UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO EQB353

Fungos

Filamentosos e

Produção de Ácido

CítricoProf Bernardo Dias

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

EQB353 - MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL E ENZIMOLOGIA

Características

Eucarióticos - pertencem ao Reino Fungi, Domínio Eukarya;

São quimioheterotróficos (não possuem clorofila) – saprófitas,

simbiontes, parasitas;

Geralmente são filamentosos, ramificados e multicelulares (5 a 10 mm

dimensão transversal) com crescimento apical;

Absorvem nutrientes – digestão externa (enzimas);

Não possuem celulose e nem tecidos vasculares;

Podem ser uni ou pluricelulares (micro/macro) - micélio e corpos de

frutificação. A reprodução se dá por meio de esporos (com poucas

exceções), com diferenciação das estruturas;

Aeróbios estritos

Habitat100.000 espécies, talvez

existam até 1,5 milhões de

espécies;

Podridão da laranja

Podridão descendente

da videira

Podridão branca - Phanerochaete

Basidiomiceto decompondo madeira

Aspergillus flavus

Amanita muscari Psilocybe mexicana

amendoim

Citologia80 a 90% de polissacarídeo,

• Núcleo com cromossomos e membrana nuclear.

• Organelas citoplasmáticas superiores

• Encontram-se geralmente haplóides; núcleo torna-sediplóide por meio de fusão nuclear no processo dereprodução sexual.

• A parede celular é rígida e a membrana plasmática érica em ergosterol (vit. D)

• Reprodução: Sexuada e/ou Assexuada

Citologia dos Fungos

• Polissacarídeos: mananas e glucanas

• Manoproteínas: polímeros de manose

• Glucanas: polímeros de glucosil

• N-acetil-glucosamina

• Metabolismo: energia orgânica exógena (C, N, O).

Estrutura da Parede Celular

Fungos

- Determina a forma e

garante a estrutura da

célula fúngica;

- Protege contra injúrias

mecânicas;

- Evita a lise osmótica

do protoplasto

- Bloqueia o ingresso de

moléculas tóxicas

Modelo da Estrutura da Parede Celular

Morfologia celular

Imagem de microscopia eletrônica de varredura (cores adicionadas) de micélio fúngico com as hifas (verde), esporângio (laranja) e esporos (azul), Penicillium sp.

(aumento de 1560 x)

A alimentação dessas células é feitapela secreção de enzimas, que degradamsubstâncias no meio exterior, gerandopequenas moléculas que podematravessar a malha da parede fúngica eassim serem absorvidas.

Quando em condições adversas, os fungos filamentosos desenvolvemestruturas reprodutivas denominadas conídios (esporos), que é uma formade reprodução e de resistência às condições ambientais adversas.

As unidades fundamentais da estrutura dos fungos filamentosos são ashifas, que são as células arranjadas sob a forma de filamentos.

• A porção do micélio que se projeta acima da

superfície do substrato é denominada micélio aéreo ou

reprodutor.

• Aquela porção que penetra no substrato e absorve os

alimentos chama-se micélio vegetativo ou nutritivo.

• Tipos de hifa:

Morfologia

• Algumas hifas podem ser quase que completamente

asseptadas durante a etapa de crescimento, mas um

septo pode separar as células mais velhas ou danificadas;

• A maioria dos fungos possui septos: células

individualizadas;

• Três tipos de septos:

• 1) Pseudo-septos: septos com muitos poros (peneira);

• 2) Septo simples:

• 3) Doliporo:

• -Outras formas também podem ocorrer

Septos

Doliporo

Parede Celular

Membrana Citoplasmática

Aplicações Industriais

• A maioria dos fungos produz duas fases (ciclo de vida):

1) Somática: Todas as células que não estão envolvidascom a reprodução.

2) Reprodutiva: Células envolvidas na produção deesporos ou de qualquer estrutura especializadaenvolvida na formação destes.

Reprodução dos Fungos Filamentosos

Ciclo Reprodutivo dos Fungos

Brotamento

Fragmentação somática

Fissão celular

Esporulação: conídios e esporangiosporos. Estes

podem ser móveis (zoósporos) ou imóveis

(aplanósporos).

Reprodução Assexuada

• esporangiosporos: se originam no

interior de cavidades muito

especializadas, os esporângios. Da hifa,

forma-se uma vesícula (esporangióforo)

que forma esporos no seu interior;

depois a vesícula se rompe e libera os

esporangiosporos.

• blastosporos: uma única estrutura

desenvolve-se por brotamento ou

gemulação, com separação posterior

entre este e a célula mãe. Ex: leveduras.

• clamidosporos: as células terminais ou

intercaladas de uma hifa aumentam de

tamanho e desenvolvem paredes

espessas. Têm função de resistência.

Ex: Candida albicans.

• artrosporos: resultam da

fragmentação de uma hifa em

células isoladas.

• conidiosporos ou conídios:

originam-se, em alguns casos,

diretamente de hifas vegetativas

e, em outros, de partes

diferenciadas do talo, as quais se

denominam conidióforos. Ex:

Penicillium.

Conídios de Aspergillus agrupados em forma de cabeça, aoredor de uma vesícula.

No Penicillium falta a vesícula na extremidade dos conidióforosque se ramificam dando a aparência de pincel.

Conidióforos

• União de um núcleo haplóide doador com célula do

receptor.

• Aqueles fungos que apresentam apenas formação

assexuada de esporos são os fungos imperfeitos.

• HOMOTÁLICOS: são aqueles cujo micélio (ou talo)

é auto-fértil e podem, portanto, reproduzir-se

sexuadamente por si só, sem a participação de outro

micélio.

• HETEROTÁLICOS: são os que possuem micélio

auto-estéril e requerem a participação de outro talo

compatível para a reprodução sexuada.

Reprodução Sexuada

Formação dos Zigotos

- zigosporos: as extremidades das hifas

próximas fundem-se, ocorre meiose e

desenvolvem-se os zigosporos.

- ascosporos: 4-8 esporos se formam no

interior de uma célula especializada, o

asco, na qual ocorreu meiose.

Tipo de Esporos Sexuados

- basidiosporos: após a meiose, 4 esporos

geralmente se formam na superfície de

uma célula especializada, o basídio.

- oosporos: resultantes da união dos

elementos sexuados desiguais, o oogônio

e o anterídeo.

Tipo de Esporos Sexuados

Taxonomia

Endomicorrizas

Parasitas em

plantas e animais

• Hifas cenocíticas.

• Maioria terrestres.

• Grupo de importância: muitas micorrizas

(associações mutualísticas com raízes de

plantas).

• Zigomiceto comum: Rhizopus (bolor negro

do pão), Mucor, Rhizomucor, Blakeslea,

Cunninghamella, Mortierella

ZIGOMYCOTA

Estrutura de

reprodução

(Eporangióforo), A;

Foto macroscópica

da morfoespécie 5

do gênero Rhizopus,

B; Hifas com

projeções em forma

de rizóides, C.

A

B

C

Fungos que formam “sacos” ou ascos em ascocarpos.

Marinhos, de água doce ou terrestres

Formam associações com algas, líquens e raízes.

Incluem muitos patógenos de plantas.

Incluem desde unicelulares (leveduras) atémulticelulares.

ASCOMYCOTA

conídios

germinação

micélio

conidióforos

ascocarpo

gametângios

núcleos dos gametas

plasmogamia

hifas ascógenas

células-mães dos ascoscariogamia

ascos jovens

meiose

mitose

ascósporos

germinação

diplofase

dicariofase

haplofase

conídios

germinação

micélio

conidióforos

ascocarpo

gametângios

núcleos dos gametas

plasmogamia

hifas ascógenasascos jovens

meiose

mitose

ascósporos

germinação

diplofase

dicariofase

haplofase

ASCOMYCOTA

Ciclo de Vida

Tipos de Ascos

Ascomycota. Ascos com 4 ascósporos

de Saccharomyces cerevisiae, uma

levedura. Aumento de 400X.

Ascomycota. Ascos com ascósporos de

Apiosordaria hispanica. Aumento de 200X.

Ascomycota. Conidióforo e conidiósporos de Aspergillus sp.

A B

CONIDIÓFOROVESÍCULA

HIFA SEPTADA

CONÍDIOS SUSTENTADOS

PELAS FIÁLIDES

A B

CONIDIÓFOROVESÍCULA

HIFA SEPTADA

CONÍDIOS SUSTENTADOS

PELAS FIÁLIDES

Aspergillus sp2

A

Aspergillus sp3

B

Aspergillus sp18

C

Ascomycota. Conidióforo e conidiósporos

de Penicillium sp.

Penicillium sp 51Penicillium sp 5151 AAAAAA

Penicillium sp. 59

BBBBBB

CCCCCC

Penicillium sp. 18

Incluem os cogumelos ou um corpo de frutificação

conhecido como basidiocarpo.

Importantes decompositores, em especial de

madeira.

A reprodução assexuada é menos comum.

BASIDIOMYCOTA

Ciclo de Vida BASIDIOMYCOTA

Basidiomycota. Basidiocarpo de

Coprinus cinereus em ágar batata-

dextrose.

Basidiomycota. Basídio e

basidiósporos de Schizophyllum

commune. Microscopia eletrônica

de varredura. Aumento de 2500X.

Reprodução Sexuada BASIDIOMYCOTA

Aplicações Industriais

Aplicações Industriais

Pleurotus ostreatus - Shimeji

Lentinula edodes - Shitake

Agaricus bisporus - Champignon

Ácido Cítrico

Características e Usos

Características e Usos

30 tons limão 1 ton ácido cítrico

Limão + CaCO3 Citrato de cálcio

Agentes

Matérias-Primas

Azul da Prússia

Matérias-Primas

Bioquímica do Processo

Fixação Anaplerótica de CO2

Bioquímica do Processo

Bioquímica do Processo

Regulação do Metabolismo

Regulação do Metabolismo

Condições de Fermentação

Condições de Fermentação

Sistemas de Produção

Sistemas de Produção

Sistemas de Produção

Sistemas de Produção