Capítulo
5 Neste capítulo
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Características gerais dos fungos. Reprodução e classificação. A relação dos fungos com outros seres vivos. A importância dos fungos.
Fungos Os fungos são organismos muito diversificados, que tanto podem ser microscópicos como macroscópicos. Por apresentarem características peculiares, são classificados em um reino próprio. A decomposição da matéria orgânica realizada pelos fungos é de extrema importância para a manutenção dos ecossistemas. Imagine uma floresta repleta de árvores na qual, por alguma razão, fungos e bactérias >
decompositores repentinamente deixassem de existir. Em pouco tempo, o solo da região estaria completamente recoberto por espessas camadas de folhas mortas. Restos e resíduos de animais, como cadáveres e fezes, também se acumulariam no ambiente. O papel ecológico dos fungos, portanto, afeta todos os seres vivos do planeta, inclusive os seres humanos.
Fotografia de um fungo comumente conhecido como orelha-de-pau (cerca de 6 cm de diâmetro) sobre um tronco caído no solo. Na ausência de fungos, o tronco mostrado na imagem permaneceria intacto por tempo indeterminado.
Características gerais dos fungos Os fungos são eucarióticos, ou seja, suas células possuem uma membrana nuclear que envolve o material genético, separando-o do citoplasma. Eles existem em formas unicelulares, conhecidas como leveduras, e em formas constituídas por filamentos denominadas hifas, como se observa entre os bolores (veja fotografias ao fim da página). Esses organismos podem se desenvolver em diversos lugares: no solo, na água, nas plantas, em animais, no ser humano e em detritos orgânicos. Popularmente conhecidos como bolores, mofos, orelhas-de-pau e cogumelos, os fungos se alimentam de substâncias orgânicas de origens variadas, como folhas caídas, restos de animais mortos e outros resíduos orgânicos, de forma que atuam como decompositores, reciclando os constituintes da matéria orgânica que compõe os seres vivos. Por meio de evidências fósseis, sabe-se que esses organismos estão na Terra há pelo menos 600 milhões de anos e supõe-se que tenham evoluído de ancestrais protoctistas que viviam em ambientes aquáticos. Em Biologia, o ramo que se dedica ao estudo dos fungos é a micologia.
Fungos unicelulares e fungos filamentosos
Os fungos unicelulares ou leveduras ocorrem como células individuais que apresentam apenas um núcleo. Em geral, são maiores que as bactérias. A morfologia e a forma de nutrição são critérios utilizados para distinguir as espécies de leveduras. A maioria dos fungos não é unicelular. O corpo de um fungo filamentoso é formado por uma estrutura chamada micélio. Este é composto por filamentos individuais em forma de tubo, as hifas, que correspondem a células multinucleadas (com vários núcleos). Certas hifas possuem septos transversais que subdividem a estrutura tubular em compartimentos parecidos com células individuais, por isso são chamadas septadas. Contudo, os septos são incompletos, pois apresentam um orifício ou poro central que permite a livre troca de substâncias e estruturas citoplasmáticas entre compartimentos vizinhos. Muitas vezes, o septo está ausente e, nesse caso, a hifa é constituída por um tubo, sem divisão transversal, preenchido
por líquido citoplasmático com centenas de núcleos. Hifas com esse tipo de estrutura são chamadas cenocíticas (do grego, koinos, “comum”, e kitos, “célula”). Em uma hifa cenocítica, as organelas e os núcleos transitam livremente de uma região para outra do citoplasma. A imagem a seguir representa hifas com e sem septo. poro central
núcleo
septo
A
núcleo B
Hifas de fungos filamentosos: hifa septada ( A); hifa cenocítica (B). Cores-fantasia.
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Muitas vezes, durante a fase reprodutiva, o micélio de um fungo filamentoso é subdividido em duas partes distintas, cada qual com uma função específica (veja figura abaixo). O micélio vegetativo assume as funções vitais do organismo, tais como a nutrição e o crescimento do fungo, retirando nutrientes do substrato por meio de hifas. O micélio reprodutivo é formado por hifas especializadas na formação de esporos, células reprodutoras. Essas hifas, em geral, crescem perpendicularmente ao substrato, favorecendo a dispersão dos esporos.
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Micrografia eletrônica de varredura de leveduras. Cada célula é um indivíduo. Cores-fantasia. Aumento de mil vezes.
micélio reprodutivo hifas
micélio vegetativo
Morango (cerca de 3 cm) com bolor. Os fios esbranquiçados são hifas.
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Representação de hifas organizadas em micélio. As formas diferenciadas do micélio resultam de um rearranjo das hifas constituintes. Cores-fantasia.
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Fungos
Nutrição dos fungos
Todos os fungos são heterótrofos, ou seja, incapazes de produzir seu próprio alimento. Entretanto, a forma de assimilar matéria orgânica é diferente daquela utilizada pela maioria dos animais, que são heterótrofos por ingestão. Nos fungos, a digestão é extracorpórea, ou seja, é realizada fora do corpo. O fungo lança no ambiente enzimas que degradam as moléculas orgânicas complexas e, depois, absorve moléculas menores, mais simples. Por essa razão, são designados heterótrofos por absorção. Quanto aos modos de vida, os fungos podem ser decompositores, parasitas, mutualísticos e predadores.
Fungos decompositores
Laranja em processo de decomposição.
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Os fungos saprófagos (do grego, saprós, “podre”, e phagos, “comedor”), juntamente com as bactérias, são os principais decompositores da biosfera, participando intensamente do processo de degradação da matéria orgânica morta, o que promove a reciclagem dos elementos químicos constituintes dos seres vivos. A maioria deles vive no solo, obtendo nutrientes de seres mortos. Em florestas, onde a matéria orgânica vegetal é abundante, os micélios dos fungos decompositores absorvem os nutrientes de folhas e galhos caídos, decompondo-os. Os fungos decompositores também são responsáveis pelo apodrecimento de alimentos (veja imagens ao lado) e de outros materiais, como a madeira.
Fungos parasitas Os fungos que vivem à custa de outros organismos vivos, prejudicando-os, são classificados como parasitas. Ao parasitar o corpo de um ser vivo, animal ou vegetal, o fungo pode até provocar sua morte. Várias doenças são causadas por fungos parasitas. Nas plantas, cita-se a ferrugem do
A ferrugem do café, causada por Hemileia vastatrix, gera prejuízos aos cafeicultores. (A folha do cafeeiro mede cerca de 13 cm de comprimento e 5 cm de largura.) >
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café, que, no Brasil, é motivo de grande preocupação por parte dos cafeicultores, devido aos prejuízos que acarreta (veja imagem abaixo, à esquerda). As micoses que atacam a pele de seres humanos e animais são provocadas por fungos.
Fungos mutualísticos Existem fungos que se associam a outros organismos, estabelecendo uma relação em que há benefício mútuo para os indivíduos envolvidos. Esses fungos são denominados mutualísticos. A maioria vive associada a seres fotossintetizantes, como as plantas, cedendo-lhes parte da água e dos nutrientes que as hifas absorvem do solo. As plantas, por sua vez, cedem ao fungo certos açúcares e aminoácidos. Duas associações mutualísticas formam estruturas bem características: as micorrizas, associação que envolve fungos e raízes de plantas, e os liquens, formados por fungos e algumas variedades de algas e cianobactérias.
Fungos predadores Certos fungos atuam como predadores. Na maioria dos casos, as hifas secretam substâncias aderentes que aprisionam os organismos que tocam os fungos. Dessa maneira, as hifas penetram o corpo da presa, crescem e se ramificam, espalhando-se no interior do organismo e absorvendo seus nutrientes, causando-lhe a morte. O gênero Arthrobotrys apresenta uma forma mais elaborada de predação. O fungo vive no solo e captura nematódeos microscópicos que habitam o mesmo ambiente. As hifas apresentam pequenos anéis que se estreitam quando a presa passa por eles. As hifas do fungo logo invadem o corpo do nematódeo, digerindo-o (veja imagem abaixo).
Micrografia de luz mostrando um verme capturado pelo fungo Arthrobot rys sp. Aumento de cerca de 250 vezes.
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Padrão geral do ciclo de vida dos fungos Durante o ciclo de vida, os fungos apresentam fases reprodutivas diferentes, uma assexuada e outra sexuada. Os mecanismos reprodutivos variam de acordo com a fase do ciclo (veja esquema ao fim da página).
Representação, em cores-fantasia, de tipos de reprodução assexuada em fungos. Em ( A), processo de fragmentação. Em ( B), exemplo de brotamento.
A
fragmento de hifa
uma vez no solo, ocorre o desenvolvimento de um novo micélio
Reprodução assexuada
O modo mais simples de reprodução de um fungo filamentoso é conhecido como fragmentação , que consiste na ruptura do micélio, gerando fragmentos que podem originar novos micélios (veja esquema ao lado). No caso das leveduras, que são unicelulares, a reprodução assexuada se dá por divisão celular. O termo brotamento (ou gemulação) é usado quando essa divisão origina duas ou mais células-filhas (veja esquema ao lado). Nos fungos, é comum um mecanismo de reprodução que envolve a presença de células haploides (n) especializadas, os esporos , formados pelo processo de esporulação. Em algumas regiões do micélio, existem hifas especiais, que crescem eretas em relação ao substrato. Na extremidade dessas hifas, há uma estrutura dilatada, de formato esférico, o esporângio (do grego, sporá, “semente”, e aggeîon, “cápsula”), no interior do qual ocorre a produção dos esporos. Terminada a esporulação, a parede do esporângio se rompe e libera os esporos. Após um período de dispersão, e na presença de condições ambientais favoráveis, os esporos podem originar uma nova hifa, processo conhecido como germinação. A nova hifa pode formar um novo micélio e, assim, dar continuidade a esse ciclo de vida.
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Reprodução sexuada
A principal característica da reprodução sexuada em diversos seres vivos é a fusão de núcleos gaméticos haploides (n), gerando zigotos diploides (2n). Nos fungos, essa regra se mantém. Em geral, não há diferença morfológica entre os fungos que se reproduzem entre si. As diferenças que existem dizem respeito à constituição genética. É comum representar indivíduos geneticamente diferentes pelos sinais + e -. Fungos de constituição genética semelhante (+/+ ou - / -) não se reproduzem entre si, mas, se a constituição genética for razoavelmente diferente (+/ -), a reprodução ocorre. O mecanismo de reprodução sexuada segue um padrão básico, comum à maioria dos membros do reino Fungo. Sob condições ambientais adequadas, a primeira etapa da reprodução entre fungos distintos é a fusão das hifas haploides (n), que recebe o nome de plasmogamia (fusão dos citoplasmas). A fusão dos núcleos gaméticos haploides (n), chamada cariogamia, não ocorre imediatamente após a união citoplasmática. Assim, a plasmogamia gera uma estrutura celular composta por dois núcleos haploides (n + n) oriundos de hifas pertencentes a micélios distintos. Por isso as hifas que resultam desse processo são denominadas dicarióticas (têm dois núcleos). Após um tempo, os núcleos gaméticos se fundem e originam um zigoto diploide (2n), o qual, por sua vez, entra em processo de divisão meiótica, produzindo células-filhas que darão origem a esporos haploides (n). Os esporos que se formam pelo modo sexuado são comumente chamados esporos sexuais. O esporo haploide formado sexuadamente germina, seu núcleo haploide sofre várias divisões mitóticas e assim se constituem novas hifas. Em geral, a única fase diploide do ciclo de vida de um fungo é o zigoto. Na maioria dos fungos, essa fase é efêmera, isto é, tem curta duração.
micélio
B
1
2
fungo unicelular
3
4
surgimento desenvolvimento células do broto se separam
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Formas de reprodução (sexuada e assexuada), presentes no ciclo de vida da maioria das espécies de fungos. Cores-fantasia. zigoto diploide (2n)
CARIOGAMIA (fusão de núcleos)
esporângio
REPRODUÇÃO SEXUADA fase dicariótica (n+n)
MEIOSE
esporos (n) PLASMOGAMIA (fusão de citoplasmas)
GERMINAÇÃO
micélio REPRODUÇÃO ASSEXUADA esporângio
GERMINAÇÃO esporos (n)
MITOSE
fase haploide (n) fase dicariótica (n + n) fase diploide (2n)
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Fungos
parede celular quitínica
mitocôndrias
núcleo
vacúolo membrana plasmática
retículo endoplasmático
Representação da estrutura geral de uma célula de fungo. Note a presença da parede celular, neste caso composta por quitina. As demais organelas intracelulares têm a mesma função básica que nos outros seres eucarióticos. Cores-fantasia.
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Representação do fungo Penicillium sp., que pertence ao grupo dos fungos conidiais. Em destaque, micrografia eletrônica de varredura da estrutura de reprodução. Cores-fantasia. Aumento de 6 mil vezes.
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Classificação dos fungos Por muito tempo, os fungos foram integrantes do reino Planta, e somente no final da década de 1960 passaram a ser classificados em um reino à parte, chamado Fungi (ou Fungo). No entanto, há um conjunto de características próprias que permitiu a diferenciação dos fungos em relação às plantas. Estudos mostraram que nenhum fungo conhecido é capaz de sintetizar o pigmento responsável pela fotossíntese, a clorofila. Sabe-se também que eles não armazenam amido, componente comum das células vegetais, como substância de reserva em suas células. Além disso, existem algumas características na estrutura dos fungos que ocorrem frequentemente em células animais, entre as quais sua capacidade de armazenar glicogênio (uma grande molécula de carboidrato) como material de reserva. Muitas variedades de fungos têm parede celular (veja imagem ao lado, acima), como as células vegetais, porém essa parede celular é composta por quitina, um polissacarídeo também encontrado no exoesqueleto de artrópodes, que, por sua vez, pertencem ao reino Animal. O reino Fungo agrupa os fungos e os classifica em diferentes filos. A classificação e a organização dos filos que compõem esse reino, entretanto, geram controvérsias. Trata-se de um tema científico que não foi totalmente resolvido e que vem, ao longo do tempo, sofrendo algumas mudanças. Este livro utiliza o sistema de classificação composto de quatro filos: quitridiomicetos (Chytridiomycota), zigomicetos (Zygomycota), ascomicetos (Ascomycota) e basidiomicetos (Basidiomycota) (veja imagens abaixo). Além desses filos, há o grupo dos fungos conidiais (veja imagem ao lado), cuja classificação gera discussão entre os micologistas. A maioria dos critérios utilizados para incluir determinado fungo em um dos filos citados está relacionada à reprodução. Entre os critérios de classificação destacam-se as etapas, as características e as estruturas envolvidas no processo reprodutivo, como a presença ou a ausência de uma estrutura chamada corpo de frutificação, que será estudada na página seguinte.
A
B
C
D
A
B
C
D
Fotografias e ilustrações em cores-fantasia de representantes dos quatro filos pertencentes ao reino Fungo. (A) quitridiomicetos (micrografia de luz, aumento de 350 vezes), (B) zigomicetos (cerca de 0,3 mm de altura), ( C) ascomicetos (mostrando apenas corpo de frutificação; cerca de 10 cm de altura) e (D) basidiomicetos (mostrando apenas corpo de frutificação; cerca de 3 cm de altura).
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Fungos sem corpos de frutificação
Esse grupo de fungos é representado por dois filos: os quitridiomicetos e os zigomicetos. Como característica, suas hifas não constituem estruturas especiais durante o período reprodutivo.
Quitridiomicetos Os quitridiomicetos agrupam cerca de 800 espécies de fungos que, quando comparadas às demais, são consideradas menos especializados. Os quitridiomicetos apresentam indivíduos unicelulares ou filamentosos. Uma importante característica é a presença de quitina na parede celular, o que contribui para classificá-los como integrantes do reino Fungo. Esses fungos vivem principalmente em ambientes de água doce ou salgada. São cosmopolitas, ou seja, existem em diversas regiões do planeta. Assim como todos os outros fungos, os quitridiomicetos são heterótrofos, isto é, absorvem nutrientes do ambiente. Os modos de vida podem variar, mas grande parte deles é parasita, obtendo seus nutrientes orgânicos de algas, larvas de insetos e vermes. Os membros saprófagos também são comuns; estes conseguem seus nutrientes a partir da decomposição da matéria orgânica morta de animais e plantas. Uma característica marcante desse grupo é a presença de indivíduos dotados de flagelo em alguma fase da vida. O batimento do flagelo auxilia a locomoção em meio aquático. Nos demais filos, não há representantes flagelados. Seu ciclo de vida apresenta uma fase diploide (2n) e outra haploide (n) bem definidas. Entretanto, a fase diploide não é efêmera (ver esquema abaixo). gametas haploides
gametângio
hifas
Representação de um quitridiomiceto. Observe a presença de estruturas produtoras de gametas, os gametângios. Os núcleos dos gametângios sofrem mitose, gerando gametas (n) flagelados e de diferentes tamanhos. gametângio Cores-fantasia. >
Zigomicetos Esse grupo é representado por cerca de mil espécies conhecidas. São também denominados ficomicetos.
Os zigomicetos compreendem algumas espécies unicelulares, mas a maioria é composta por fungos filamentosos. Outra característica comum é a parede celular composta por quitina. Em geral, são saprófagos que vivem livremente no solo, alimentando-se de matéria orgânica em decomposição. O Rhizopus stolonifer, responsável pelo bolor preto do pão (veja imagem ao lado), cresce em substratos com teores elevados de umidade, ricos em açúcares, como pães, frutas, etc. Menos comuns são as formas de vida parasitas, que se instalam em alguns invertebrados, dos quais absorvem os nutrientes necessários. Além disso, os zigomicetos podem constituir micorrizas, associações que envolvem os fungos e as raízes de plantas.
bolor
Bolor de pão, causado por Rhizopus stolonifer .
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Fungos com corpos de frutificação
Esses fungos são representados pelos ascomicetos e basidiomicetos, que podem apresentar uma estrutura peculiar formada por um arranjo de hifas especiais. Tal estrutura é denominada corpo de frutificação. As estruturas popularmente chamadas de orelhas-de-pau (veja a fotografia na abertura deste capítulo) e cogumelos são exemplos de corpos de frutificação.
Ascomicetos Os ascomicetos constituem um grande grupo, reunindo cerca de 30 mil espécies. Existem formas unicelulares, chamadas de leveduras, e formas filamentosas (veja imagem ao lado), como os mofos e bolores. O fungo Saccharomyces cerevisiae, uma espécie de levedura, obtém energia por meio da fermentação alcoólica, processo químico que produz álcool e gás carbônico. Devido a tal característica, essa levedura é largamente utilizada como fermento biológico no preparo de pães e cerveja. Além disso, esse fungo possui a capacidade de sintetizar certos antibióticos e tem grande potencial para o controle de doenças vegetais. Os ascomicetos saprófagos exercem importantes funções ecológicas, entre elas a decomposição de moléculas orgânicas muito resistentes, como a celulose e a lignina, ambas de origem vegetal, e o colágeno, de origem animal. O modo de vida parasitário também é comum. Além dos saprófagos e dos parasitas, alguns ascomicetos podem ser mutualísticos, formando micorrizas e a maioria das variedades de liquens.
Corpos de frutificação da espécie filamentosa Sarcoscypha coccinea (cerca de 5 cm de diâmetro e 3 cm de altura).
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Fungos
Basidiomicetos
Esse filo possui cerca de 25 mil espécies descritas e inclui os fungos mais conhecidos. A esse grupo pertencem as orelhas-de-pau e os cogumelos (veja a imagem A, ao lado), como o Agaricus campestris (cham pignon), usado na alimentação. Seus representantes são predominantemente miceliais (ou filamentosos), embora existam formas unicelulares. A estrutura do micélio é bem desenvolvida. Os basidiomicetos são cosmopolitas e vivem principalmente em ambiente terrestre. Em relação ao modo de vida, a maioria dos fungos desse filo é saprófaga. Existem, porém, muitos representantes parasitas de animais, plantas, algas e outros fungos. Alguns basidiomicetos parasitas, como algumas espécies do gênero Ustilago (veja imagem B, ao lado), acarretam prejuízos econômicos para a agricultura, causando doenças vegetais. Certos basidiomicetos são mutualísticos, compondo micorrizas e liquens.
A
B
Exemplos de basidiomicetos: (A) corpo de frutificação de shiitake (Lentinula edodes; cerca de 6 cm de diâmetro e 8 cm de altura), uma espécie usada na culinária; (B) espiga de trigo (cerca de 20 cm de altura) afetada pelo fungo Ustilago tritici, parasita causador de uma doença vegetal chamada carvão (compare as espigas afetadas com uma espiga saudável, à esquerda na fotografia).
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os micologistas em relação à classificação desses fungos. Dessa forma, os fungos conidiais não constituem um filo propriamente dito. São encontrados nos meios terrestre e aquático, no ar, no organismo humano, sobre a matéria orgânica de vegetais e animais vivos ou mortos. Os fungos conidiais participam da vida humana de formas variadas. Alguns representantes desse grupo possuem alto valor econômico; por exemplo, as espécies do gênero Penicillium, que são usadas na produção de queijos sofisticados como o gorgonzola. Podem ser utilizados, ainda, pelas indústrias farmacêuticas para a produção de penicilina. Outra importante característica associada a esse grupo é seu impacto na saúde, uma vez que causam a maior parte das micoses e outras enfermidades provocadas por fungos. Além de espécies parasitas, esse grupo também apresenta espécies saprófogas, predadoras e mutualistas.
Grupo dos fungos conidiais
Os fungos conidiais, também chamados deuteromicetos, são constituídos por cerca de 20 mil espécies conhecidas, a maioria saprófaga e parasita. Fazem parte desse grupo algumas espécies unicelulares, mas principalmente espécies filamentosas. Todas as espécies possuem parede celular composta de quitina, característica comum nos fungos. Os fungos desse grupo não apresentam reprodução sexuada. Não há um consenso entre
Micrografia eletrônica de varredura de Aspergillus niger, representante dos fungos conidiais. Note a presença de hifas (branco) e esporos (preto) prontos para serem liberados no ar (aumento de 12 mil vezes, colorizado artificialmente).
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Saiba mais Micoses
Micoses são infecções causadas por fungos. Elas podem aparecer nas unhas ou na pele, incluindo o couro cabeludo. A frieira (popularmente conhecida como pé de atleta) é um tipo comum de micose, que ocorre principalmente entre os dedos dos pés, causando descamação e coceira. Unhas com micose em geral ficam amareladas e grossas. A micose do couro cabeludo pode tornar o cabelo fraco e quebradiço. Os fungos vivem preferencialmente em ambientes úmidos e quentes. A prevenção das micoses inclui cuidados como: usar roupas e meias de algodão; trocar as meias diariamente; após o banho, enxugar bem as dobras do corpo, como a região entre os dedos dos pés e a virilha; evitar o uso prolongado de tênis ou sapatos fechados e manter as unhas cortadas e sempre limpas. É importante procurar auxílio médico caso surjam regiões que cocem, apresentem vermelhidão e descamem. O tratamento correto das micoses requer o uso de medicamentos receitados por um médico.
Fungos em associações mutualísticas Uma característica importante de alguns fungos é a capacidade de viver associados harmonicamente a outros organismos. Dois exemplos são de grande relevância: os liquens e as micorrizas.
Liquens
Os liquens são associações entre fungos e microrganismos autótrofos fotossintetizantes em que ambas as espécies envolvidas obtêm vantagens, principalmente nutricionais. Em geral, para os liquens que vivem em ambientes inóspitos, a separação dos indivíduos provoca a morte de ambos. Os fungos que constituem liquens são representantes dos ascomicetos ou dos basidiomicetos. Na maioria das vezes, os seres autótrofos são clorofíceas (algas verdes) ou cianobactérias. O corpo do líquen, que recebe o nome de talo, pode ser classificado em três tipos básicos: crostoso, folhoso e fruticoso. Observe as imagens ao lado: o talo crostoso é semelhante a uma crosta que fica fortemente presa ao substrato. O formato do talo folhoso, como o nome sugere, lembra o de folhas, e o do talo fruticoso se assemelha a um pequeno arbusto com posição ereta em relação ao substrato. Na nutrição dos liquens, o organismo fotossintetizante fornece a matéria orgânica para si mesmo e para o fungo. Os fungos que formam liquens associados às cianobactérias, organismos fixadores de nitrogênio, têm como vantagem uma fonte adicional desse elemento químico, que faz parte da constituição dos ácidos nucleicos e das proteínas. O fungo, heterótrofo, confere à alga proteção, sais minerais e umidade. Geralmente, em locais com condições ambientais desfavoráveis à existência de vida, os liquens fazem parte dos primeiros seres vivos a aparecer, sendo por isso considerados organismos pioneiros. Também podem ser encontrados em superfícies de rochas, em folhas, no solo, em troncos de árvores, etc. Contudo, existem variedades de liquens que são extremamente sensíveis às alterações do meio ambiente. Por exemplo, na presença de poluentes atmosféricos, como os óxidos de carbono e enxofre, alguns tipos de liquens não conseguem se desenvolver. Esses seres, que sucumbem à
poluição, são tidos como importantes indicadores biológicos, denunciando a má qualidade do ar e do solo. O fungo se reproduz individualmente, produzindo esporos assexuais ou sexuais. O indivíduo autótrofo, por sua vez, reproduz-se apenas assexuadamente, por meio de pequenos fragmentos que se desprendem do talo. O líquen inteiro também pode se reproduzir assexuadamente por meio de estruturas chamadas sorédios, constituídas por células de algas e hifas do fungo transportadas pelo vento.
Micorrizas
Micorrizas são associações entre fungos e raízes de plantas. A planta fornece ao fungo compostos orgânicos fotossintetizados, enquanto o fungo, por meio da decomposição da matéria orgânica do solo, fornece à planta nutrientes minerais, como sais de nitrogênio e de fósforo. A
O talo dos liquens pode ser do tipo crostoso ( A: cerca de 3 cm de diâmetro), fruticoso ( B: cerca de 1 mm de diâmetro) ou folhoso (C: cerca de 6 mm de diâmetro). >
B
C
Micrografia eletrônica de varredura de um líquen folhoso. As hifas do fungo aparecem em bege e as algas, em verde. Imagem colorizada por computador. Aumento de 10 mil vezes.
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Fungos
Importância dos fungos A
área com bactérias
área sem bactérias
B
Certos fungos produzem compostos tóxicos para bactérias, chamados antibióticos. Em (A), um comprimido branco de antibiótico (no centro) inibe o crescimento de bactérias ao redor. Fungos do gênero Penicillium (B) produzem penicilina, um antibiótico largamente utilizado.
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A levedura Saccharomyces sp. é uma possível alternativa para a produção do álcool combustível. Micrografia eletrônica de varredura (cores-fantasia). Aumento de 9 mil vezes. >
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Muitas vezes os fungos são lembrados por serem causadores de micoses em seres humanos e animais e responsáveis também por doen ças em plantas cultivadas. Outra imagem ligada aos fungos é a de bolores ou mofos, que invadem paredes úmidas de casas, peças de couro e também alimentos, como frutas e grãos, provocando seu apodrecimento. Poucas espécies, entretanto, acarretam prejuízos aos seres humanos. Os fungos são importantes para a decomposição da matéria orgânica. Sem os seres decompositores, cessaria a reciclagem de nutrientes, da qual depende a vida no planeta. Também existem várias espécies de fungos mutualísticos, que estabelecem relações benéficas com certos organismos. Além disso, algumas espécies de fungos são comumente utilizadas na culinária, como é o caso de certos cogumelos (basidiomicetos) empregados em receitas de sopa, pizza e estrogonofe, por exemplo.
Fungos na indústria
Muitas espécies de fungos, antes consideradas prejudiciais, vêm sendo pesquisadas para o desenvolvimento de produtos, entre os quais medicamentos, desinfetantes e inseticidas. Certas espécies são utilizadas pelas empresas farmacêuticas na produção de remédios (veja imagens ao lado), como a penicilina, de vitaminas, como a riboflavina e de ácido cítrico, um dos componentes intermediários do metabolismo energético. Outras são usadas tanto na fabricação de laticínios como no controle de qualidade de diversos produtos. Nesse processo, algumas amostras de produtos são propositadamente contaminadas, principalmente por Aspergillus niger (ascomiceto), facilmente encontrado na natureza. Periodicamente são feitas análises para verificar se a população de fungos sofre alteração. Caso diminua até que não sobre quase nenhum fungo, significa que o composto usado como conservante naquele produto é eficiente. A ação decompositora dos fungos tem sido útil para o desenvolvimento de técnicas de produção do álcool combustível. Estudos realizados com o fungo ascomiceto Trichoderma reesei mostraram que essa espécie degrada a celulose, matéria-prima do papel, formando glicose, que pode ser convertida em álcool. O próximo passo é descobrir como a enzima que degrada a celulose é produzida, de forma que o gene possa ser inserido na levedura utilizada (Saccharomyces sp., veja imagem ao lado) para converter a glicose em álcool. Com isso, pretende-se criar um processo sofisticado que permita a obtenção de álcool por meio da reciclagem de várias fontes que hoje são consideradas descartáveis, como o bagaço da cana-de-açúcar, as madeiras e os papéis jogados no lixo. Dessa forma, as leveduras participariam ativamente como fontes alternativas para a produção de álcool combustível. Tais leveduras também são empregadas na fabricação de vinhos e fermento para pães e bolos.
Fungos na agricultura
De acordo com a espécie, os fungos podem causar prejuízos ou benefícios à agricultura. Muitos deles podem gerar doenças que reduzem as colheitas. Um exemplo de fungo causador de doenças vegetais é o Phakopsora pachyrhizi, um basidiomiceto que parasita culturas de soja, promovendo a queda precoce de grãos e, consequentemente, grandes perdas nas safras dessa leguminosa. Existem fungos, entretanto, que aumentam a fertilidade do solo, resultando em aumento da produtividade de muitas culturas. Nas últimas décadas, várias espécies de fungos têm sido utilizadas para aumentar a produtividade agrícola. Nesse contexto, o efeito das micorrizas em algumas plantas de interesse econômico vem sendo alvo de estudos e aplicações na agricultura. Sabe-se que a presença das micorrizas torna as plantas mais eficientes na absorção de certos nutrientes encontrados no solo, como o fósforo. Em geral, a concentração no solo desse nutriente, importante em muitas vias metabólicas vegetais, é relativamente baixa. Assim, a presença de fungos associados às raízes de plantas de interesse econômico reduz a necessidade de fertilizantes ricos em fósforo, aumentando a produtividade (veja imagem acima). Estudos realizados na Universidade Federal de Pernambuco analisam o emprego de fungos para combater pragas agrícolas, como alternativa ao uso de agrotóxicos. Por meio de alterações do genoma de certas espécies de fungos, duas variedades especiais foram selecionadas, uma capaz de atacar insetos e outra, de infectar fungos causadores de doenças vegetais. Produtos agrícolas a partir de fungos vêm sendo desenvolvidos por indústrias e universidades. Devido ao controle eficaz de várias pragas e doenças, esses produtos forneceram resultados satisfatórios, passíveis de serem utilizados para o desenvolvimento de práticas sustentáveis de agricultura.
Diferença de crescimento entre plantas de dente-de-leão. As micorrizas estão presentes apenas no vaso à esquerda, cuja planta mede cerca de 15 cm de altura.
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Fungos perigosos
Embora existam algumas espécies comestíveis, muitos fungos produzem substâncias extremamente tóxicas, que podem levar à morte. Muitas vezes, é difícil diferenciar uma espécie perigosa de outra, inofensiva. Por isso, não se deve ingerir fungos desconhecidos. Como exemplo, o Amanita muscaria (veja imagem ao lado) é um basidiomiceto algumas vezes empregado como inseticida natural. A ingestão desse fungo pode provocar alucinações e delírios seguidos de sono profundo. Na Europa, existem outras espécies do gênero Amanita, como o Amanita phalloides – o consumo de um único cogumelo dessa espécie pode rapidamente levar à morte. O ergotismo é uma grave doença que afeta principalmente o sistema nervoso de pessoas e animais que tenham ingerido cereais infectados pelo fungo Claviceps purpurea. Ela provoca um bloqueio do fluxo normal de sangue, impedindo a nutrição adequada das células. Certas variedades dos fungos Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus produzem substâncias tóxicas denominadas aflatoxinas. Esses fungos se desenvolvem em alimentos, como sementes de amendoim e milho. O consumo de alimentos contaminados com aflatoxinas pode aumentar o risco de cirrose e câncer de fígado.
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Amanita muscaria (cerca de 10 cm de altura), espécie comum no hemisfério norte. No Brasil, esse fungo já foi encontrado, por exemplo, em São Paulo e no Rio Grande do Sul.
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Práticas de Biologia
Ao da mpraura sobr a frmao ralizada por lvduras Objivo
A
Observar qual é a temperatura mais adequada para o processo de fermentação do Saccharomyces cerevisiae, um tipo de levedura componente do fermento biológico.
Marial
B
três recipientes transparentes com capacidade de 250 mL e três copos de plástico três envelopes ou tabletes de fermento biológico açúcar duas colheres de chá 1 L de água etiquetas para identificação dos recipientes água gelada água quente
C
Procdimos
1.
Utilize uma das colheres para adicionar o fermento e a outra para adicionar o açúcar. Separe três copos e adicione de 2 a 3 colheres de chá de açúcar em cada um. Depois, com a outra colher de chá, adicione de 2 a 3 colheres de fermento biológico em cada um dos copos que já contêm açúcar. Se o fermento disponível estiver em tabletes, coloque um tablete em cada copo. Coloque 200 mL de água em um recipiente vazio e leve-o ao congelador até que fique gelada. Como alternativa, você pode imergir esse recipiente em outro, com cubos de gelo. Seu (sua) professor(a) vai colocar 200 mL de água quente em um recipiente vazio. Por último, coloque 200 mL de água à temperatura ambiente no último recipiente vazio. Rapidamente, verta a água gelada em um dos copos com açúcar e fermento biológico. Faça o mesmo com a água à temperatura ambiente enquanto seu (sua) professor(a) verte a água ainda bem quente. Misture o conteúdo de cada copo utilizando uma colher. Identifique com uma etiqueta cada copo em relação à temperatura da água utilizada para preenchê-lo. Aguarde cerca de duas horas.
2.
3. 4. 5.
6.
Alguns materiais utilizados nesse experimento.
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CUIDADO Não toque na água quente. Ela pode provocar queimaduras em sua pele.
Rsulados
D 1.
Observe o conteúdo dos três copos. Existe alguma diferença entre eles?
Discusso 1. A qual filo pertence o fungo Saccharomyces cerevisiae? 2. Em qual temperatura de água foi possível observar o processo de fermentação? Como você concluiu isso? 3. Por que o recipiente com água aquecida e o recipiente com água gelada não apresentaram o mesmo resultado, considerando o modo de nutrição dos fungos?
4. Elabore um experimento que permita concluir se a água gelada provocou a morte das leveduras componentes do fermento biológi co.
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AtençãO: o scrva o livro. Responda a todas as questões em seu caderno.
Aividads 1.
A classificação dos fungos ainda gera discussões entre micologistas. Até 1969, os fungos eram incluídos no reino Planta, porém novos estudos permitiram que fossem considerados em um reino à parte. Explique por que os fungos não podem ser classificados como plantas.
2.
Observe as imagens e identifique a estrutura geral e as estruturas apontadas pelas setas. 1
6.
1
2
Os fungos podem desenvolver-se sobre muitos tipos de alimentos, formando estruturas visíveis a olho nu, conhecidas como bolores ou mofos. Observe a fotografia ao lado. a) Qual das formas de nutrição existentes no reino Fungo explica melhor a imagem observada? b) Qual é a importância desse modo de vida para os ecossistemas? c) Dos fil os estudados, qual poss ui representantes que, caracteristicamente, formam os bolores do pão? d) De forma geral, como os fungos absorvem seus nutrientes?
4.
Esquematize em seu caderno o padrão geral do ciclo de vida dos fungos. Em seu esquema, indique quais são as etapas haploides e quais são as diploides.
5.
Observe as imagens abaixo, que representam as diferentes formas estruturais dos fungos. A
C
B
D
Os fungos podem apresentar diversos modos de nutrição. Leia as palavras do quadro abaixo e faça o que se pede. saprófago parasita
B
A 3.
a) Relacione as estruturas A, B, C e D com os filos do reino Fungo. b) O fungo A possui alguma relação com a água? Justifique sua resposta. c) Corpos de frutificação são estruturas resultantes de uma reorganização das hifas constituintes do micélio. Em que período do ciclo de vida ocorre essa reorganização? Entre as estruturas observadas nas imagens, existe alguma que representa um corpo de frutificação?
fotossintetizante
mutualista
a) Identifique um modo de nutrição que não está presente em nenhum representante do reino Fungo. b) Um dos tipos de nutrição dos fungos não está presente no quadro acima. Qual é ele? 7.
Em relação à composição, qual a diferença entre a parede vegetal de células de fungos e de plantas?
8.
A fermentação é um processo realizado por microrganismos como fungos e bactérias. Um exemplo de fermentação é o processo de transformação dos açúcares das plantas em álcool, que ocorre no processo de fabricação da cerveja, no qual álcool etílico e gás carbônico (CO2) são produzidos a partir do consumo de açúcares presentes no malte, proveniente da cevada (Hordeum vulgare). Durante a fabricação de pães, um dos principais ingredientes é o fermento biológico, feito de fungos unicelulares (leveduras). Sabendo que esses fungos são fermentadores típicos, explique por que a utilização do fermento biológico faz a massa do pão crescer.
9.
Em uma aula prática de Biologia, João fotografou o tronco de uma árvore. A estrutura ao centro da fotografia tem cerca de 8 cm de diâmetro.
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5
Fungos
Aividads A penicilina foi o primeiro antibiótico usado com sucesso no tratamento de infecções causadas por bactérias. [...]
a) Que associação biológica pode ser identificada sobre o tronco da árvore? b) Como os organismos que constituem essa associação interagem? 10.
11.
Antes do desenvolvimento da penicilina, muitas pessoas morriam de doenças que, hoje, não são mais consideradas perigosas. [...]
Ao analisar o terreno no qual gostaria de plantar espécies vegetais frutíferas, um agricultor constatou que o solo em questão era muito arenoso, fazendo com que a água da chuva levasse grande parte de seus nutrientes, como o nitrogênio e o fósforo, para riachos da região. O agricultor, então, fez uso de uma técnica que envolve a presença de fungos sim biontes. Em seguida, comparou a taxa de crescimento das plantas antes e depois da implantação da técnica. a) Cite um tipo de mutualismo entre raízes de plantas e fungos. b) Como a presença de fungos simbiontes pode interferir no desenvolvimento das p lantas? c) Esboce um gráfico que represente as taxas de crescimento das plantas antes e depois da implantação da técnica.
Alexander Fleming foi o cientista que descobriu a penicilina. A descoberta aconteceu em 1928 [...]. Durante algum tempo, acreditou-se que os antibióticos decretariam o fim das mortes humanas provocadas por infecções bacterianas. Entretanto, atualmente, sabe-se que, de tempos em tempos, surgem novas bactérias resistentes aos antibióticos e, assim, esses medicamentos perdem o efeito. O uso indiscriminado de antibióticos, tanto por médicos quanto por pacientes, contribuiu, em muito, para o aparecimento de bactérias super-resistentes. Os erros mais comuns que as pessoas cometem são tomar antibióticos para doenças não bacterianas, como a maior parte das infecções de garganta, gripes ou diarreias, e interromper o tratamento antes do prazo recomendado pelo médico.
Um pesquisador realizou um experimento para verificar o efeito de antibióticos sobre bactérias. Em uma das etapas, ele adicionou às colônias de bactérias, contidas em um pequeno recipiente, um extrato de Penicillium sp. O gráfico representa o resultado desse experimento. Observando o gráfico, explique o efeito da adição do extrato sobre as bactérias.
R amos, Maria. É um milagre! Disponível em: . Acesso em: 23 jun. 2009.
a) A penicilina é produzida pelo fungo Penicillium notatum. A que grupo pertence esse fungo? b) Por que não é aconselhável tomar antibiótico sem a devida prescricão médica? 13.
s a i n ô l o c e d º N
Diploide
Adição do extrato
12.
Tempo
Haploide
Leia o texto a seguir e responda ao que se pede.
É um milagre! Imagine uma descoberta que possibilitasse a cura de várias doenças fatais e que permitisse salvar a vida de milhões de pessoas de uma só vez. Pensou? Pois essa descoberta já aconteceu! A penicilina é um remédio tão fantástico que seus efeitos chegaram a ser comparados a um milagre.
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Na maioria dos fungos, a fase diploide é efêmera, mas existe uma exceção. Analise o gráfico e responda:
Tempo
a) Qual é a estrutura diploide e efêmera existente no ciclo de vida dos fungos? Em qual grupo tal estrutura não é efêmera? b) De acordo com o gráfico, esse grupo poderia ser representado pela curva verde ou pela curva vermelha? Justifique.
Ciência, tecnologia e sociedade
Pesquisador americano desenvolve “diesel de fungos” Um fungo descoberto em árvores da Patagônia, na Argentina, tem levantado novas esperanças entre cientistas [norte-] americanos que pesquisam formas alternativas de combustíveis limpos. Pesquisadores da Universidade Estadual de Montana descobriram que um fungo que habita as folhas do olmo nas florestas argentinas pode ser capaz de produzir hidrocarbonetos similares aos encontrados na gasolina e no diesel, combustíveis fósseis com fortes implicações ambientais. “Estes são os primeiros organismos que produzem naturalmente muitas propriedades do diesel”, diz Gary Strobel, professor da Universidade Estadual de Montana [...]. Especialista em fitopatologia – a ciência que estuda as doenças das plantas –, Strobel “trombou” com o Gliocladium roseum há seis anos, durante uma de suas viagens pelo mundo em busca de microrganismos residentes em plantas exóticas. [...] Os cientistas observaram que o fungo argentino reagiu defensivamente liberando gases (hidrocarbonetos) associados normalmente ao diesel
utilizado em carros, caminhões e aviões. Suspeita-se que o Gliocladium roseum aja desta maneira como forma de impedir que outros organismos cresçam ao seu redor, diz o pesquisador [...]. “O resultado arrepiou cada pelo do meu corpo”, diz Strobel. Segundo ele, o fungo argentino liberou nada menos que 55 hidrocarbonetos voláteis, [...] todos presentes no diesel. “Ninguém observou coisa igual em um microrganismo antes.” A pesquisa para a produção de novos combustíveis limpos é uma das áreas mais promissoras - e financiadas – das instituições de pesquisa do mundo. [...] Em Montana, a expectativa é grande porque, apesar de o fungo liberar quantias pequenas dessas substâncias, a experiência poderá servir como base para a utilização de seus genes para o desenvolvimento de outros microrganismos que façam o mesmo trabalho de forma eficiente. Pesquisadores de agências do governo e o setor privado já mostraram interesse no G. roseum. [...] “É uma descoberta muito interessante”, afirmou Marcos Buckeridge, coordenador dos estudos de bioenergia da Universidade de São Paulo (USP), que [...] analisou o [...] estudo. Para ele, o fato de o fungo crescer em ritmo mais lento - o que poderia diminuir a pesquisa devido à necessidade de escala para a produção de combustíveis não seria um problema. “Se fazemos tanques enormes com leveduras, por que não com fungos? Além do mais, o fungo tem mais estabilidade, seu controle é mais fácil porque ele não muda geneticamente tão rápido como a bactéria”, diz. A descoberta do “mycodiesel” (diesel de fungos), como já é chamado na universidade, contou com a contribuição dos pesquisadores Berk Knighton e Tom Livinghouse, do Departamento de Química, Katreena Kluck e Yuhao Ren, [do Departamento] de Ciências Vegetais e Patologia Vegetal. “Se isso virar diesel em 20 anos”, diz Buckeridge, da USP, “os nomes desses cientistas serão lembrados como os primeiros do mundo que fizeram isso. A ciência é assim”. B arros,
Cultivo do fungo Gliocladium roseum em placa de petri.
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Bettina. Instituto de Eletrotécnica e Energia, Universidade de São Paulo. Disponível em: . Acesso em: 27 fev. 2009.
Para discutir 1. O texto menciona a importância da pesquisa relacionada a combustíveis limpos. O que é combustível li mpo? O mycodiesel pode ser considerado um exemplo desse tipo de combustível? 2. Qual a importância de tecnologias como a do mycodiesel? Para responder, argumente levando em consideração algum problema ambiental que tem afligido os seres vivos nos últimos anos, como a intensificação do efeito estufa.
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