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FUNGOS: biologia, diversidade, importância e classificação






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FUNGOS: biologia, diversidade, importância e classificação. Introdução. MICOLOGIA, ou o termo correto MICETOLOGIA (gramática grega) História indica que a primeira civilização, os “Mycenianos” (Mycena, Grécia) foram nomeados a partir de um fungo. Mycena, Grécia. Mycena meliigena.
FUNGOS: biologia, diversidade, importância e classificação

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Slide 1

FUNGOS: biologia, diversidade, importância e classificação

Slide 2

Introdução

MICOLOGIA, ou o termo correto MICETOLOGIA (gramática grega)

História indica que a primeira civilização, os “Mycenianos” (Mycena, Grécia) foram nomeados a partir de um fungo

Mycena, Grécia

Mycena meliigena

home.online.no

www.travelpod.com

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Introdução

Primeiro relato: Pier’ Antonio Micheli (1729) – documento Nova Plantarum Genera

Atual: cerca de105.000 espécies descritas

Estimativas: 1,5 milhão de espécies

(Hawksworth 2001, Kirk et al. 2001)

http://morelmushroomhunting.com/amanita_muscaria_red.jpg

http://www.kaieteur.uk.com

http://www.wallpapers-free.co.uk/background/nature/fungi/fungi/

ontariowildflower.com

Slide 4

Introdução

  • Micologia/micetologia: ca. 250 anos

  • Manifestações do grupo são conhecidas desde a antiguidade:

  • * vinho

  • * pão

  • * cerveja

  • * uso de fungos na medicina

http://www.robola.gr/en/picts/dionisos1.jpg

theglobalgourmand.blogspot.com

inkart.com

Slide 5

Introdução

  • Importantes em rituais religiosos: incas, maias, outros povos indígenas

  • Brodie (1978): Fungi – Delight of curiosity

  • Findlay (1982): Fungi: Folklore, Fiction and Fact

remainsofthedesi.wordpress.com

ethnicdenim.com

Slide 6

Introdução

  • Utilizados em capacetes de guerra devido a bioluminescência: essa condição foi evidenciada ainda na época de Aristóteles (384 a 322 AC)

http://en.wikipedia.org/wiki/File:PanellusStipticusAug12_2009_Animated.gif

Slide 7

Introdução

  • Utilizados em capacetes de guerra devido a bioluminescência: essa condição foi evidenciada ainda na época de Aristóteles (384 a 322 AC)

http://en.wikipedia.org/wiki/File:PanellusStipticusAug12_2009_Animated.gif

Slide 8

Introdução

  • Bioluminescência: reações dependentes do O2 envolvendo substratos genericamente denominados de luciferans, catalisado por enzimas chamadas luciferases

  • A interação entre os compostos gera produtos químicos instáveis

  • A medida que são decompostos energia é liberada em forma de luz esverdeada (520-530 nm)

  • Tanto hifas quanto corpos de frutificação (especialmente esporos) emitem luz

  • Comprovado em mais de 50 espécies de fungos, algumas onde a luz pode ser vista a mais de 40 metros, enquanto outros é possível ler à luz emitida pelos mesmos

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Fatos interessantes: organismo

  • Maior organismo vivo, no Oregon (EUA): Armillaria ostoyae – 2.400 anos cobrindo área de 1.000 ha, com peso de ± 650 toneladas

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Armillaria_ostoyae_MO.jpg

Slide 10

Fatos interessantes: cogumelos

  • Rigidioporus ulmarius com 1,7 m de largura; 1,5 m de espessura; peso de 284 kg (Livro dos records 1994)

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Armillaria_ostoyae_MO.jpg

www.tolweb.org

Slide 11

Fatos interessantes: cogumelos

  • Bridgeoporus nobilissimus no PNW USA (160 kg)

http://www.fungi.com/info/infopics/bridgeoporus/bridgeoporus.jpg

Slide 12

Fatos interessantes: cogumelos

  • Laetiporus sulphureus na Inglaterra (55 kg)

sealrevelation.blogspot.com

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Armillaria_ostoyae_MO.jpg

http://frogstorm.com/wp-content/uploads/2010/10/fungus.jpg

Slide 13

Fatos interessantes: cogumelos

  • Armillaria bulbosa em 20 ha com 100 toneladas sendo originado de 1 único esporo a ± 1000 anos atrás

http://waynesword.palomar.edu/images/armmel1b.jpg

Slide 14

Fatos interessantes: cogumelos

  • Calvatia no Canadá (270 cm de circunferência – 25 kg)

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Armillaria_ostoyae_MO.jpg

www.tolweb.org

Slide 15

Fatos interessantes: culturas

  • Penicillium chrysogenum: cultura desidratada do isolado original de Fleming foi vendida a uma empresa farmacêutica em 1996 por £ 23 mil

musee-afrappier.qc.ca

http://farm4.static.flickr.com/3268/2902232380_88e96dee32.jpg

Slide 16

Introdução

Slide 17

Introdução

Slide 18

Definição e características

Nutrição: heterotróficos absortivos produzindo enzimas hidrolíticas

Estado vegetativo: no substrato com micélio estático

Parede celular: normalmente presente com glucanas e quitina

Estado nuclear: eucariótico, uni ou multinucleado, o talo sendo homo- ou heterocariótico, haplóide, dicariótico ou diplóide

Ciclo de vida: simples, mas usualmente complexo

Reprodução: pode ser sexual (fusão nuclear e meiose) e/ou parassexual (fusão nuclear seguida de de- diploidização) e/ou assexual (divisão mitótica)

Propágulos: esporos microscópicos, móveis em alguns grupos

Esporocarpos: micro- a macroscópicos, com diferentes formas

Habitat: presentes em quase todos os ambientes

Ecologia: saprotróficos, simbiontes, parasitas, hiperparasitas

Distribuição: cosmopolita

Slide 19

Estrutura somática

Hifas

Unicelulares

Hifa

Micélio (conjunto de hifas)

Slide 20

Estrutura somática

* hifas septadas

* hifas desprovidas de septos: micélio cenocítico

Hifa cenocítica

Septo

Slide 21

Parede celular

en.wikipedia.org

Slide 22

Parede celular

quitina

quitosana

en.wikipedia.org

Slide 23

Parede celular

Fonte: Webster &Weber, 2007 (modificado)

Slide 24

Extensão hifal

  • Crescimento das hifas: apical, mediada por organelas especiais denominadas quitosomos (vesículas secretórias e microvesículas)

  • Microvesículas contêm enzimas:

    • Quitina sintase – necessita ser ativada por uma protease

    • Glucana sintetase – necessita ser ativada pela guanosina trifosfato (GTP)

    • Enzimas líticas (glucanases, quitinases, etc.)

Em Neurospora crassa (Ascomycota), 38.000 vesículas se fundem a membrana em formação por minuto

Adaptado de Deacon (1997)

Slide 25

Extensão hifal

Modelo do crescimento apical. G = Golgi; V = vesiculas; M = microtubulos. Modificado de Deacon (1997).

  • The apical vesicles that make up the Spitzenkörper are thought to be produced from Golgi bodies and then transported to the tip by elements of the cytoskeleton - perhaps the microtubules, actin microfilaments and motor proteins like myosin.

  • The vesicles fuse with the plasma membrane at the tip, and release their contents. These contents almost certainly differ in the different types of vesicle, but are thought to include:

    • enzymes involved in wall synthesis,

    • enzymes involved in wall lysis,

    • enzyme activators,

    • some preformed wall polymers such as mannoproteins, although most wall polymers are synthesised in situ at the tip.

  • The wall is thin and thought to be structurally weak at the extreme tip, enabling new wall materials to be inserted. So the structural integrity of the hyphal tip might depend on the "actin cap" - a meshwork of actin microfilaments. The wall is strengthened progressively behind the apex by cross-linking of wall polymers.

Slide 26

Extensão hifal

Fig. A. Young region of a hypha, showing progressive changes in ultrastructural organisation behind the hyphal apex. The apex contains a Spitzenkörper (S). Behind this is a zone rich in mitochondria (M, the dark tubular structures), then a zone containing tubular vacuoles (light coloured) and nuclei (N).

Fig. B. Part of a mature region of a hypha (the apex, not shown, is towards the right of the image) showing mitochondria (M), vacuoles (Va), Golgi bodies (G, seen as dark, ring-like structures) and longitudinally running microtubules (MT).

Fig. C. Close-up of the Spitzenkörper - an accumulation of small, membrane-bound vesicles of different sizes and contents, surrounding a central, vesicle-free core. The hyphal plasma membrane is seen as a thin dark line immediately to the right of the Spitzenkörper; two thin wall layers are seen outside the plasma membrane

Sclerotium rolfsii

Slide 27

Absorção de nutrientes

  • Sistema de canais (Sistema I) e porters(Sistema II) por poros protéicos na membrana

  • Força próton-motiva (1/3 de todo o ATP do organismo é usado para estabelecer esse mecanismo)

Extraído de Webster & Weber, 2008

Slide 28

Organelas

  • Núcleos: pequenos e muito maleáveis

  • Mitocôndrias: forma de bastonetes com cristas achatadas

  • Ribossomos

  • Retículo endoplasmático

  • Complexo de Golgi

  • Citoesqueleto: tubulina e actina/miosina

  • Vacúolos

  • Microvesículas

fungionline.org.uk

Slide 29

Tropismo

  • Quimiotropismo de esporos

    • Esporos que crescem em diferentes direções em função do substrato

Tecido morto: esporo germina

e cresce em direção a raiz

Tecido vivo: esporo germina

e cresce afastando-se da raiz

Imagens de videotape (Allan et al., 1992).

Slide 30

Tropismo

  • Quimiotropismo sexual

    • Permitir tipos de acasalamento compatíveis de encontrarem-se

    • Hifas crescem umas em direção as outras fruto da produção de hormônios voláteis denominados ácidos trispóricos

Tempo (minutos)

Extraído de Gooday & Adams, 1993.

Slide 31

Características gerais

  • Temperaturas de crescimento

  • * ótima: 25-30ºC

  • * algumas espécies termófilas (> 50ºC)

  • * outras espécies psicrófilas (< 0ºC)

  • pH: 4-6

  • Oxigênio

  • * aeróbios (maioria)

  • * anaeróbios facultativos: respiração e fermentação

  • * anaeróbios obrigatórios: fermentativos obrigatórios

  • Luz

  • * desnecessária para o crescimento somático

  • * pode ser importante para indução de estruturas reprodutivas

  • * orientação dos esporóforos para descarga dos esporos

  • Slide 32

    Aspectos evolutivos

    • Divergiram a ± 900 Ma a 2,5 Ba (Berbee & Taylor, 2001)

    • Primeiros relatos no período Proterozoico (1000 – 570 Ma) – (Butterfield, 2005)

    • Formas terrestres no período Siluriano (438 – 408 Ma)

    • Associados a madeira em decomposição e a plantas (micorrizas) no período Devoniano (408 – 360 Ma) – (Taylor et al., 1992, 1999, 2005)

    • Diversidade aumentou consideravelmente no Paleozóico (320 – 286 Ma)

    Chytridios, Zygo e Ascomycota

    do Rhynie Chert (Devoniano)

    Slide 33

    Classificação

    Reino Fungi atual (com base nos estudos moleculares de Woese):

    grupo monofilético

    Slide 34

    Classificação do Reino Fungi R.T. Moore (1980)

    Slide 35

    Classificação do Reino Fungi R.T. Moore (1980)

    Slide 36

    Classificação do Reino Fungi R.T. Moore (1980)

    Classificação proposta por Hibbett et al (2007): Mycological Research

    NEOCALLIMASTIGOMYCOTA

    MICROSPORIDIA

    CHYTRIDIOMYCOTA

    BLASTOCLADIOMYCOTA

    GLOMEROMYCOTA

    BASIDIOYCOTA

    ASCOMYCOTA

    Lossofflagellum

    Slide 37

    Classificação do Reino Fungi R.T. Moore (1980)

    Slide 38

    Classificação do Reino Fungi R.T. Moore (1980)

    www.tolweb.org

    Slide 40

    Monoblepharidales

    Chytridiales

    Chytridiales

    Zygomycota

    Glomeromycota

    Blastocladiomycota

    Chytridiales

    Blastocladiomycota

    Basidiomycota

    Chytridiales

    Ascomycota

    Zygomycota

    Neocallimastigalles

    Spizellomycetales

    Glomeromycota

    Zygomycota

    Slide 41

    Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007

    www.tolweb.org

    Slide 42

    Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007

    • Características

    • Micélio cenocítico ou com pseudopodos

    • Parede celular composta de quitina e glucanas (poucas espécies tem celulose)

    • + de 100 gêneros e cerca de 1000 spp.

    • Reprodução assexuada por zoósporos formados em esporângios

    • Zoósporos são uninucleados e uniflagelados

    • Meiose zigótica conhecida

    • Organelas dos zoósporos

      • Pelo menos uma mitocôndria

      • Microtubulos

      • Reticulo endoplasmático

      • Um corpo lipídico grande

      • ou vários pequenos

      • Ribossomos

      • Partículas gama – armazenamento

      • de proteínas (quitina sintetase, p.ex.)

    zoósporos

    Slide 43

    Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007

    • Características

    • Crescem em muitos substratos distintos

    • Ambientes aquáticos (doce/salgado) e terrestres (inclusive desertos)

    • Algumas espécies anaeróbicas (rúmen de animais – exemplo de spp. que são manipuladas geneticamente para melhorar a digestão de certos alimentos pelos ruminantes)

    • Vetor de muitas viroses de importância econômica

    • Decompõem queratina, celulose, quitina e hemicelulose

    http://www.davidlnelson.md/Cazadero/CazImages/Chytridiomycota.jpg

    Slide 44

    Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007

    • Características

    • Patógenos de:

      • Plantas: vasculares, musgos, fitoplâncton

      • Animais: anfíbios, nematóides, ácaros, mosquitos, besouros

      • Algas: várias espécies

      • Protozoários: várias espécies

      • Fungos: outros chytridios, micorrizasarbusculares, e fungos dos filos Ascomycota e Basidiomycota

    http://blog.mycology.cornell.edu

    Slide 45

    Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007

    • Características

    • Doenças de plantas:

      • Olpidiumbrassicae – podridão do repolho

      • Synchytriumendobioticum – doença negra do coração da batata

    Slide 46

    Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007

    • Características

    • Patógenos de protozoários:

      • Usados para controle do

      • protozoário da malaria

    http://geographyblog.eu/wp/wp-content/uploads/2011/04/mosquito_malaria.jpg.png

    Slide 47

    Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007

    • Características

    • Doenças de animais:

      • Batrachochytriumdendrobatidis– chytridiomicose em anfíbios

    esporângios

    zoósporos

    http://en.wikipedia.org/wiki/File:Chytridiomycosis.jpg

    Slide 48

    Filo Neocallimastigomycota M.J. Powell 2007

    • Características

    • Apresenta uma única ordem: Neocallimastigales

    • São anaeróbicos obrigatórios do rúmen de animais herbívoros (penetram o substrato no rúmen e o degradam muito melhor que bactérias e protozoários)

    • Não tem mitocôndria

    • Vivem tanto em ambientes aquáticos quanto terrestres

    • São uniflagelados ou poliflagelados (c/ + de 10 flagelos)

    • Fazem fermentação ácida

    mekarn.org

    cgdc3.igmors.u-psud.fr

    Slide 49

    Filo Blastocladiomycota T.Y. James 2007

    • Características: contêm uma única ordem (Blastocladiales)

    • Vivem tanto em ambientes aquáticos quanto terrestres

    • Formam esporos de parede espessa

    • Produzem zoósporos e planogametas (gametas móveis) com capa nuclear e um único flagelo

    • Normalmente são anaeróbicos facultativos

    • Algumas espécies produzem enzimas pécticas (degradação MO)

    • Em cultura produzem grandes quantidades de ácido lático

    • Algumas espécies são parasitas de mosquitos (controle biológico)

    • Gametas produzem feromonios de atração: sirenina ( ) e parisiona ( )

    • Têm partículas gama (armazenamento de proteínas)

    • São saprófitas e parasitas de fungos, algas, plantas e invertebrados

    scielo.br

    mycokey.com

    Slide 50

    Filo Blastocladiomycota T.Y. James 2007

    • Características

    • Doenças de animais:

      • Coelomomycesstegomyiae– desenvolve-se nas larvas do mosquito Stegomyiascutellaris(agente causador da febre amarela)

      • Também usado para controle da malaria

    h ttp://www.pnwfungi.org

    wn.com

    Slide 51

    Filo Glomeromycota C. Walker & A. Schuessler 2001

    nrri.umn.edu

    Slide 52

    Filo Glomeromycota C. Walker & A. Schuessler 2001

    • Características

    • Apresenta ± 200 spp.

    • Formam as micorrizasarbusculares (MA)

    • Geosiphonpyriformistem endosimbiose com Nostoc

    • Hifas geralmente cenocíticas

    • São terrestres produzindo esporos com parede muito espessa

    • Esporos podem estar isolados ou em esporocarpos

    • Reproduzem-se apenas assexuadamente

    • Esporos germinam e imediatamente buscam um simbionte. Se esse estiver ausente ocorre a retração do protoplasto para o interior do esporo e o mesmo entra em dormência

    http://www.tolweb.org/Glomeromycota/28715

    Slide 53

    Filo Glomeromycota C. Walker & A. Schuessler 2001

    • Características

    • Culturas puras somente com o simbionte

    • As MA tem efeito marcante nos ecossistemas: melhoria nutricional

    • Até recentemente classificados como Zygomycota. No entanto, removidos por serem simbiontes, aparentemente não apresentar zigósporos e pelos resultados do rDNA

    • Filo irmão dos Basidiomycota e Ascomycota

    graniteseed.com

    fminfinita.com.ar

    Slide 54

    Filo Microsporidia Balbiani 1882

    • Características

    • Parasitas unicelulares (insetos, crustáceos, peixes, animais - inclusive humanos)

    • Parasitismo pode causar perda das funções de testículos, ovários, gigantismo, mudança de sexo. Nos casos mais avançados assume o controle do hospedeiro (metabolismo e reprodução) formando um xenoma (células aumentadas cheias de esporos)

    Xenoma causado por Glugea stephani

    http://en.wikipedia.org/wiki/Microsporidia

    Slide 55

    Filo Microsporidia Balbiani 1882

    • Características

    • Algumas espécies são letais enquanto outras

    • são utilizadas no controle biológico de insetos

    • Até muito recente imaginava-se que

    • fossem protozoários

    • ± 1500 spp. descritas com estimativa de

    • ± 1 milhão delas

    • Tem os <s genomas e estão entre os <s

    • eucarióticos conhecidos

    • Não tem flagelos

    • Produzem esporos de resistência

    • Não tem mitocôndria – tem mitossomos

    • (organelas derivadas de mitocôndrias

    • com função ainda não elucidada)

    • encontrados em anaeróbicos e

    • microaerófilos. Mitossomos não tem genes

    Slide 56

    Filo Microsporidia Balbiani 1882

    • Características

    • Reproduzem-se tanto sexuada quanto assexuadamente (certas espécies tem cada forma de reprodução num hospedeiro)

    • Podem ser transmitidos verticalmente (ovário para ovo, p.ex.). Testados como mecanismo de “evolution-proof” o mosquito morre antes do parasita da malária estar maturo

    • São evolutivamente mais recentes, inclusive com funções somente desenvolvidas com o auxilio do hospedeiro

    http://en.wikipedia.org/wiki/Microsporidia

    inhs.illinois.edu

    Slide 57

    Sub-Filos Incertae sedis Hibbett et al. 2007

    • Zygomycota

    • Mucoromycota

    • Entomophthoromycota

    • Kickxellomycota

    • Zoopagomycota

    • Anteriormente classificados em Zygomycota

    • Tem cerca de 600 a 1400 milhões de anos

    • Aparentemente divergiram de Microsporidia

    • ± 1000 spp.

    • Rhizopus, Mucor (tofu)

    • Único grupo que produz zigósporos

    • Muitos tem fototropismo (luz azul)

    www.tolweb.org

    Slide 58

    Classificação do Reino Fungi R.T. Moore (1980)

    Slide 59

    Sub-Filos Incertae sedis Hibbett et al. 2007

    • Zygomycota

    • Mucoromycota

    • Entomophthoromycota

    • Kickxellomycota

    • Zoopagomycota

    • Anteriormente classificados em Zygomycota

    • Tem cerca de 600 a 1400 milhões de anos

    • Aparentemente divergiram de Microsporidia

    • ± 1000 spp.

    • Rhizopus, Mucor (tofu)

    • Parede com quitina

    • Único grupo que produz zigósporos

    • Muitos tem fototropismo (luz azul)

    www.tolweb.org

    Slide 60

    Sub-Filos Incertae sedis Hibbett et al. 2007

    • Zygomycota

    • Mucoromycota

    • Entomophthoromycota

    • Kickxellomycota

    • Zoopagomycota

    • Grupo de fungos ecologicamente mais diverso

      • Saprófitos

      • Habitantes do intestino de artrópodes

      • Mutualistas ECM (Endogonales)

    • Patógenos de plantas, animais, amebas e outros fungos

    • Pilobolus

    http://en.wikipedia.org/wiki/Microsporidia

    www.tolweb.org

    Slide 61

    Sub-Filos Incertae sedis Hibbett et al. 2007

    • Produção de alimentos

    • * Vegetais fermentados

      • Tempeh – Rhizopusspp.

      • Tofu e Sofu – Mucorspp.

      • Fermentações de produtos a base de amido: nesse caso sempre há necessidade de uma fase onde os grãos são previamente convertidos a açúcar conhecida como maltagem - germinando os grãos, mastigando ou usando fungos como Rhizopusou Mucor para sacarificar o amido

    wizardrecipes.com

    Slide 62

    Sub-Filos Incertae sedis Hibbett et al. 2007

    Ciclo de vida

    Sexuada

    Assexuada

    http://en.wikipedia.org/wiki/Microsporidia


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