Organelas * núcleos: pequenos e muito maleáveis * mitocôndrias: forma de bastonetes com cristas achatadas * ribossomos * retículo endoplasmático * complexo de Golgi * citoesqueleto: tubulina e actina (?) * vacúolos

13. 4. Reprodução a) Reprodução assexuada: Ocorre com mais frequência (várias vezes numa estação) Maior número de indivíduos (mas menor variabilidade genética) * esporos assexuais (produzidos mitoticamente: geneticamente iguais) * fragmentação de hifas * gemulação

14. 4. Reprodução Assexuada Tipos de esporos assexuais: - esporangiósporos: esporos internos produzidos por mitose em esporângios esporângio esporangiósporos Rhizopus stolonifer

15. zoósporos zoosporângio 4. Reprodução Assexuada Tipos de esporos assexuais: - zoósporos: esporos móveis produzidos em zoosporângios Esporo com flagelo

16. 4. Reprodução Assexuada conídios conídios conidióforo - Conídios: esporos externos imóveis Aspergillus niger

17. 4. Reprodução b) Reprodução sexuada Esporos formados por meiose: indivíduos diferentes doam seus núcleos Formação, ou não, de estruturas especializadas Curiosidades: Antes de ocorrer plasmogamia, é preciso que uma hifa "atraia" a outra. Isso ocorre por meio da produção de feromônios (”atração sexual“) produzidos por hifas compatíveis. Ciclo de vida geral dos fungos

18. Principais tipos de esporos sexuados: *Zigósporos * Ascósporos * Basidiósporos

19. 5. CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS Classificar fungos não é tarefa fácil. O grupo tem cerca de 600 milhões de anos e existem muitas dúvidas a respeito de sua origem e evolução. Reino Fungi Diversidade: cerca de 1,5 milhões de espécies (Hawksworth, 1991) Cerca de 100.000 espécies descritas (< 7 %) Calcula-se que o número de fungos seja igual ao das plantas. A classificação baseia-se primariamente nos seguintes critérios: Características morfológicas do micélio vegetativo ou de suas células Características dos esporos sexuais e corpos de frutificação presentes durante os estágios sexuais dos seus ciclos de vida Natureza de seus ciclos de vida

20. Atualmente, engloba 7 Filos (Hibbet et al., 2007) Micélio septado Micélio cenocítico (sem septos)

21. 5.1. Filo Neocallimastigomycota São anaeróbios obrigatórios no sistema digestivo de animais herbívoros Auxiliam de forma importante na nutrição desses animais Não apresentam mitocôndria Reprodução por esporos assexuados com ou sem flagelos 5.2. Filo Blastocladiomycota Fungos do solo e água Normalmente são anaeróbios facultativos Algumas espécies auxiliam na degradação da matéria orgânica e outras são patogênicas Reprodução sexual pela fusão de gametas (zoósporo com flagelo único) 5.3. Filo Microsporidia Parasitas unicelulares de insetos, crustáceos, peixes e animais Não tem mitocôndria, mas tem mitossomas (sem DNA) Algumas espécies são letais e outras são utilizadas em controle biológico Reprodução assexual e sexual (esporos sem flagelos)

22. 5.4 Filo Chytridiomycota Chytridion significa “pequeno pote” em grego • - Habitat • * maioria vivem na água e no solo • * trato digestivo de mamíferos herbívoros • - Modo de vida • * saprófitas: (maioria) invasores primários de matéria orgânica • * parasitas: • - plantas • - insetos • - anfíbios • - fungos • * simbiontes (anaeróbios do rúmen) • Maioria cenocíticos, alguns unicelulares • Reprodução: • * assexual por zoósporos com um único flagelo • * sexual: fusão de gametas (zoósporos) e meiose zigótica

23. 5.5. Filo Glomeromycota • Características gerais: • * Simbiontes obrigatórios • * Formação de arbúsculos nas raízes das plantas • * Esporos grandes, multinucleados com paredes grossas • * Hifas não septadas • Habitat: • * solo • Modo de vida • * formam associações (endomicorrízicos) no interior das raízes da grande maioria das plantas herbáceas e árvores tropicais.

24. 5.5. Filo Glomeromycota Importância: * Essenciais no funcionamento do ecossistemas terrestres Reprodução: * Não há evidências de que se reproduzam sexualmente. * Por não poderem ser cultivados axenicamente, são propagadas na planta hospedeira em estufas. Os esporos produzidos em culturas aberta não são estéreis, abrigando uma ampla variedade de bactérias e outros fungos.

25. 5.6. Filo Ascomycota Grupo grande, complexo e diversificado Características gerais: * micélio septado * parede celular: quitina e -1,3-glucanas * presença de ascas: estruturas contendo ascósporos * filo em que estão as leveduras Ascas com ascósporos

26. 5.6. Filo Ascomycota Habitat: * solo, água * plantas * animais Modo de vida * saprófitas: decompondo excrementos, madeira, folhas * parasitas: plantas (mais importantes), insetos, peixes * simbiontes: líquens, ectomicorrizas Importância: * produção de antibióticos (Penicillium) * doenças: plantas, animais * micotoxinas (Aspergillus spp.) * espécies comestíveis de alto valor (trufas) * produção de álcool e bebidas

27. 5.6. Filo Ascomycota Reprodução: - Assexual * fissão binária ou gemulação: leveduras * formação de esporos assexuais: conídios - Sexual *ocorrência de órgãos sexuais especializados * formação de ascósporos no interior de ascas * formação de ascocarpos

28. 5.7. Filo Basidiomycota • Grupo grande e diverso, desde espécies microscópicas até aquelas visíveis a olho nu. Características gerais: - esporos sexuais externos: basidiósporos, produzidos em basídios - micélio bem desenvolvido e septado.

29. 5.7. Filo Basidiomycota - Habitat: fungos essencialmente terrestres - Importância * comestíveis Shiitake é cultivável Boletus não é cultivável (depende da associação com plantas) * venenosos * úteis para as plantas * produtos secundários: antibióticos, aromas - Modo de vida* decompositores: principais agentes que decompõem celulose e lignina * simbiontes: ectomicorrizas * patógenos: principalmente de plantas

30. 6. Importância 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

31. 6. Importância 6.1. Decomposição da matéria orgânica * atividade de maior importância global * principais agentes de decomposição em florestas: - celulolíticos - ligninolíticos * liberação de nutrientes para as plantas 6.2. Destruição de produtos * madeira: postes, estradas de ferro, navios, casas, etc. * outros materiais: tecidos, lentes, discos, etc.

32. 6. Importância 6.3. 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 Penicillium sp. Arpergillus flavus Fusarium moniliforme

33. Claviceps purpurea Fungo parasita que ataca o centeio, e do qual se extraem vários alcalóides e substâncias de uso medicinal. É um fungo conhecido por ser alucinógeno, e usado para fabricar LSD. Quem ingerir o fungo pode desenvolver uma doença atualmente denominada de ergotismo (Wikipedia) Esporão do Centeio

34. Importância 6. Importância 6.4. Antibióticos e outros medicamentos * Penicilinas: Penicillium chrysogenum * Cefalosporinas: Cephalosporium acremonium * Ciclosporina: Cylindrocladium lucidum, Tolypocladium infatum 6.5. Alimentos * cogumelos - cultivados desde o ano 600 na China; a partir de 1650 na França - importante mercado em expansão

35. Cogumelos comestíveis Agaricus bisporus, o champignon de Paris Tuber melanosporum, a trufa negra Shiimeji Shiitake

36. Cogumelos comestíveis Pleurotus ostreatus, cogumelo ostra Laetiporus sulphureus, galinha da floresta Boletus edulis, porcini Morchella esculenta

37. 6. Importância 6.6. Envenenamentos * Amanita spp. * Fungos de parede Amanita muscaria 1993-1994: surto de hemorragia pulmonar em crianças de Cleveland, Ohio, cujas casas tinham esse fungo crescendo nas paredes. Stachybotrys chartarum Problemas de saúde relacionados a casas e edifícios (sick building syndrome).

38. 6. Importância 6.7. Produção de alimentos * queijos * salsichas * pão * cerveja • Fermentação de produtos lácteos • Queijo • Penicillium – queijo camembert, roquefort, brie • Pães • Saccharomyces cerevisae

39. Microrganismos na produção de alimentos • Bebidas alcoólicas • Cervejas: produção de >100 bilhões de litros por ano mundialmente (U$ 300 bilhões) usando Saccharomyces cerevisae e outras • Vinho: fermentação usando S. cerevisae • Vinagre: fermentação a álcool (S. cerevisae) e em seguida a ácido acético (Acetobacter e Gluconobacter) ou conversão direta a acetato (Clostridium spp.)

40. Microrganismos na produção de alimentos • Vegetais fermentados • Molho de soja – Aspergillus oryzae, Pediococcus soyae, Saccharomyces spp., Torulopsis spp. • Miso – Aspergillus oryzae • Tempeh – Rhizopus spp. • Tofu e Sofu – Mucor spp.

41. 6. Importância 6.8. Produtos de valor industrial * álcool * ergosterol (precursor da vitamina D - vegetarianos) * cortisona (inflamações, alergias, etc.) * enzimas: -amilases, renina (regula pressão arterial, celulase, catalase (degrada H2O2 no processo respiratório) * ácidos orgânicos: fumárico (tratamento da psoríase), láctico, cítrico * vitaminas do complexo B: leveduras * reguladores de crescimento de plantas: ex. giberelinas * surfactantes 6.9. Doenças de plantas * perdas econômicas e sociais * extinção de espécies em escala regional * controle biológico de ervas daninhas (micoherbicidas) Psoriase

42. 6. Importância 6.10. Simbiontes * ectomicorrizas * micorrizas arbusculares * endófitos * artrópodes * líquens

43. Líquens: Associação de Fungos com Algas - atividade antibacteriana - veneno para flechas (índios EUA) - corantes (índios EUA) - geléias na Turquia - condimento para pães no Egito - ingrediente de perfumes finos

44. 6. Importância 6.11. Controle biológico de doenças e pragas * Trichoderma spp. * Penicillium spp. * Arthrobotrys

45. 6. Importância 6.12. Doenças no homem e animais * mais comuns em regiões tropicais * pacientes imunodeprimidos: AIDS, câncer, transplantes ex. Candidíases, criptococose, blastomicose Pneumocystis carinii - pneumonia em aidéticos Blastomicose (Paracoccidioides brasiliensis)

46. 6. Importância 6.13. Alergias * esporos Esporos