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Caratteristiche generali dei miceti

Prof.Salvatore Oliveri

Azienda Ospedaliero-UniversitariaPoliclinico di Catania

Laboratorio Centralizzato di AnalisiLaboratorio di Micologia

Università degli Studi di CataniaDipartimento di Scienze Microbiologiche

e Scienze Ginecologiche

oliveri@unict.it

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Caratteristiche principali dei funghi

• Organismi eucarioti

• Unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe)

• A riproduzione sessuata (forma perfetta o teleomorfa) o

asessuata (forma imperfetta o anamorfa)

• Aerobi obbligati o facoltativi

• Chemiorganotrofi eterotrofi, privi di clorofilla

Struttura della cellula funginaCapsulaStruttura non costante, polisaccaridica; presente in qualche lievito patogeno(es. Cryptococcus neoformans costuituita da galattoxilomannano eglicuronxilomannano)

PareteStruttura costante, prevalentemente polisaccaridica (circa 75% peso secco). Assenza di peptidoglicano,

Membrana citoplasmaticaStruttura tristratificata, lipoproteica, contenente ergosterolo

NucleoCircondato da una doppia membrana con molti pori, risulta spessoassociato ad un vacuolo di grandi dimensioni La membrana esterna è spesso associata al reticolo endoplasmatico

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Struttura della cellula funginaCromosomiIn numero variabile in relazione alla specie, aploidia, diploidia, aneuploidia

Reticolo endoplasmaticoComposto da strati di strutture microtubulari cui sono frammisti numerosi ribosomi e in particolare, nelle cellule in attiva sintesi proteica, appare costituito da vescicole associate alla membrananucleare

MitocondriPresenza di DNA, variabilità della forma (da sferici ad allungati) e delle dimensioni e minore e più irregolare contenuto in cisterne

VacuoliDelimitati da una propria membrana (tonoplasto); possono contenere pigmenti e inclusioni di materiali nutritizi quali il glicogeno

Miceti: Batteri Volume cellulare

Lieviti: 20 – 50µm

Muffe: variabile

1 – 5µm

Nucleo

Eucariotico Procariotico

Citoplasma

Mitocondri, RE Niente organuli

Membrana

Contiene steroli Non li contiene

Parete cellulare Glucani, mannani, chitina,

assenza di

peptidoglicano.

Peptidoglicano e

assenza di chitina,

glucani e mannani. Metabolismo Eterotrofi, aerobi-

anaerobi facoltativi

Aerobi, anaerobi

obbligati e facoltativi,

eterotrofi e autotrofi. Dimorfismo Caratteristica distintiva Assente tranne rare

eccezioni (spore e

clamidie).

Differenze tra Miceti e batteri

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Costituisce il 15-30% del peso secco della cellula

Costituenti

•Polisaccaridi

Glucani

Mannani

Chitina

•Lipidi e Proteine

Polimero di N-acetil glucosamina con legami β 1-4

Polimeri di D-glucoso con conformazione β 1-3 e β 1-6, in alcuni funghi in conformazione α

Polimeri di D-mannoso

Chitosano Polimero di D-glucosamina con legami β 1-4

(presente esclusivamente negli Zigomiceti)

Parete cellulare fungina

Struttura della parete di lievito: ipotesi della struttura lineare

Rete tridimensionale di molecole di β-1,3 glucani

Chitina Chitina

Chitina

Chitina

Glucani β-1,6

MannoproteineMannoproteine

Mannoproteine Glucani β-1,6

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Parete cellulare funginaComponente polisaccaridica

Glucani

Conferiscono rigidità alla cellula e in C.albicans costituiscono il

45% del peso secco della parete

Chitina

Legata covalentemente al Glucano con conformazione β 1-3,

il complesso chitina-glucanicostituisce lo strato fibrillare

più interno della parete

Si complessano con le proteine e svolgono importanti funzioni (adesione, antigeni) oltre a

contribuire alla rigidità della parete

Mannani

MannaniIntraparietaliExtraparietaliRilasciati

Proprietà delle mannoproteine• I mannani e le mannoproteine giocano un importante

ruolo immunomodulatorio, essendo in grado di regolare molte delle attività del sistema immune (cellule natural-killer, cellule fagocitiche, immunità cellulo-mediata ed umorale).

• Inoltre tali proteine mediano diverse funzioni, come l’adesione sia a substrati inerti come la plastica, sia a cellule umane o animali, evidenziando una notevole importanza quali fattori di virulenza.

• È da notare che la loro espressione varia in funzione della temperatura, il terreno di coltura e lo stato lievito-ifa (C. albicans).

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Confronto tra componenti della parete cellulare di S. cerevisiae e di C. albicans

1-21-3Chitina4040β(1,3)-Glucano205β(1,6)-Glucano

35-4050MannoproteineC. albicansS. cerevisiaeMacromolecola

Peso secco della parete (%)

Fungal cell

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ErgosteroloLa biosintesi dell’ergosterolo è

fondamentale per la formazione di nuove citomembrane. A causa della

stretta somiglianza tra ergosterolo e colesterolo, la maggior parte degli enzimi della via biosintetica che

conduce all’ergosterolo nei funghi, assomigliano strettamente agli enzimi

corrispettivi per la sintesi del colesterolo nei mammiferi.

I farmaci che direttamente o indirettamente agiscono

sull’ergosterolo rischiano di produrre effetti tossici per l’ospite, a meno che non siano

sufficientemente selettivi

Caratteristiche principali dei funghi

• Organismi eucarioti

• Unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe)

• A riproduzione sessuata (forma perfetta o teleomorfa) o

asessuata (forma imperfetta o anamorfa)

• Aerobi obbligati o facoltativi

• Chemiorganotrofi eterotrofi, privi di clorofilla

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Microfotografia TEM

LIEVITI

Tallo unicellulare (BLASTOCONIDIO)

Muffe

Tallo pluricellulare costituito da ife

L’insieme delle ife formano il micelio

conidia

conidia

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Micelio vegetativo, costituito da ife che

penetrano nel terreno per assorbire

nutrienti e dare sostegno

Micelio aereo, costituito da ife che si

sviluppano al di sopra del substrato e a

contatto con l’aria, il cui compito è

sostenere la struttura riproduttiva.

Esso può aderire al substrato dando

luogo a colonie glabre o ergersi al di

sopra di esso e formare colonie

vellutate, cotonose o lanose

Sifonate o cenocitiche

Settate

Le ife possono essere:

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LievitiOrganismi unicellulari con cellule di varia forma e dimensione, di solito rotondeggianti od ovali.

Si riproducono per blastogonia, o gemmazione, o più raramente per schizogonia o scissione. Le blastocellule, in seguito a

imperfetti processi di gemmazione, possono restare unite e formare pseudoife nelle quali le blastocellule mantengono comunque la loro individualità e si distinguono dalle vere ife per la presenza di restringimenti a livello delle giunzioni e cellule terminali più corte o di eguale lunghezza di quelle che le precedono.

Modalità di crescita di lieviti appartenenti al genere Candida

A) LievitoB) Vere ifeC) Pseudoife

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MuffeL’unità strutturale delle muffe, o funghi miceliali, è rappresentata dall’ifa, filamento pluricellulare, con o senza setti, di forma e dimensioni variabili

che viene prodotta quando l’unità riproduttiva di un fungo (conidio o spora) si trova in un ambiente permissivo di crescita.

L’insieme delle ife costituisce il micelio (o tallo) della colonia fungina.Le ife che penetrano nel terreno per assorbire sostanze nutritive

costituiscono il micelio vegetativo, quelle proiettate sopra la superficie del terreno, quindi a contatto con l’aria, il micelio aereo.

Poiché la parte aerea spesso porta cellule riproduttive è anche nota come micelio riproduttivo

MuffeLe ife fungine sono di diamentrosempre maggiore di 1 µm e sono divise da setti parietali.I miceli non settati sono detti cenocitici cioè i loro nuclei sono circondati da masse continue di citoplasma.L’allungamento apicale delle ife è dovuto alla pressione che la continua sintesi di protoplasma esercita sulle zone di accrescimento dell’fa nella quale la parete cellulare è indebolita da specifici enzimi litici. L’accrescimento può essere apicale o formare ramificazioni

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Accrescimento vegetativo

L’accrescimento estensivo del tallo avviene:

Nei lieviti per divisione cellulare sulla base del

rapporto critico massa /superficie della singola

cellula

Nelle muffe per formazione di nuovo tallo per:

Sviluppo apicale

Ramificazione ifale

RiproduzioneI miceti si riproducono per mezzo di strutture

specializzate (spore o conidi), mediante due modalità di riproduzione, sessuale (perfetta o teleomorfa) ed asessule (imperfetta o anamorfa) che in genere si

alternano nel ciclo vitale del fungo con ritmi e frequenze diverse nelle varie specie

Riproduzione sessuata

Riproduzione asessuata

Mediata da spore

Mediata da conidi

Negli Zigomiceti, Mucorales, è mediata da sporangiospore prodotte all’interno di sporangi

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Riproduzione

spore, sessuate o teleomorfe, risultanti da

processi di meiosi preceduti da fusione di protoplasma e nuclei

Es.: ascospore, basidiospore,

oospore, zigospore

conidi, asessuati o anamorfi, derivati da

processi mitotici senza fusione di gameti

differenziatiEs.: sporangioconidi,

artroconidi,blastoconidi, anelloconidi

Ciclo parasessualeRicombinazione mitotica

Fenomeno di ricombinazione tra DNA parentali senza intervento di gameti differenziati. Dimostrato nel genere Aspergillus, si svolge in

diverse tappe:

Fusione di ife e presenza nello stesso citoplasma di nuclei aploidi. L’eterocarionte può rimanere stabile e i 2 nuclei possono dividersi in modo singolo

Raramente si ha fusione dei 2 nuclei con formazione di nuclei diploidi eterozigoti che tendono a dividersi in sintonia con nuclei aploidi

A bassa frequenza 1/10.000, nei nuclei diploidi si ha ricombinazione.

Segregazione e formazione di nuclei aploidi, conteneti sia DNA parentale che ricombinato.

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Riproduzione asessuataNella maggior parte dei miceti è la principale modalità di

riproduzione. I nuclei si dividono dando luogo, a volte, anche a cellule polinucleate. Il nuovo clone si forma

senza intervento di gameti e fusione nucleare.

Esistono due modalità di conidiogenesi:Tallica

prevede la trasformazione di cellule vegetative del tallo in conidi

Blasticaprevede la nuova formazione di cellule per estroflessione(gemmazione) da altre cellule, con neosintesi di materiale parietale

Esempi di conidiogenesi tallicaArtroconidiGeotrichum

AleurioconidiM.canis

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I conidi si formano per gemmazione (o processi assimilabili) da una cellula conidiogena che può essere morfologicamente simile al conidio (lieviti) o diversa

(funghi miceliali)

Esempi di conidiogenesi blastica

Gemmazione nei lievitiConidiogenesi in Aspergillus

Gemmazione

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Riproduzione sessuata: Basidiomiceti

Riproduzione sessuata: Ascomiceti

Ascospore

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Riproduzione sessuata: ZigomicetiRhizopus stolonifer

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Anamorfi: miceti che presentano riproduzione asessuata

Teleomorfi: Miceti che presentano riproduzione sessuata

Olomorfi: Miceti che le presentano entrambe

Definizione dei miceti in base alla modalità di riproduzione

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Classificazione dei MicetiPer convenzione la classificazione dei miceti si basa sulle modalità di

riproduzione sessuata

Tale inquadramento tassonomico risulta poco funzionante in Micologia Medica in quanto gli agenti eziologici di infezioni fungine si presentano nella loro

forma imperfetta

Divisione Caratteristiche

Ascomycota Funghi unicellulari e filamentosi a micelio a micelio settato. Riproduzione asessuata mediante blastoconidi o conidi prodotti su conidiofori molto differenziati morfologicamente. Riproduzione sessuata mediata da ascospore formate all’interno di aschi contenuti in ascocarpi.

Basidiomycota Funghi unicellulari o filamentosi a micelio settato. Riproduzione asessuata mediante conidi. Riproduzione sessuata realizzata da basidiospore originatesi da basidi.

Deuteromycota Funghi unicellulari o filamentosi a micelio settato. Riproduzione asessuata mediata da conidi molto differenziati morfologicamente e per modalità di conidiogenesi. Riproduzione sessuata sconosciuta o riscontrata raramente.

Zygomycota Funghi (omotallici ed eterotallici) con micelio scarsamente settato. Riproduzione asessuata mediante spore prodotte in sporangi o sporangioli. Rpiproduzione sessuata mediante zigospore