Morfologia e Taxonomia dos Fungos
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Morfologia e Taxonomia dos Fungos
Fungos: ~100.000 espécies descritas
~5.100.000 espécies existentes
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Morfologia
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PezizaceaeAscomiceto com apotécio em forma de copo
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Geastrum triplex –basidiomiceto, liberando seus esporos.
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Auricularia judae -Basidiomiceto
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Basidiomicetos com formato “Bracket”
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Estima-se que o total de biomassa produzido na terra por ano é de 10x1010 toneladas. Desse total 20x109 é de lignina!
Os Basidiomicetos são os mais efetivos nesse processo.
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Os Fungos formam um grupo extremamente heterogêneo, sendo largamente distribuído na Natureza.
0,1m 1m 10m 100m 1mm 10mm 100mm 1m
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Qual o maior ser vivo existente no planeta?
1500 anos 9700 kg8,4 km2
Armillaria ostoyae – humongous fungo
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Aspectos básicos relacionados aos fungos
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Tipos Essenciais:
Bolores – formam colônias filamentosas
Leveduras – colônias cremosas
Macroscópicos Cogumelos
Microscópios
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Velocidade de crescimento afeta a morfologia da colônia:
Rhizopus sp apresenta crescimento rápido, enquanto Histoplasma capsulatum é lento
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Morfologia Microscópica
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Os Bolores são formados por seu conjunto de hifas, também conhecido por Micélio.
O micélio cumpre tanto papel vegetativo (a e b) como reprodutivo (c)
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Morfologia Microscópica
Bolores – micéliopluricelular
Leveduras – unicelulares
Pseudofilamentoso
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Quanto ao aspecto de cor as hifas podem apresentar-se:Claras ou hialinasEscuras ou demácias (acúmulo de melanina)
Scytalidium dimidiatumAspergillus nidulans
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Taxonomia
Reino Fungi – MonofiléticoEumicetos – Fungos verdadeiros
O termo “fungo” se refere historicamente a muitos organismos com características semelhante aos fungos verdadeiros (ex. Crescimento filamentoso), como bactérias (actinomicetos) , Oomicetos, protistas, algas ...
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Animalia
ProtistaVegetalia
Monera
Fungi
Whittaker, 1969
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Membrana celular:contém ergosterol ao invés de colesterol
Ao contrário das célulasde mamíferos, os fungos possuem parede celular
Algumas drogas podem ser específicos em interromper o metabolismo DNA fúngico
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A via biossintética de aminoácidos a partir do ácido aminoadipico e presença de parede celular com quitina e -glucanos definem monofileticamente os eumicetos.
ácido aminoadipico
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QuitinamtUGA = TriptofanoGlicogênio – estoque
Síntese de Lisina
Perda centríolos e flagelos
Micélio SeptadoEstágio Dicariótico
Árvore filogenética baseada nas características morfológicas, bioquímicas apontadas acima – Alexopoulos et al.1996 – Introductory Mycology
??
Grampos de conexão
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•VEGETATIVA - ASSEXUADA :
não ocorre fusão de núcleos
Tipos de Reprodução
Os fungos são capazes de se propagar de diversas maneiras, através de núcleos haplóides, diplóides, poliplóides, aneuplóides, dicarions
•SEXUAL:
união núcleos – seguido de divisão meiótica
•PARASEXUAL:
ocorre união núcleos – divisão mitótica – haploidização por aneuploidia
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ASSEXUADA:
sem diferenciação celular, normalmente por fragmentação.
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Conídios – ectósporos produzidos a partir de hifas especializadas, conidióforos.
Esporangiósporos – endósporos produzidos no interior de um esporângio
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Pilobolus
Mucorales (Zigomiceto)
Cresce sobre fezes de gado. Possui esporângios explosivos que podem carregar inclusive pequenos nematodos que causam infecções pulmonares no próprio gado.
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Fisiologia
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Organismos heterotróficos, absorção dos nutrientes do meio:
Características gerais de sua nutrição:
-Saprofitismo matéria orgânica morta-Interações com outros organismos matéria orgânica viva
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Em sua estrutura celular, os fungos são muito semelhantes às células dos animais
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Conidio dormente
Hifa
Estrutura da parede celular
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Os Fungos saprófitas obtém seus nutrientes através da secreção de várias enzimas ao ambiente externo, digerindo o substrato tornando-o solúvel e passível de passar pela parede celular fúngica.
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Em última análise o que determina em que substratos um fungo saprófita é capaz de crescer, depende do tipo de enzimas digestivas que ele é capaz de liberar.
Celulose - celulase
Lignina - ligninase
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Hypocrea(H)/Trichoderma(T) tem sido largamente utilizados pela indústria como fonte de celulases e hemicelulases .
Nature Reviews Microbiology 9, 749-759
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O substrato digerido deve ser protegido da ação de organismos oportunistas
Alguns antibióticos secretados pelos fungos:
AnidulafunginaAspergillus nidulans
GriseofulvinaPenicillium griseofulvum
DictopiprazinasAspergillus fumigatus
CefalosporinaCephalosporium
PenicilinaPenicillium sp
Ativação metabolismo secundário e secreção de antibióticos e micotoxinas
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A partir da digestão do substrato o fungo deve obter:
-Fonte de carbono – açúcares: monossacarídeos por difusão facilitada, dissacarídeos e trissacarídeos por transporte acoplado a H+
Glucose Frutose
GlucoseFrutose
Sacarose
invertase
Maltose
-glucosidase
invertase
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-Fonte de nitrogênio – uréia, sais de amônio, nitritos, nitratos, aminoácidos.
-Vitaminas – biotina, tiamina, riboflavina ...-Micronutrientes – fosfato, magnésio, ferro, cobre ...
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Ecologia Fungos
Papel Ecológico Habitats Vias de Dispersão Relações Ecológicas
Mutualismo/Simbiose
ComensalismoParasitismoPredação / fungos carnívoros
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Ar
O Ar é rico em esporos de fungos que se dispersam continuamente pela ação dos ventos.
Método Fita adesiva Ambiente externo
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Fita adesiva: Ambiente Interno
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Relações Ecológicas
Parasitismo: Fatores de virulência levam microrganismos saprofíticos para vida parasitária (ação imunossupressiva, capacidade de aderência, formação de cápsulas, dimorfismo, etc...)Ex. dimorfismo em Paracoccidioides
25oC 37oC
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Comensalismo: Relação com efeito benéfico para um dos participantes e neutro para o outro.
Candida albicans: comensais do trato gastro-intestinal humano, mas se tornam parasitas dependendo do estado fisiológico do hospedeiro.
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Mutualismo/Simbiose: Relação de benefício mútuo – é específica e dependente de co-evolução por longo período.
-Micorrizas
-Saúva – Fungos Basidiomicetos
- Líquens – associação entre algas, ou cianobactérias com
ascomicetos (98% casos) ou basidiomicetos (2%)
Lichenes" de Ernst Haeckel: Artforms of Nature, 1904
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Competição:
Embora haja diferenças nos tipos de substratos que os microrganismos são capazes de explorar em determinadas situações há disputa pelo mesmo substrato.
hifa
leveduras
bactérias
enzimashíficas
nutrientes
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INTERAÇÕES POR COMPETIÇÃO
Antagonismo Passivo – Ser mais rápido/eficaz na tomada de substrato.
Antagonismo Ativo
Inibição por contato : Plasmólise
Liberação de Ácidos
Liberação de Antibióticos/Toxinas
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Fungos
Fitopatógenos
Micoses em humanos e animais ( Aumento pacientes imunocomprometidos)
MicotoxinasRespostasAlérgicas
Perda de Alimentos
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Micoses são doenças causadas por fungos parasitas nos animais
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Tinea barbae causada por T. rubrum. (Imagem Dr. G. Hunter and Dr. J. Nicholson, Adelaide, S.A.
Tinea barbae
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Histoplasma capsulatum – causador histoplasmose
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![Page 54: Morfologia e Taxonomia dos Fungos](https://reader031.fdocumentos.tips/reader031/viewer/2022012421/617598514cb66d3c6e38f05c/html5/thumbnails/54.jpg)
Candida albicans – presente na microbiota da maioria da população, normalmente estabelecendo relação comensal.
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Chitridiomicetos – Batrachochytrium dendrobatidis
Infecção pele anfíbios Letal causador de extinção de espécies
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Worldwide distribution of Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), the amphibian chytridfungus: Credit: Fisher et al (2009); DOI: 10.1146/annurev.micro.091208.073435
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Cresce entre 4 e 25oC – seu desenvolvimento éinterrompido a 28oC.
Ciclo de vida : fase séssil Esporângio (Zoo-esporângio)
fase móvel Esporangiósporos (zoósporos) flagelados
Zoósporo se instala na pele do anfíbio e dele se desenvolve um novo esporângio
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Intoxicações
Fungos como alimentos
Ampla difusão como fonte alimentar
Alto teor de proteínas e vitaminas
Basidiomicetos são os mais empregados
-Agaricus campestris
-Clavaria flava
-Amanita caesarea
-Russula alutacea
-Cantharellus cibarius
-Lactarius deliciosus
-Psalliota arvensis
-Cortinellus shiitaque
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Outros tipos de Cogumelos são extremamente tóxicos, apesar de muitas vezes serem aparentados dos comestíveis
Cantharellus aurantiacus
Lactarius tormentosum
Amanita phalloides
Amanita muscaria
Russula emetica
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Amanita ceasaria
Amanita muscariacomestível
tóxica
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As intoxicações por cogumelos são conhecidas como micetismos e assim agrupadas: Amatoxina e análogas presente em Amanita phalloides, A. verna, A. bisporigena, A. virosa
Orelanina produzida por Cortinarius orellanus
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Micetismo nervoso: toxinas muscarínicas, encontradas
nas espécies de Inocybe
afetam SNC, alucinogênicos – Amanita muscaria,
Psilocibe mexicana
Micetismo gastrointestinal mais frequente, pode até
levar a morte
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Os fungos também podem ser ingeridos na alimentação de forma
indesejada, isto é, quando contaminantes de determinados produtos.
Alguns fungos contaminantes são de especial importância pois além de
deteriorar o alimento também produzem micotoxinas.
Micotoxicoses
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Micotoxicoses
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Fungos
Bio-Transformação
Fermentação Leveduras
Álcool - Pão
Metabólitos úteis
AntibióticosHormôniosPlantas
Atividade enzimática
Amadurecimento Queijos
Silvicultura
Ass. Micorrizas
Controle Biológico
Nematodos Insetos
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Desenvolvimento das mudas Scutellospora gilmorei(pimenteira),micorrizadas (FMA) e não micorrizadas (cont) 90 dias após a inoculação. (Elizabeth Ying Chu -Embrapa)
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Bioremediação – Bactérias e fungos remoção extratos orgânicos –
Seleção de biodegradadores: (Mycobacterium, Anhtrobacter, Nocardia, Bacillus e Aspergillus) :Utilização poluentes como fonte de carbono. Metabolização e transformação do poluente em CO2
e H20
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Book cover: From a to Hiten Madhani
Fungos como modelo em genética e biologia molecular
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Proposta de 1 ENZIMA = 1 GENE - 1941 em Neurospora crassa.
Início dos trabalhos com fungos como organismos modelos
Biotecnologia
Beadle – Tatum e o nascimento da Genética-Bioquímica
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Experimentos de Beadle e Tatum com Neurospora crassa (bolor vermelho do pão)
meiorico
meiomínimo
radiaçãoUV
suplementado com coquetel de aminoácidos
suplementado com coquetel de vitaminas
+ triptofano +metionina +arginina
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Ao finalizar esse experimento Beadle e Tatum conseguiram identificar três tipos diferentes de mutantes
que eram defeituosos na síntese de arginina.
Como é possível distinguir classes diferentes de mutantes? Isto é, como
saber se dois mutantes estão afetando o mesmo gene ou genes diferentes de
uma mesma via metabólica?
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Teste de Complementação Genético
X =X =X =X =X =
Mutantes haplóides
1 2
1 3
2 3
3 4
2 4
=
=
Não crescesem arginina
Crescesem arginina
Diplóides resultantes
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Sabia-se que mutantes para síntese de Arginina
acumulavam :
1 – Ornitina, Citrulina ou nenhum deles
2- A suplementação dos mutantes com esses compostos resultou em diferentes respostas de crescimento
Arginina
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Mutantes
A
B
C
+ A
rgin
ina
+ C
itru
lin
a
+ O
rnit
ina
Precursor Ornitina Citrulina ArgininaEnzima A Enzima B Enzima C
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Exercício : Um mutante da enzima A (a) foi cruzado com um mutante da enzima B (b), gerando um diplóide duplo heterozigoto com fenótipo arg+ . Na sequência induziu-se a esporulação do diplóide , qual é o fenótipo esperado dos esporos resultantes dessa meiose?
![Page 78: Morfologia e Taxonomia dos Fungos](https://reader031.fdocumentos.tips/reader031/viewer/2022012421/617598514cb66d3c6e38f05c/html5/thumbnails/78.jpg)
Saccharomyces cerevisiae:
Ascomiceto ascos de paredes finas
Na natureza locais com pouca disponibilidade de
água e alta oferta de açúcar : exsudato de plantas
Uso pelo homem:
preparação de alimentos e bebidas
desde o início da civilização
Modelo de estudo da célula eucariótica
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Estrutura celular muito semelhante aos animais
Crescimento rapido
Facilidade de cultivo e seleção em meios diferenciados
Manipulação genética bem determinada e sistema verstátil de transformação gênica
Ciclo de vida com estado haplóide e diplóide estáveis.
Como modelo de estudo da célula eucariótica:
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![Page 81: Morfologia e Taxonomia dos Fungos](https://reader031.fdocumentos.tips/reader031/viewer/2022012421/617598514cb66d3c6e38f05c/html5/thumbnails/81.jpg)
![Page 82: Morfologia e Taxonomia dos Fungos](https://reader031.fdocumentos.tips/reader031/viewer/2022012421/617598514cb66d3c6e38f05c/html5/thumbnails/82.jpg)
GranBio begins cellulosic ethanol production in Brazil
By GranBio | September 24, 2014
![Page 83: Morfologia e Taxonomia dos Fungos](https://reader031.fdocumentos.tips/reader031/viewer/2022012421/617598514cb66d3c6e38f05c/html5/thumbnails/83.jpg)
Bioremediação metais
Applied Microbiology and Biotechnology
August 2013, Volume 97, Issue 15, pp 6667–6675
![Page 84: Morfologia e Taxonomia dos Fungos](https://reader031.fdocumentos.tips/reader031/viewer/2022012421/617598514cb66d3c6e38f05c/html5/thumbnails/84.jpg)
Material de EstudoBrock – Unidade 6 – os fungos
Questões :Que características biológicas permitem reunir os fungos como um Reino à parte?
Como o metabolismo fúngico se adequa a sua ecologia?
Quais as implicações que os fungos tem para os seres humanos?