UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL DA BAHIA
INSTITUTO DE
HUMANIDADES, ARTES E CIÊNCIAS-CAMPUS PAULO FREIRE
MICROBIOLOGIA: NOÇÕES BÁSICAS
QUADRIMESTRE: 2019.2
DOCENTE: PROF. DR. MARCELO EHLERS LOUREIRO
PEDRO HENRIQUE SOARES DOS SANTOS
Neurospora: um organismo modelo
para estudos da biologia dos fungos
Sumário
1. O
que são fungos?
2. Características
gerais
3. Qual
o hábitat (local de vida) dos fungos?
4. Os
fungos podem ser ruins?
5. Qual
o maior organismo vivo da Terra?
6. O
fungo Neurospora
7. Características
genômicas
8. Estrutura
celular e Metabolismo
9. Ciclos
de reprodução
10. Ecologia
11. Atualidade:
Neurospora e queimadas na Amazônia
12. Apêndice:
Vídeo educativo
13. Direitos
Autorais de Imagens
14. Referências
O
que são fungos?
O
nome fungo é empregado para designar organismos vivos eucariotas, ou seja,
providos de membrana no núcleo da célula, que formam propágulos (esporos), não
possuem clorofila e não produzem seu próprio alimento (são heterótrofos).
Características
gerais
Qual
é o hábitat (local de vida) dos fungos?
Eles se encontram nos mais diversos ambientes e
estão muito relacionados com a vida humana – podendo ser encontrados em
plantas, algas, animais, fungos e até mesmo nos seres humanos.
Qual
a importância dos fungos?
A Microbiologia
desenvolveu estudos nas áreas médicas, econômicas e biológicas sobre quatro
grupos diferentes de microrganismos: os responsáveis pela fermentação,
decomposição da matéria orgânica, aqueles causadores de doenças e os que vivem
em associação com outros seres vivos.
O primeiro
antibiótico contou com a ajuda de um fungo para sua formulação
Os
fungos também podem ser ruins?
Sim! Os fungos podem
ser encontrados parasitando plantas ou causando problemas de saúde como
alergias e micoses em animais. Podem promover a deterioração de combustível e
grande variedade de materiais, como equipamentos ópticos e outros materiais de
grande valor como obras de arte e arquitetônicas.
Exemplos
de doenças causadas por fungos
Pano branco
Também conhecida como micose de
praia, esta infecção tem o nome científico de “Ptiríase versicolor”, sendo é
provocada pelo fungo Malassezia furfur, que provoca manchas
arredondadas na pele na cor branca, já que o fungo impede a produção de
melanina quando a pele é exposta ao sol. Costumam aparecer mais na região do
tronco, abdômen, face, pescoço ou braços.
Como tratar: O tratamento costuma ser feito com cremes ou
loções a base de remédios antifúngicos, como Clotrimazol ou Miconazol. No caso
de lesões muito grandes, pode ser indicado o uso de comprimidos, como o Fluconazol.
Candidíase
Existem várias espécies de
fungos que fazem parte da família Candida, a mais comum a Candida
albicans. Apesar de habitar naturalmente no nosso organismo,
principalmente na mucosa da boca e na região genital, estes fungos podem causar diversos tipos de infecções no organismo, sobretudo
quando o nosso sistema imunológico está comprometido.
As regiões do corpo mais
afetadas são dobras da pele, como virilhas, axilas e entre os dedos das mãos e
dos pés, as unhas, e também podendo atingir mucosas, como boca,
esôfago, vagina e o ânus. Além disso, a infecção pode ser grave a ponto de
se disseminar pelo sangue atingindo órgãos como pulmões, coração ou rins, por
exemplo.
Como tratar: O tratamento para Candidíase é feito
principalmente com pomadas antifúngicas como Fluconazol, Clotrimazol, Nistatina
ou Cetoconazol. Porém, emcasos mais sério com infecção no sangue e órgãos do
corpo, podem ser necessário antifúngicos em comprimido ou na veia.
Aspergilose
É a infecção causada pelo
fungo Aspergillus fumigatus, que pode vir a afetar
principalmente os pulmões, apesar de também provocar alergias ou atingir
outras regiões das vias respiratórias, causando sinusites ou inflamações no
ouvido, por exemplo.
Este fungo é encontrado no
ambiente, podendo estar inclusive dentro de casa, em ambientes úmidos, como
cantos da parede ou banheiros. Ao invadir os pulmões através da respiração,
o Aspergillus fumigatus provoca lesões, chamadas de bolas
fúngicas ou aspergilomas, que podem causar tosse, falta de ar, catarro com
sangue, perda de peso e até febre.
Como tratar: O tratamento para aspergilose é feito com
antifúngicos potentes, como Itraconazol ou Anfotericina B, que devem ser usados
de acordo com a orientação de algum profissional de saúde.
Qual
o maior organismo vivo da Terra?
Um fungo do tipo parasita
é considerado por muitos o maior organismo vivo da Terra.
Trata-se mais precisamente
de um tipo específico do fungo Armillaria que
fica em Blue Mountains, no Estado americano do Oregon, mede 3,8 km de
comprimento. Há diversas espécies de fungos do gênero Armillaria, também conhecido como "cogumelo do
mel". Eles colonizam e matam diversas árvores e plantas lenhosas – aquelas
que produzem madeira. Os grandes grupos de cogumelos marrom-amarelados que
vemos sobre o solo são apenas uma parte de organismos muito maiores.
Esses organismos são
compostos de rizomorfos (estruturas com aspecto semelhante ao de raízes das
plantas capazes de transportar nutrientes por grandes distâncias) pretos que
lembram cadarços e se espalham sob a superfície em busca de novos anfitriões e
de redes subterrâneas de filamentos tubulares conhecidas como micélios.
Mas foi apenas nos últimos
anos que cientistas descobriram o tamanho que essas estruturas atingem.
O Fungo neurospora
A
classificação do Neurospora compreende tanto as leveduras como os fungos. O filo Neurospora é comumente conhecido
como “forma de pão laranja”. Recebeu atenção maior em 1843, durante a sua
primeira infestação nas padarias francesas. O Neurospora foi domesticado para
fins de pesquisa a partir de 1920.
Taxonomia
Neurospora crassa
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Características
genômicas
Os pesquisadores Borkovich e Krystofova foram os
responsáveis por catalogar os genes do fungo Neurospora. O Neurospora
contém aproximadamente 10.000 genes (características de DNA herdadas). Na
maioria dos fungos filamentosos, o crescimento, a morfogênese (seu formato) e a
virulência (capacidade de causar
infecções) são controlados por uma via de proteína-quinase dependente de AMP
cAMP (cAMP).
O Neurospora
crassa contém um gene chamado poi-2. O trabalho desse gene é codificar uma
proteína de 27 kDa. Pesquisadores criaram mutantes poi-2 que mostraram dois
padrões: A primeira foi a típica mutação pontual induzida por repetição (RIP);
o segundo foi a mutação inserção-deleção (processo em que se insere, e se
“retira” um gene. Ambas as mutações mostraram crescimento e
fertilidade reduzidos. Eles concluíram que o gene poi-2 é responsável pela
diferenciação de estruturas reprodutivas femininas, desenvolvimento
peritecional (uma estrutura sexual a ser exemplificada no vídeo) e de
crescimento normal. Eles também observaram que o POI2 protien é provavelmente
um caminho comum na resposta de acasalamento.
O Neurospora
crassa também tem um mecanismo de defesa incomum: RIP. Isso ajuda o
organismo a destruir o DNA estranho. O RIP é um processo que ocorre durante cruzamento
sexual. Uma grande quantidade de pesquisas genéticas sobre Neurospora foi realizada em nível molecular, das moléculas que é
união de elementos químicos, muito pequenos. Exemplo de molécula: H20.
Os cientistas Cahan e Kennell fizeram pesquisas
ilustrando semelhanças entre quatro plasmídeos (moléculas circulares duplas de DNA capazes de se reproduzir independentemente
do DNA cromossômico) no mtDNA de tipo selvagem de Neurospora crassa
e outros genomas mitocondriais fúngicos.
Alguns pesquisadores usaram a estrutura genética do
Neurospora para entender melhor os processos biológicos. Este mutante tem um
fenótipo pleiotrópico (quando um gene determina mais de uma característica do
indivíduo) e possui defeitos na fusão germinal (de crescimento) e hifal (quando
cria-se uma espécie de braço do fungo). Os resultados do estudo indicam que
isso é necessário para a fusão celular (a transformação de uma ou mais células
em uma só).
Estrutura celular e Metabolismo
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| Diagrama do ciclo de vida de Neurospora crassa. |
As estruturas celulares dos neurósporos compartilham
muitas características comuns com outros eucariotos (tipo de organismos mais
complexos, que possuem núcleo definido, por exemplo). O citoplasma é encerrado
em uma membrana plasmática e as paredes celulares são tipicamente compostas de
quitina. Existem pelo menos doze tipos de células especializados. As três mais
comuns são as células hifal, condídio e ascósporo (nome dado às estruturas de
um fungo). As paredes das células hifais são rígidas, exceto nas pontas, onde
ocorre crescimento. Os tubos de anastomose conidial (TAC) são hifas
especializadas. Eles são produzidos pelo mutante cr-1 sem AMP cíclico (cAMP) em
conídios e tubos germinativos de conídios em Neurospora crassa. Os CATs são
distintos do tubo germinativo. São menores, têm crescimento determinado e
crescem um para o outro. Os ascósporos atuam como unidades de dispersão
(espalhamento). Eles são mais resistentes ao estresse do que os conídios.
O modo como o Neurocóspora cresce depende de que tipo de
organismo é. As leveduras (organismo pertencente ao reino dos fungos),crescem
através da divisão celular, enquanto os fungos filamentais crescem por extensão
e ramificação da ponta (“como se crescesse abrindo os braços”). Os fungos neurospora são um dos fungos filamentosos
que mais crescem, com uma taxa de cerca de dez centímetros por dia.
Foi demonstrado que a Neurocóspora possui um ritmo
circadiano, chamado ritmo de esporulação (ritmo de formação de esporos). Se, em
algum momento, o micélio for transferido de um ambiente com muita luz e muita
disponibilidade de alimentos para um ambiente com pouca luz e pouca
disponibilidade de alimentos, o oscilador circadiano começará. Esses ritmos
circadianos são causados por mecanismos de compensação dentro das células.
Eles funcionam como uma espécie de “relógio fisiológico do organismo”.
O neurospora
frequentemente utiliza matéria vegetal queimada como fonte de alimento. Além
disso, eles são conhecidos por crescer em pão e outros produtos alimentares.
Esses organismos são heterotróficos.
Por serem membros da Ascomycota, a Neurospora se reproduz
de forma sexual e assexual (sem contato entre as células reprodutivas
masculinas e femininas). Os organismos neurospora
passam a maior parte de sua vida como organismos haplóides (n).
Existem três ciclos sexuais diferentes: heterotálico, homotálico
e pseudo-homotálico. Em um ciclo de vida heterotálico, o Neurocóspora possui
duas linhagens de acasalamento, A e a.
As estirpes (origens) são determinadas por sequências de DNA
alternativas num local cromossômico. O acasalamento só pode ocorrer entre cepas
diferentes, o que resulta em células diplóides (2n) em sacos longos. A meiose
produz quatro células haplóides. Essas células haplóides sofrem mitose dentro
do asco, formando oito esporos. N. crassa é uma espécie heterotálica. Na
reprodução homotálica, uma cepa haplóide individual pode sofrer reprodução
sexual sem parear com outra cepa. Para sofrer meiose, um núcleo diplóide se
forma pela fusão de dois núcleos haplóides. N. galapagoensis é uma espécie
homotálica.
Na reprodução pseudo-homotálica, um esporo se
transformará em uma mistura dupla de núcleos. Pode então passar pelo ciclo
sexual sem ter que emparelhar com nada. N. tetrasperma é uma espécie
pseduo-homotálica. No ciclo assexual, os esporos germinam e formam micélio, que
produzem hifas aéreas, que produzem comídios.
Veja mais em: https://www.youtube.com/watch?v=rxupx6MVikE
ECOLOGIA
A princípio, acreditava-se que a Neurospora
estava presente somente em áreas tropicais e subtropicais. No entanto, também
foi encontrado vivendo em florestas temperadas. A diversidade de espécies
difere com base na localização geográfica. Por exemplo, a maioria da América do
Norte é o lar de Neurospora discreta, a espécie menos comum de Neurospora. O
sul da Europa, no entanto, abriga quatro espécies: N. crassa, N. discreta, N.
sitophila e N. tetrasperma.
O fungo
neurospora é conhecido por sua capacidade de germinar após incêndios
florestais; ajuda a decompor organismos queimados. O Neurospora é altamente
valorizado para fins de pesquisa. Primeiro, por ser fácil crescer. Segundo, seu
ciclo de vida simples facilita o estudo da genética e o mapeamento de genes.
Como suas características o tornam ideal para pesquisas científicas, o
Neurospora é considerado um organismo modelo.
O fungo Neurospora as queimadas na Amazônia
Atualmente, o Brasil assiste perplexo a um aumento do número de queimadas na região amazônica.
É comum na época do ano em que estamos devido à redução do índice de umidade relativa do ar.
Todavia, devido à crescente expansão da fronteira agrícola e procura pelo aumento das áreas de
pastagens o problema tem se itensificado ao longo segundo dados do INPE.
O Governo Federal acionou as Forças Armadas, A Polícia Federal e o IBAMA para ajudar no
controle do fogo na região.
O fungo Neurospora por atuar ajudando na decomposição de organismos queimados, pode auxiliar naretomada gradual do crescimento da vegetação nativa recuperando a cobertura vegetal.
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