fungos: biologia e classificação mip7013. introdução perseu (há 3.500 anos) fundou micena, no...

Fungos:

Biologia e Classificação

MIP7013

Introdução

Perseu (há 3.500 anos) fundou Micena, no lugar onde ele bebeu água no chapéu de um cogumelo (mykes) para aplacar sua sede

MICOLOGIA = mykes + logos, ou mais corretamente,

MICETOLOGIA (myceto)

Pier’ Antonio Micheli (1729): Nova Plantarum Genera

Atualmente existem ca. 69.000 espécies descritas

Estimativas: 1,5 milhão de espécies

Definição

* 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 grupo é composto de organismos não relacionados

Importância

Micologia: ca. 250 anos Mas as manifestações do grupo são conhecidas desde a mais remota antiguidade:

* vinho* pão* cerveja

Egito antigo: uso da fermentação (dádiva de Osíris)Gregos e Romanos: Dionísio e Baco (deuses do vinho)

Cogumelos: relâmpagos de JúpiterMéxico e Guatemala: Amanita muscaria resultante de trovões

e raiosPsilocybe cubensis: usado em rituaisreligiosos

América do Norte: uso de fungos na medicina pelos nativos

Como nossas vidas estão intimamente ligadas aos fungos;a significância da descoberta da Penicilina

Importância

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

3.3. 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

3.1. Decomposição* atividade de maior importância global* principais agentes de decomposição em florestas:

- celulolíticos- ligninolíticos

* liberação de nutrientes

3.2. Destruição de produtos* madeira: postes, estradas de ferro, navios, casas, etc.* outros materiais: tecidos, lentes, discos

3.3. 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

Claviceps purpurea

Esporão do Centeio

Claviceps purpurea

LSD

Eventos relativos às Bruxas de Salem, cujos julgamentos em 1692 levaram a várias execuções, indicam que o ergotismo foi o responsável.

Sintomas como 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)

Principais micotoxinas

3.4. Antibióticos e outros medicamentos* penicilinas: Penicillium chrysogenum* cefalosporinas: Cephalosporium acremonium* ciclosporina: Cylindrocladium lucidum, Tolypocladium

infatum

Importância

3.5. Alimentos* cogumelos- cultivados desde o ano 600 na China e a partir de

1650na França- importante mercado em expansão

3.6. Envenenamentos* Amanita spp.* Fungos de parede

3.7. Produção de alimentos* queijos* salsichas* pão

* cerveja

Agaricus bisporus, o champignon deParis

Tuber melanosporum, a trufa negra do Périgord

Cogumelos comestíveis


infatum* taxol: várias espécies descobertas nos últimos anos:

Pestalotiopsis microspora

Importância

3.5. Alimentos* cogumelos- cultivados desde o ano 600 na China e a partir de

1650na França- importante mercado em expansão


3.7. Produção de alimentos* queijos* salsichas* pão* cerveja

Cogumelos tóxicos

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



Importância

EUA:Stachybotrys chartarum Problemas de saúde relacionados a casas e edifícios (sick building syndrome).

1993-1994: surto de hemorragia pulmonar em crianças de Cleveland, Ohio cujas casas tinham esse fungo crescendo nas paredes.

Fungos de parede


infatum* taxol

3.5. Alimentos* cogumelos

- cultivados desde o ano 600 na China e a partir de 1650

na França- importante mercado em expansão



Importância

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)

3.10. Simbiontes* micorrizas* endófitos* artrópodes* líquens

Importância

Cerca de um milhão de pessoas morreram de fome na Irlanda entre 1846 e 1851, e 2 milhões emigraram no período de 1845-55, devido às perdas causadas pela "murcha da batatinha" (Phytophthora infestans) nas plantações desse país.

Murcha da batinha

3.8. Produtos de valor industrial* álcool* ergosterol* cortisona* enzimas* ácidos* vitaminas B* reguladores de crescimento de plantas* surfactantes



Importância

Micorrizas

Fungos ectomicorrízicose detalhes de ectomicorrizas

Detalhe de uma raiz colonizadapor um fungo micorrízicovesículo-arbuscular

3.8. Produtos de valor industrial* álcool* ergosterol* cortisona* enzimas* ácidos* vitaminas B* reguladores de crescimento de plantas* surfactantes



Importância

Líquens

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

3.11. Controle biológico de doenças e pragas* Trichoderma spp.* Penicillium spp.* Arthrobotrys

3.12. Doenças no homem e animais* pouco agressivos* mais comuns em regiões tropicais* pacientes imunodeprimidos: AIDS, câncer, transplantes

ex. Candidíases, criptococosePneumocystis carinii - pneumonia em aidéticos

3.13. Alergias* esporos

3.14. Modelos experimentais* curtos tempos de geração* genomas pequenos* condição haplóide freqüente* esporos sexuais facilmente isoláveis e cultiváveis

ex. Neurospora crassa (princípios da hereditariedade)

Importância

Arthrobotrys: parasita de nematóides



ex. Candidíases, criptococose, blastomicosePneumocystis carinii - pneumonia em aidéticos


3.14. modelos experimentais* curtos tempos de geração* genomas pequenos* condição haplóide freqüente* esporos sexuais facilmente isoláveis e cultiváveis


Importância

Blastomicose







Importância

Alergias

Esporos







Importância

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. pH4-7

4.4. Oxigênio* aeróbios (maioria)* anaeróbios facultativos: 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 vidaos fungos são organismos quimiorganotróficos:

* saprófitas* parasitas* simbiontes* predadores


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


Micélio


micélio





Leveduras

Candida albicans

Saccharomyces cerevisiae


micélio





Septo simples de um ascomicetomostrando a passagem de um núcleo

Micélio apocítico


micélio



4.8. Septo* hifas sepatadas: micélio apocítico e micélio diplocítico* hifas asseptadas: micélio cenocítico


Doliporo de basidiomicetos

Micélio diplocítico de basidiomicetos

Micélio diplocítico

Parentossoma

4.9. Parede celular* forma da hifa* proteção* reconhecimento: sexual, simbioses* esqueleto de microfibrilas localizadas na parte interna, embebidas numa matriz amorfa externa

-glucanos e quitina-glucanos e glicoproteínas

* celulose ausente


4.9. Parede celular* forma da hifa* proteção* reconhecimento: sexual, simbioses* esqueleto de microfibrilas localizadas na parte interna, embebidas numa matriz amorfa externa

-glicanos e quitina-glicanos e glicoproteínas

* celulose ausente

4.10. Rizomorfas e cordões* feixes de hifas com diferentes graus de organização


Rizomorfas

4.11. Haustório e apressório* haustório: parasitas biotróficos (ectoparasitas)* apressório: penetração (pressão de turgor)

4.12. Organelas* núcleos: pequenos e muito maleáveis* mictocôndrias: forma de bastonetes com cristas achatadas* ribossomos* retículo endoplasmático* complexo de Golgi: simples cisternas* filassomas: finas vesículas, localizadas na extremidadade dahifa ou na região dos septos, contendo actina, função ?* citoesqueleto: tubulina e actina* vacúolos


Haustório

4.11. Haustórios e apressório* haustório: parasitas biotróficos (ectoparasitas)* apressório: penetração (pressão de turgor)



Apressório

4.11. Haustórios e apressório* haustório: parasitas biotróficos (ectoparasitas)* apressório: penetração (pressão de turgor)



5. Reprodução

5.1. Reprodução assexuada (somática)* sem cariogamia

* esporos produzidos mitoticamente* fragamentação de hifas* gemulação

ocorre com mais frequência (várias vezes/estação)maior número de indivíduos

quantidade x variabilidade

5. Reprodução

5. Reprodução

tipos de esporos assexuais:

- esporangiósporos: esporos internos produzidos emesporângios (Zygomycota)

- conídios

- zoósporos

5. Reprodução

5. Reprodução

esporangiósporos

esporângio

5. Reprodução


- esporangiósporos

- conídios: esporos externos produzidos sobre conidióforos

- zoósporos

5. Reprodução

conídios

conidióforo

Aspergillus niger

5. Reprodução


- esporangiósporos

- conídios

- zoósporos: esporos móveis produzidos em zoosporângios (Oomycota)

5. Reprodução

zoósporos

zoosporângio

zoósporos

5. Reprodução

5.2. Reprodução sexuada* esporos* formação, ou não, de estruturas especializadas* plasmogamia cariogamia

haplóide diplóide

5. Reprodução

Principais tipos de esporos sexuados

* Oósporos* Zigósporos* Ascósporos* Basidiósporos

5. Reprodução

Oósporos de Oomycota

Oogônio

Oósporos

5. Reprodução



5. Reprodução

Zigósporos de Zygomycota

5. Reprodução



5. Reprodução

Asco com ascósporos

5. Reprodução



6. Classificação

Reino Fungi (Whittaker, 1969): agrupamento polifilético

* endossimbiose

* tipo de célula

* organização

6. Classificação

Reino Fungi atual (com base nos estudos moleculares de Woese, 1977):grupo monofilético

* sequência do rDNA

6. Classificação

A classificação atual considera:

* anatomia: ex. arranjos de hifas

* ultra-estrutura: ex. estrutura do flagelo, organelas

* bioquímica: ex. pigmentos, vias metabólicas

* fisiologia: ex. tipo de decomposição, modo de vida

* sequenciamento do rDNA

* morfologia: ex. forma dos esporos

Fungi

Animais

Plantas

Stramenopila

Algas vermelhas

Dictyostelium

Amoeboflagelados

Euglenoides

Physarum

Heterolobosa

Amitochondriados

Procariotos

Plasmodiophora?

basidiomicetosascomicetoszigomicetosquitrídios

dictiostélidosfungos 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

hifoquitrídioslabirintulídiosdiatomáceasalgas marrons etc.

fungos gelatinososacrasídios

fungos gelatinososplasmodiais

O reino monofilético Fungi (fungos verdadeiros)* próximo dos modernos coanoflagelados (um protista

unicelular).

Compreende quatro filos: Cytridiomycota Zygomycota Ascomycota Basidiomycota

Reino Chromista (Stramenopila): Oomycota, Hyphochytriomycota Labyrinthulomycota. Relacionados a certos grupos de algas, mas com um estilo de vida tipicamente fúngico.

Fungos gelatinosos (Protistas):Plasmodiophoromycota Dictyosteliomycota Acrasiomycota Myxomycota

Estádios protoplasmáticos sem parede celular, engolfando bactérias e outras partículas de alimento por meio de fagocitose. Aparentemente não são muito relacionados entre si e seus parentes mais próximos não são conhecidos.

Filo Plasmodiophoromycota

Filo Dictiosteliomycota

Filo Acrasiomycota

Filo Myxoycota

Reino Fungi

Reino Chromista

Protistas

Filo ChytridiomycotaFilo ZygomycotaFilo AscomycotaFilo Basidiomycota

Filo OomycotaFilo HyphochytridiomycotaFilo Labyrinthulomycota

6. Classificação

Fungos gelatinosos endoparasíticos

Fungos gelatinosos celulares

Fungos gelatinosos celulares acrasídeos

Fungos gelatinosos verdadeiros ou plasmodiais

Reino Chromista (Stramenopila)

Filo Oomycota

* uma classe, Oomycetes, 65 gêneros, 500-800 espécies

* divergiram das algas antes do aparecimento de clorofila na linhagem evolutiva

* há tempos considerados muito diferentes dos fungos, embora morfologicamente similares e com mesmotipo de nutrição

Filo Oomycota

a) semelhanças com os Fungos

* reprodução por esporos móveis (Chytridiomycota)

* reprodução assexual e sexual

* micélio (cenocítico como nos Zygomycota)

Filo Oomycotab) principais diferenças

* reprodução assexual por zoósporos biflagelados

* formação de esporo sexual de parede espessa (oósporo)

* várias características bioquímicas- síntese de lisina:

ácido diaminopimélico - Oomycota, algas e plantasácido -aminoadípico(AAA) - Fungi

- metabolismo de esterol: fucosterol - carboidrato de reserva

micolaminarinas ( - 1,3 glucanos)glicogênio - Fungi

* estado nuclear- Fungi: haplóides ou dicarióticos- Oomycota: núcleos diplóides em hifas vegetativas

* parede celular- -1,3- e -1,6-glucanos - celulose (quitina rara)- aminoácido hidroxiprolina

Filo Oomycota

Habitat

* formas aquáticas

* formas terrestres

Modo de vida

* saprófitas: reciclagem da matéria orgânica em sist. aquáticos

* parasitas: facultativos ou altamente especializados

- plantas: Phytophthora infestansPlasmopara viticola

- animais: rotíferos, nematóides, peixes, mamíferos

Filo Oomycota

Zoosporângios (a) de Phytophthorainfestans, agente da murcha dabatatinha (b)

(a)(b)

Filo Oomycota

Aspecto de peixe (a) e ovos de peixe (b) infectados por Saprolegnia (Oomycota)

(a)

(b)

Filo Oomycota

Reino Fungi

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

* síntese de lisina via ácido -aminoadípico (= euglenóides)

Filo Chytridiomycota

Linhagem divergente precoce dos Fungos


Esporos com flagelos simples (chicote), posteriores


Seção transversal de um zoósporo de Chytriomycota

Presença de centríolo nos pólos do núcleo


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


Reprodução:

* assexual: zoósporos

* sexual- fusão de gametas (zoósporos):

ex. Synchitrium- somatogamia: fusão de estruturas somáticas: Chytriomyces

Filo Zygomycota

2 classes:

Zygomycetes

Trichomycetes: associados obrigatoriamente a artrópodes

Zygomycetes: classe mais importante, caracterizando-se pela 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

Filo Zygomycota

Micélio cenocítico, geralmente abundante

Esporos 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

Filo Zygomycota

Reprodução

* assexualesporangiósporos em esporângiosclamidósporos, oídios, artrósporos

* sexualzigósporos em zigosporângios

Filo Zygomycota

Reprodução nogênero Mucor

Filo Ascomycota

Grupo complexo e diversificado, com mais de 10.000 espécies

Características gerais* micélio septado

* septos com poros simples, fechados pelos corpos de* septos com poros simples, fechados pelos corpos deWoronin ou outras organelas septaisWoronin ou outras organelas septais

* estágio dicariótico

* estruturas pletenquimatosas associadas à produção deesporos

* parede celular: quitina e -1,3-glucanos

* presença de ascas: estruturas contendo ascósporos

Filo Ascomycota

Filo Ascomycota

Grupo complexo e diversificado, com mais de 10.000 espécies

Características gerais* micélio septado

* septos com poros simples, fechados pelos corpos deWoronin ou outras organelas septais

* estágio dicariótico

* estruturas pletenquimatosas associadas à produção deesporos

* parede celular: quitina e -1,3-glucanos

* presença de ascas: estruturas contendo ascósporos

Filo Ascomycota

Ascas com ascósporos

Ascósporos com EMS(sistemamembranar envelope) originado daperiferia das asca

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

Filo Ascomycota

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

Filo Ascomycota

Gemulação em leveduras

Filo Ascomycota

Reprodução:


* fragmentação



*fusão de gametas iguais: leveduras



Filo Ascomycota

Cultura de Penicillium chrisogenum mostrando seu efeitoinibidor (a); conidióforo do fungo com conídios (esporos)

Filo Ascomycota

Reprodução:


* fragmentação



* fusão de gametas iguais: leveduras



Filo Ascomycota

Filo Ascomycota

Reprodução:


* fragmentação



* fusão de gametas iguais: leveduras



Filo Ascomycota

Deuteromicetos (ascomicetos assexuais)Tulasne (1861-1865)

fungos apresentavam a capacidade de produzir mais de um tipo de esporo

PLEOMÓRFICOS

Telemorfo: fase sexual com meioseAnamorfo: fase assexual com mitose

Causas:- mutações nos genes envolvidos na reprod. sexual- segregação dos genes afetando a fertilidade- hibridização- perda dos tipos compatíveis

Código Internacional de Nomenclatura Botânica permiteo uso de nomes separados para os dois estágios

Holomorfo

Filo Ascomycota (Deuteromicetos)

Filo Basidiomycota

Mais de 25.000 espécies descritas

Grupo grande e diverso, incluindo desde espécies microscópicas até aquelas visíveis a olho nu

Filo Basidiomycota

Características gerais:

* esporos sexuais externos: basidiósporos, produzidos embasídios

* micélio bem desenvolvido e septado

* presença frequente de rizomorfas

* septos do tipo dolipore na maioria das espéciesexceto Telyomycetes: poro simples com oclusão

Filo Basidiomycota

Filo Basidiomycota





* septos do tipo dolipore na maioria das espécies

Filo Basidiomycota

Filo Basidiomycota





* septos do tipo dolipore na maioria das espéciesexceto Telyomycetes: poro simples com oclusão

Filo Basidiomycota

Filo Basidiomycota

Habitat: fungos essencialmente terrestres* solo* plantas* animais* madeira

Importância* comestíveis* venenosos* produtos secundários: aromas* micofagia

Modo de vida* decompositores: principais agentes de decomposição decelulose e lignina* simbiontes: ectomicorrizas* patógenos: principalmente de plantas (ferrugens, carvões)

Filo Basidiomycota

Boletus edulis

Agaricus bisporus

Filo Basidiomycota




Ectomicorrizas

Micorrizas formadas por mais de 6000 espécies de fungos

MantoRede de HartigPenetração intercelular na

epiderme e córtex

Filo Basidiomycota




Filo Basidiomycota

Reprodução* sexual:

-através da produção de basidiósporos em basídios- sem formação de órgãos especiais

* assexual- conídios (imperfeitos)- gemulação (leveduras)- fragmentação

Filo Basidiomycota

fungos: biologia e classificação mip7013. introdução perseu (há 3.500 anos) fundou micena, no...

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