10. Fungi 69-76

download 10. Fungi 69-76

of 8

Transcript of 10. Fungi 69-76

  • 8/12/2019 10. Fungi 69-76

    1/8

    Gavril Niac: Mediul biotic. Note de curs. Fungi. 69

    10. REGNUL FUNGI (CIUPERCI)10.1. Filogenia regnului fungiCiupercile se ramific aproximativ n acelai timp cu separarea plantelor din

    algele verzi, mai precis, cu circa 450 milioane de ani n urm. Filogenia lor esteredat n figura 9.1, ncrengturile (filumurile) lor fiind Chitridiomycota, Zygomicota,

    Ascomicota i Basidiomycota. Printre ele gsim att organisme unicelulare, ct imulticelulare.

    450mil. ani

    Fig. 10.1. Filogenia regnului fungi, cu 4 ncrengturi (fila).

    10.2. Caracteristici ale regnului fungiO trsturimportanta organismelor regnului fungi este cnu sunt capabilede fotosintez,iar hrana i substanele necesare pentru existeni reproducere ile asigurprin absorbiedin mediu sau din plantele pe care leparaziteazsau cucare triesc n simbioz. Pentru a descompune macromoleculele alimentelor, fungiexcret enzime n mediu sau n planta parazitat, capabile de a hidroliza (digera)macromoleculele, moleculele mici (de aminoacizi, zaharuri, etc.) fiind apoi absorbiteprin pereii celulari. Deoarece multe specii din regnul fungi i extrag hrana dinorganisme moarte, ele au un rol principal n calitate de descompuntoare.

    Fungi pot ocupa diverse habitaturi i se asociaz simbiotic cu numeroaseorganisme, att marine i de apdulce, ct i terestre. Astfel licheniisunt rezultatulsimbiozei fungilor cu alge, i se ntlnesc n biotopuri cu condiii extreme, cum ar fideerturile reci i uscate ale Antarcticei i tundrele alpine i arctice, altele triesc nsimbiozcu cu insecte (termite sau furnici), fiind consumatoare de celuloz.

  • 8/12/2019 10. Fungi 69-76

    2/8

    Gavril Niac: Mediul biotic. Note de curs. Fungi.70

    Pentru a putea absorbi cantitile necesare de molecule mici din mediu, estenecesar ca ciupercile s aibo suprafaspecificmare. Exceptnd drojdiile, caresunt unicelulare, ciupercile i-au dezvoltat suprafee specifice mari, prin nlnuiri decelule, care comunicntre ele i sunt capabile de a trasporta nutrieni de la o celulla alta, la distane mari. Astfel de lanuri se numesc hyphae(hife). Existi varianta

    cu celule alungite sau ramificate foarte lungi, dar prevzute cu mai muli nuclei,uneori sute de mii ntr-o singur celul. Reelele formate din astfel de lanuri decelule sau celule gigant, se numesc mycelia(micelii). Celulele au formcilindricidispun de perei tubulari rezisteni, care acoper membrana plasmatic. ntre ele,celulele au perei despritori prevzui cu orificii (septum). Septumul are porul destulde larg pentru a permite trecerea nu numai a citoplasmei, ci chiar i a organitelorcelulare (ribozomi, mitochondrii i chiar nuclei) de la o celul la alta. Celulelemiceliilor parazitare sau simbiotice pot introduce excrescene n celulele gazdei,pentru a absorbi nutireni din interiorul acestora (haustoria), figura 10.2.

    Fig. 10.2. Caracteristicileunor hife de fungus. a) cucelule mici contactate ntreele prin septum i pori. b) cucelule gigant cu muli nuclei.c) Ptrunderea haustoriilorcrescute din celula fungalncelulele gazd, prin peretele

    celular. Se vede chaustoriulstrpunge numai peretelecelular, nu i membrana cito-plamatica celulei gazd.

    Perete celular

    Hifseptat

    Perete celular

    Perete celular

    Haustorii

    Hifconectat

    Celula plantei

    Membrana

    plasmatic

    a planteiHaustoriu

    Hiffungal

    Hifele cresc forte repede, datorit aportului de nutrieni de-a lungul lanului,pn la captul care crete. Totodat, deoarece creterea are loc n sol, nputregaiuri, sau chiar n lemn viu, hifa trebuie s nving o important rezisten

    mecanic. De aceea pereii celulelor miceliului sunt construii dintr-un materialrezistent, n cele mai multe cazuri, aceeai chitin pe care o ntlnim la insecte.Chitina se deosebete de celuloz doar prin nlocuirea unei grupri OH, cugruparea acetamid: NHCOCH3, stabilind o legturpeptidicasemntoare cucea din peptide.

    Ca i n celuloz legtura ntre doumolecule de glucozse face -glicozidic,de aceea macromoleculele formate au structurliniar, nu elicoidalca la amidon.Pentru comparaie mai jos se dau formulele celulozei i chitinei, prin cte douunitide glucoz, cu precizarea cfiecare a doua moleculeste rsucitcu 180.

    Chitina este foarte rezistent, dacne gndim la corpul insectelor. La ciuperciaceast rezisten se manifest datorit diametrelor mici ale hifelor, care sunt de

    ordinul a 10 m. Miceliul este format dintr-o reea deas de hife, care pot atinge100m lungime ntr-un cm3de sol bogat n materii organice, asigurnd o suprafadecontact cu solul de ~32cm2/cm3de sol, iar un singur miceliu se poate ntinde pe

  • 8/12/2019 10. Fungi 69-76

    3/8

    Gavril Niac: Mediul biotic. Note de curs. Fungi. 71

    suprafee imense. Astfel s-a msurat n statul Washington un miceliu, care acopereasingur o suprafade 6,5 km2. S-a stabilit care o vrstde mai multe mii de ani i omasde mai multe sute de tone. Se considercse numrprintre cele mai vechi imai mari organisme din lume.

    O

    OH

    H

    H

    H

    12

    3

    4 5

    6

    H

    H2COH

    HO

    OH

    O

    OH

    H

    H

    H

    12

    3

    4 5

    6

    H

    H2COH

    HO

    OH

    n

    CELULOZA

    NH

    O

    CH3

    O

    OH

    H

    H

    H

    12

    3

    4 5

    6

    H

    H2COH

    HO

    O

    OH

    H

    H

    H

    12

    3

    4 5

    6

    HH2COH

    HO

    NH

    OCH3

    n

    CHITINA

    Pentru a ilustra principalele caracteristici ale regnului fungi, n figura 10.3 se red(dup2.p.575) structura miceliului unei ciuperci, cu structura reproductiv (picior iplrie), alturi de fotografii cu ciuperci: micelii i structuri reproductive (plrii).

    Structuriproductoare

    de spori

    Structurire roductive

    lrii

    Fig. 10.3. Miceliul unor ciuperci. a) Redarea schematica miceliului, att a prii dinsol, ct i prii care formeazpiciorul i plria, inclusiv terminaiile productoare de

    spori. b). Sus: miceliu din care cresc ciupercile n fiecare toamn(Mycena). Jos:fotografia prii vegetative a unui miceliu (firele albe, ca bumbacul), care se

    alimenteazdin ace de conifere n descompunere.

  • 8/12/2019 10. Fungi 69-76

    4/8

    Gavril Niac: Mediul biotic. Note de curs. Fungi.72

    10.3. Reprezentani ai regnului fungi. 10.3.1. ncrengtura Chytridiomycota,Chitridele, triesc mai ales n api reprezintveriga de legturntre protiste i fungi. Sporii lorsunt uniflagelai (fac excepie la restul organis-

    melor din regnul Fungi). Figura 10.4. reprezintoastfel de chitrid. Ca numr de specii i rolecologic au o importanmai micdect celelaltefilae din regnul fungilor.

    Fig. 10.4. O Chitrid. Hifele ramificate asiguromare suprafade contact cu mediul, pentru

    absorbia nutrienilor. ([2] p.577)

    10.3.2. ncrengtura Zygomicota, include diverse mucegaiuri, printre care mucegailnegru al pinii (Rhizopus stolonifer), a carui ciclu vital este redat n figura 10.5. Hifele

    sale se ramific i ptrund n aliment, de unde i absorb nutrienii. Alte specii iextrag nutirenii descompunnd blegarul lsat de animale pe iarb(Pilobolus).

    Reproducereasexual

    Reproducere

    sexual

    Fig.10.5. Ciclul vital al mucegaiului negru al pinii. ([2].p.578).

    10.3.3.ncrengtura Ascomicota (fungi cu sac) are cteva specii de interespentru om. Aici se ncadreaz trufele, ciuperci, care au sacul cu spori n pmnt iatrag animalele cu un miros specific, pentru a fi consumate i astfel sdiseminezesporii. Trufele sunt delicatese pentru gurmanzi. Figura 10.6 reprezint ctevaexemple deAscomicota.

  • 8/12/2019 10. Fungi 69-76

    5/8

    Gavril Niac: Mediul biotic. Note de curs. Fungi. 73

    a

    b c

    Fig. 10.6. a) Hypoxilon multiformae(ciuperca crbunelui) formeazascocarpi (saci)pe trunchiuri de copaci, miceliul descompunnd lemnul pentru a extrage nutrienii.b) Trufele i ascund ascocarpul n sol. Tuber melanosporumeste o specie foarte

    apreciatgastronomic, i se vinde la preuri exorbitante (~$1200 pentru 1 kg).c) Ascocarpul comestibil de Morchella asculata, o specie de ascomicete cu cciula

    spongioas. Triete n asociaie cu rdcini de plante. ([2].p.579)Tot la ascomycete se clasific speciile de Penicillium, printre care mucegaiul

    albastru (figura 10.7). Tot o specie de Penicilliumproduce cunoscuta penicilin.

    Fig. 10.8. Saccharomices cerevisiae,drojdia de bere n curs de nmulire prin

    nmugurire.

    Celul

    printe

    Mugur

    Cicatriceamu urelui

    Fig. 10.7. O portocalmucegitcu mucegai albastru. Sus: La captul hifelor

    conidifore se produc lanuri de conidii (spori asexuali), care se mprtie pentrureproducere.

  • 8/12/2019 10. Fungi 69-76

    6/8

    Gavril Niac: Mediul biotic. Note de curs. Fungi.74

    Alte specii de Penicillium produc enzime care sunt utile la fermentarea unorcacavaluri cu gust deosebit, cum ar fi Cammembert, Bucegi, Blue chese, Roqefort.Pentru acesta din urm laptele de capr este lsat s se infecteze natural nanumite peteri de ctre sue slbatice de Penicillium roquefortii.

    Drojdia de bere, Saccharomices cerevisiae, tot o ascomicet, este cea care

    provac fermentarea berii (figura 10.8) i creterea pinii, alturi de drojdia de vin(Saccharomoces elipsoideus).O asociere interesant o constituie lichenii, care deseori sunt confundai cu

    muchii. n realitate ei sunt o asociaie simbiotic de milioane de microorganismefotosintetice, de cele mai multe ori alge verzi sau cianobacterii, nglobate ntr-o reeade hife fungale (de regul tot de ascomicete, mai rar basodiomicete). Modul cumeste alga inglobat n miceliu se poate vedea din figura 10.9. Simbioza esteavantajoas pentru ambele pri. Algele sau cianobacteriile asigur hrana pentrufungus (cianobacteriile sunt i fixatoare de azot), n timp ce hifele fungusului asigurun mediu umed propice pentru dezvoltarea algelor i bacteriilor. Lichenii suntimportani ecologic deoarece sunt capabili de a se instala pe roci golae, fcnd

    primul pas pentru crearea unui mediu propice apariiei altor forme de via.

    Celula

    algei

    Hife

    fun-

    gale

    SorediiStratde

    alge

    Hife de

    fungus

    Fig. 10.9. Structura lichenilor. n dreapta, schia aratfixarea algelor ntre doustraturi dese de hife, care le protejeaz. In stnga se vede cum este ncojuratalga

    de hifele fungale.

    Lichenii rezistla temperaturi foarte joase (n tundra arcticconstituie sursdehranpentru caribu i reni) sau la secet(cnd i reduc foarte mult activitatea). n

    schimb cnd ploupot absorbi de 10

    mai multapdect propria greutate i prinaceasta contribuie la tamponatrea scurgeii apei dup ploaie i evitarea inundaiilordatorate apelor provenite din muni. Fotosinteza rencepe imediat ce umiditateaajunge la 65-70%.

    Lichenii sunt primii care populeaz pdurile arse sau solul i roca goal. Prinenzimele pe care le produc i le elimin, atacrocile descompunndu-le, putndu-sefixa de ele. Se numrprintre cele mai vechi vieti cunoscute, avnd uneori vrstede mii de ani.

    Totui lichenii nu rezist bine la poluarea atmosferei, mai ales datorit ciipasive de a absorbi nutrienii din apa adus de ploaie. n special sunt sensibili laSO2. nlocuirea spontana lichenilor cu alte specii mai rezistente la poluare poate fi

    un semnal de alarmasupra gradului periculos de poluare atmosferic.

    Ascocarp de fungi

  • 8/12/2019 10. Fungi 69-76

    7/8

    Gavril Niac: Mediul biotic. Note de curs. Fungi. 75

    10.3.4. ncrengtura Basidiomicotacuprinde ceea ce nelegem de regulsubtermenul ciuperci. Figura 10.10. daspectul ctorva dintre acestea. Basidiomicotase caracterizeazprin picior i plarie i includ majoritatea ciupercilor comestibile.

    a) b)c)

    Fig10.10. a) Hygrophorus, din pdurile de stejar, b) Laetiporus sulphureus, ciuperccrescutpe trunchiul unui copac (este descompuntoare a lemnului) ([20], 554).

    c) Lycoperdon gemmatum, mprtiindu-i sporii. ([2].p.581).

    10.4. Rolul ecologic al fungilorAa cum s-a putut vedea mai sus la caracterizarea fungilor i la discuia

    diferitelor ncrengturi, fungii au un rol imens ca descompuntori, alturi de bacterii,asigurnd reciclarea substantelor necesare vieii. Fungii sunt specializai mai ales ndescompunerea materialului lemnos, att a celulozei, ct i a ligninei. Aerul fiindplin de spori fungali, n clipa cnd moare o frunzsau un copac, acestea se acoper

    imediat cu spori i ncepe formarea hifelor care, aa cum s-a vzut, ptrund prinextensii (haustoria) n celulele plantei i ncep procesul de descompunere.Din pcate ciupercile descompuntoare nu fac deosebirea ntre o frunz

    czut, care trebuie reciclat, i un fruct, care ne servete nouca hran. De aceeaatacul mucegaiurilor asupra alimentelor, mai ales a celor depozitate, produce maripagube ramurilor economice legate de producia i pstrarea alimentelor, pierdericare n cazul fructelor se ridicla valori ntre 10% i 50% din producie. Etilena, unhormon care stimuleaz coacerea fructelor, stimuleaz i sporii fungali provocndgerminarea i grbind atacul asupra acestora.

    Unele ciuperci pot sdescompunchiar materialele plastice (aceti fungi s-arputea folosi pentru eliminarea deeurilor de materiale plastice, care se adun n

    cantiti ngrijortoare).n sfrit, unele ciuperci sunt patogene. De exemplu unele specii deAspergillus,care atacculturi de cereale, alimente de tot felul i produc aflatoxine1cancerigenei mutagene (mai nou s-a tras alarma n legturcu bioaua de ardei din Ungaria cuconinut de aflatoxine) (vezi formule mai jos i alte micotoxine n 1). Cornul secarei(tot aparinnd ascomicetelor) conine toxine care pot duce la moarte. Din cornulsecarei s-a izolat i acidul lisergic, materia primpentru drogul LSD2(vezi mai jos),care este dietilamida acidului lisergic3 i este un puternic halucinogen, unul dintrecele mai periculoase droguri depersonalizante. ([16].p.164).

    Dar din ciuperci se pot extrage i medicamente. Tot din cornul secarei se potextrage substane care scad tensiunea arterial, sau opresc sngerarea.

    1www.ansci.cornell.edu; aflatoxines

    2www.nida.nih.gov/Infofacts/LSD.html;3Lysergic acid diethylamide. TheSimple English Wikipedia

    http://www.ansci.cornell.edu/http://www.nida.nih.gov/Infofacts/LSD.htmlhttp://www.nida.nih.gov/Infofacts/LSD.htmlhttp://www.ansci.cornell.edu/
  • 8/12/2019 10. Fungi 69-76

    8/8

    Gavril Niac: Mediul biotic. Note de curs. Fungi.76

    N H

    CO

    N

    C2H5C2H5

    LSDDietilamida

    cidului lisergic

    Principalele aflatoxine(afla de laAspergillus flavus) se noteazcu

    B1, B2, G1, G2, produii metaboliciM1i M2fiind i ei toxici. Ultimii se

    afln laptele vacilor hrnite cufuraje mucegite i rezultprin

    hidroxilarea la carbonul 14 a lui B1,respectiv B2(cercul din figur).

    n ansamblu, regnul fungi este un component important al ecosistemelor,cotribuind la echilibrul ecologic n ecosisteme i biomuri.