Notiuni de micologie

Notiuni de micologie

Ciupercile microscopice sunt componente ale increngaturii Thallophyta, subincrengatura fungi ( micete) si sunt microorganisme heterogene, foarte raspandite in natura. Pana in prezent, in natura se cunosc aproximativ 200 000 specii de micete, din care un numar relativ redus prezinta proprietati patogene, afectand omul, animalele si plantele la care produce infectii locale sau generale, cu evolutii uneori foarte grave.

Ciupercile microscopice pot fi definite prin cateva caracteristici generale care prin care pot fi apreciate ca un grup distinct de vietuitoare:

. din punct de vedere al ecologiei lor, ciupercile microscopice reprezinta un grup de vietuitoare heteromorfe cu mare raspandire in natura, unde sunt intalnite diverse substraturi organice vegetale si animale;

. ciupercile microscopice, din punct de vedere morfologic au o mare diversitate. In alcatuirea lor intra in general doua componente de baza si anume thalul si aparatul sporifer. Exista specii de ciuperci la care thalul se poate confunda usor cu sporii (ciupercile holocarpice), in timp ce la alte specii acesta este bine diferentiat de spori (ciupercile eucarpice). La levuri thalul este alcatuit din celule de forma globuloasa, alungite sau ovale, cu dimensiuni cuprinse intre 3 si 5 micrometri in diametru, iar la fungii filamentosi thalul este compus din filamente lungi (cativa milimetri), cu diametre cuprinse intre 1 si 10 micrometri. Aceste filamente poarta denumirea de hife si alcatuiesc impreuna un miceliu;

. din punct de vedere al structurii si organizarii endocelulare, ciupercile sunt mai complexe decat bacteriile, fiind vietuitoare eucariote. Aparatul nuclear al ciupercilor microscopice este alcatuit din invelis nuclear, carioplasma si nucleol, iar citoplasma contine, printre altele, mitocondrii, aparat Golgi, reticul endoplasmatic si un echipament enzimatic bine structurat;

. ciupercile microscopice se inmultesc atat pe cale sexuata, prin intermediul sporilor sexuati, cat si pe cale asexuata, prin spori asexuati, inmugurire si sciziparitate. Avand in vedere tipul lor de inmultire, pot fi ciuperci microscopice holocarpice, la care functiile vegetative si cele de inmultire sunt indeplinite succesiv de citre aceeasi celula micotica, iar inmultirea se face doar pe cale asexuata si ciuperci eucarpice, la care functiile respective se desfasoara pe structuri separate, iar inmultirea se poate realiza atat pe cale sexuata cat si asexuata.

Morfologia ciupercilor microscopice

Ciupercile microscopice sunt organisme heteromorfe la care nu se poate realiza procesul de fotosinteza, traiesc pe cele mai variate medii bogate in substante organice, in marea lor majoritate sunt aerobe, avand necesitati ridicate in oxigen in vederea satisfacerii proceselor vitale. Datorita insusirilor lor morfologice si fiziologice, ciupercile microscopice se impart in doua mari grupe: levuri (drojdii) si ciuperci filamentoase (mucegaiuri). Desi aceasta clasificare este de obicei constanta in lumea ciupercilor, au fost semnalate situatii cand, in anumite faze de dezvoltare, unele specii si genuri prezinta manifestari ale dimorfismului, avand capacitatea de a prezenta o faza levuliforma sau o faza filamentoasa.

Levurile reprezinta un grup taxonomic heterogen de ciuperci microscopice cu structura obisnuit unicelulara si o organizare interna de tip eucariot. Au capacitatea de a fermenta mediile cu continut de substante hidrocarbonate, motiv pentru care au fost denumite drojdii.

Levurile prezinta in mod obisnuit forma sferica, ovalara sau alungita. Au fost identificate unele tulpini monomorfe, adica acele levuri care se prezinta sub o singura forma, sau dimorfe si chiar polimorfe. Dimensiunile levurilor au limite largi de variatie, incepand cu 1-3 micrometri pana la 14-20 micrometri. Exista specii de levuri care in unele din etapele lor de dezvoltare pot atinge dimensiuni de 70, chiar 80 de micrometri. Pentru ca fac parte dintre eucariote, levurile sunt prevazute cu perete celular, membrana citoplasmatica, citoplasma si nucleu.

Peretele celular al levurilor are o grosime de 150-250 nanometri, fiind mai subtire si cu o flexibilitate mai pronuntata la celulele tinere, La celulele batrane peretele celular devine mai gros si mai rigid. La exterior peretele celular are o suprafata neteda, iar la interior prezinta numeroase cutari ale suprafetei, ca o consecinta a invaginarilor membranei citoplasmatice, cu atat mai dezvoltate cu cat stadiul de maturare al celulei este mai avansat. Structura chimica a peretelui celular este caracteristica, fiind reprezentata de glucan, manan, chitina, polimerii glucidici fiind concentrati intr-o componenta fibrilara si amorfa. Aceasta componenta fibrilara are aspectul unei retele dense, alcatuita din filamente intersectate, fiind compusa in principal din glucanproteina, care se orienteaza spre interior si formeaza scheletul rigid al peretelui celular. Manoproteina reprezinta componenta amorfa a peretelui celular fiind dispusa la periferia acestuia. Levurile isi datoreaza forma peretelui celular, care prin morfostructura densa si relativ rigida confera acestora aspecte caracteristice. Peretele celular al levurilor prin structura sa poroasa are rol de membrana semipermeabila, prin intermediul sau realizandu-se schimburi de substante intre acestea si mediul inconjurator.

Un alt rol al peretelui celular este participarea sa in cadrul proceselor de diviziune celulara si de inmugurire. Separarea celulei levurilor debuteaza cu o ingrosare a peretelui celular la nivelul conexiunii dintre celula mama cu mugurele si se finalizeaza cand mugurele a atins dimensiunea si forma celulei mama. Datorita structurii chimice a peretelui celular al levurilor, acestea manifesta un comportament diferit fata de actiunea agentilor chimici, fizici si biologici.

Membrana citoplasmatica (plasmalema) prezinta o structura trilamelara, foarte cutata si cu o grosime de aproximativ 8 nanometri. In compozitia ei intra lipide si proteine, enzime specifice (ATP-aze, adenilatciclaza, fosfokinaze, fosforohidrolaze etc).

Functiile membranei citoplasmatice sunt urmatoarele:

. este implicata activ in schimbul permanent de materii si energie dintre celulele levurilor si mediul inconjurator;

. are un rol important in desfasurarea reactiilor imunologice de suprafata;

. regleaza procesele de crestere celulara;

. intervine in sinteza unor componenti chimici ai peretelui celular al levurilor.

Toate aceste functii sunt intr-o oarecare masura datorate si peretelui celular, de care membrana citoplasmatica este strans legata.

Citoplasma levurilor contine componente chimice anorganice si organice, precum si organite, cum ar fi mitocondriile, reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi si o serie de alte componente cu structuri granulare. Structura sa este in aparenta omogena, cu un aspect granular, mai fluida la celulele tinere, care pe masura imbatranirii celulelor devine vascoasa si refringenta. La microscopul electronic s-a evidentiat in structura citoplasmei existenta unei retele tridimensionale neregulate, care ulterior a fost denumita reteaua microtrabeculara, Aceasta, in urma contractiilor locale sau generale determina modificari de volum ale spatiilor intratrabeculare, actionand in acest mod ca o adevarata musculatura a celulei, care faciliteaza orientarea constanta a organitelor si fibrelor citoscheletice, fara sa influenteze procesele ce se desfasoara in cadrul lor. Ribozomii confera aspectul granular citoplasmei. In stransa dependenta cu anumite proprietati fizico-chimice (constanta de sedimentare, greutatea moleculara) si fiziologice, ribozomii din componenta levurilor pot fi impartiti in ribozomi componenti ai citoplasmei si cei din componenta mitocondriilor.

Mitocondriile se gasesc mai frecvent in zona periferica a citoplasmei levurilor, in preajma membranei citoplasmatice, iar numarul si modul de dispunere sunt in stransa dependenta cu intensificarea proceselor respiratorii din cursul fazelor de dezvoltare a celulelor.

Reticulul endoplasmatic este componenta de baza din cadrul sistemului de endomembrane, fiind in stransa conexiune cu membrana nucleara, citoplasmatica sau cu mitocondriile. Are rol deosebit in transportul intra si extracelular al metabolitilor si enzimelor , de asemenea intervine in multiplicarea celulelor levurilor, declansand prin intermediul mecanismelor enzimatice formarea mugurilor.

Aparatul Golgi este un complex enzimatic situat in imediata apropiere a locului de emergenta a mugurilor. Cu toate ca functiile sale nu sunt inca bine stabilite, se presupune ca este implicat in procesele de biosinteza a peretelui celular si in unele activitati metabolice. Citoplasma levurilor mai are in componenta sa vacuole, granule de lipide si glicogen.

Nucleul, ca la toate celulele eucariote prezinta membrana si contine cromozomi, nucleol, carioplasma si unele structuri caracteristice (granul lateral, fus intranuclear). In timpul diviziunii nucleul nu se modifica din punct de vedere al formei, cromozomii nu se modifica evident iar invelisul nuclear ramane aproximativ cu acelasi aspect, deoarece separarea nucleului nou de cel matern se va produce printr-o strangulare mediana sau submediana.

Levurile sunt microorganisme heterotrofe iar metabolismul lor este oxidativ si fermentativ. Speciile de levuri care au metabolism fermentativ nu pot fi strict anaerobe, ele necesitand prezenta acidului oleic sau a ergosterolului. Atunci cand asimilarea se face pe cale oxidativa, levurile pot prelua cu usurinta substantele cu continut de carbon, rezultand dioxidul de carbon si apa. In cazul asimilarii pe cale fermentativa preluarea carbonatilor duce la eliberarea de etanol si dioxid de carbon. Ca urmare a proceselor catabolice fermentative rezulta o mare cantitate de energie, din care o parte este utilizata in reactii de biosinteza, restul transformandu-se in caldura. Levurile se dezvolta corespunzator in mediile acide sau neutre, la un pH de 3-7,5 si o temperatura optima de 25-28 ˚C. Levurile nu necesita prezenta vitaminelor pentru crestere si dezvoltare, doar un numar relativ redus de specii avand nevoie de factori de crestere cum ar fi biotina (vitamina H), tiamina (vitamina B₁), piridoxina (vitamina B₆), inozitolul (factor de crestere inclus in grupul vitaminelor B) si acidul pantotenic (vitamina B₃).

Multiplicarea levurilor se face fie pe cale asexuata (inmugurire, sciziparitate, spori asexuati), fie pe cale sexuata.

Sciziparitatea sau diviziunea directa este initiata prin cresterea in lungime si ingustarea celulei mame, dupa care are loc diviziunea nucleului, finalizandu-se cu formarea septului transversal, ce separa celula mama in doua celule fiice, care fie se separa, fie raman atasate, formand pseudomicelii.

In mod obisnuit la levuri, reproducerea asexuata se realizeaza prin inmugurire, cand au loc restructurari la nivelul formatiunilor parietale si citoplasmei. Intr-o anumita regiune a peretelui celular structura devine mai laxa si acesta va fi impins spre exterior de catre citoplasma care este in plin proces de vacuolizare. Prin acest procedeu apare o invaginatie ce va creste proportional cu evolutia diviziunii celulare. In acelasi timp cromatina devine mai deschisa la culoare si nucleul se va deplasa spre mugure. In momentul in care jumatate din volumul nucleului a trecut in mugurele nou-format se va produce o strangulare a istmului de unde acesta a aparut. Astfel rezulta doi nuclei, cate unul pentru fiecare celula formata. Cand dimensiunile atinse sunt apropriate de cele ale celulei mame, mugurele se va separa complet sau ramane in continuare atasat, luand nastere in acest mod lanturi celulare sau pseudomicelii. Exista unele specii de levuri (de exemplu Schizosaccharomyces) la care diviziunea celulelor se realizeaza prin fenomene de clivare uni sau bidirectionala. Acest tip de diviziune este initiata de alungirea celulei, cu aparitia la polii opusi a unui sept ale carui capete se vor uni, impartind celula in doua jumatati egale, fiecare cu cate un nucleu.

Diviziunea asexuata prin spori debuteaza cu formarea la suprafata celulelor a unor muguri care cresc progresiv pana ajung la maturitate, fiind separati de celulele mame prin un invelis propriu. Rezulta in acest mod sporul, ce in acest caz poarta denumirea de blastospor. Alt tip de spor asexuat poarta denumirea de clamidiospor si apare ca urmare a cresterii in volum a unei celule din cadrul miceliului, al carei perete devine gros si foarte rezistent.

Inmultirea sexuata are loc prin conjugarea unor celule haploide, astfel incat faza diploida din cadrul ciclului sa aiba o durata scurta, redusa doar la stadiul de zigot. Atunci cand conditiile de mediu sunt favorabile, zigotii, ca si in cazul celulelor diploide derivate prin inmugurire, se divid mitotic, dand nastere generatiilor de celule diploide, ce ulterior se vor transforma in formatiuni ce contin doi (sau un multiplu de doi) spori. Aceasta formatiune sporala poarta denumire diferita, in functie de grupa de ciuperci de care apartine, la levuri se numeste asca, iar sporii ascospori.

Fungii filamentosi

Ciupercile filamentoase sau mucegaiurile apartin unui grup taxonomic alcatuit din vietuitoare pluricelulare de tip eucariot, ale caror functii vegetative si de reproductie sunt realizate pe structuri celulare bine definite.

Fungii sau mucegaiurile sunt alcatuite dintr-un aparat vegetativ numit thal, de la care pornesc o multitudine de filamente lungi si subtiri care poarta numele de hife. Ansamblul alcatuit de acestea se numeste miceliu si are o crestere rapida. Miceliul poate fi format din hife care au la baza o celula unica, de forma alungita si cu multe ramificatii, sub forma unui tub continuu, nedivizat (hifa neseptata) sau mai multe celule alungite despartite prin pereti transversali (hifa septata). Fungii care sunt alcatuiti din micelii neseptate sunt mai putin evoluati, spre deosebire de cei cu miceliu septat.

Hifele sunt alcatuite din celule cu dimensiuni diferite, in general se poate afirma ca o celula de forma cilindrica poate atinge dimensiuni de 2-5 nanometri diametru si o lungime care o depaseste pe cea a diametrului de circa 2-4 ori. Ca orice celula eucariota si cele care intra in structura hifelor sunt alcatuite din perete celular, membrana citoplasmatica, citoplasma, organite celulare si unul sau mai multi nuclei.

Peretele celular al hifelor are o consistenta relativ rigida si este format din polizaharide, acizi grasi, chitina si substante care ii confera caracterul de membrana impermeabila. Peretele celular difera in ceea ce priveste structura si grosimea de la o specie la alta de fungi, precum si cu varsta celulelor si conditiile de cultivare ale acestora.

Membrana citoplasmatica este strans legata de citoplasma iar intre ea si peretele celular exista un spatiu in care se gaseste o substanta lichida. Are o structura granulara, fina si contine numerosi compusi chimici. La fata interna a membranei citoplasmatice se gasesc granule suspendate, incluzii si vacuole.

Citoplasma este omogena, insa atunci cand celula imbatraneste devine granulara. In masa citoplasmei au fost puse in evidenta mitocondrii, vacuole, reticul endoplasmatic si aparat Golgi.

Nucleul are un diametru de 1-3 nanometri si la exterior este delimitat de o membrana nucleara dubla, care este prevazuta cu numerosi pori.Carioplasma contine unul sau mai multi nucleoli, granule si are o densitate optica redusa. In structura genomului nuclear se gasesc 2-4 cromozomi. Exista variatii in ceea ce priveste numarul nucleilor din hife si al cromozomilor din nuclei, in functie de specia de levuri.

La hifele septate, celulele care le alcatuiesc sunt separate prin membranele lor citoplasmatice, intre care se gaseste un spatiu septal plin cu un lichid, la fel ca intre membrana citoplasmatica si peretele celular de la nivelul hifelor. Septurile transversale sunt strabatute de pori care faciliteaza o conexiune protoplasmatica intercelulara dintre celulele invecinate care alcatuiesc hifele septate. In functie de pozitia fungilor pe treptele de evolutie filogenetica, structura hifelor si a miceliului este mai mult sau mai putin dezvoltata. Speciile mai putin evoluate au o membrana celulara rudimentara, si un aparat vegetativ alcatuit din un gimnoplast, cu citoplasma si nuclei sau dintr-un complex de gimnoplasti. Alte specii de fungi aparatul vegetativ este alcatuit din hife neseptate, cu mai multi nuclei, denumit sifonoplast sau din hife septate, denumit thal. Miceliul sau aparatul vegetativ in cele mai multe cazuri este aderent la mediul pe care se dezvolta.

Fungii sau ciupercile filamentoase sunt prevazute cu aparat de reproducere reprezentat de hife aeriene pe care se gasesc structuri caracteristice denumite corpi fructificanti, fiecare specie avand aceste structuri adaptate modului lor de reproducere.

Ciupercile filamentoase sunt prevazute cu un echipament enzimatic bogat, avand astfel posibilitatea de a metaboliza o gama diversa de substante. Acestea folosesc ca si sursa de carbon glucide, acizi grasi, alcooli. Ca sursa de azot utilizeaza aminoacizii, sarurile de amoniu si nitratii. Din punct de vedere al metabolismului lor, fungii se caracterizeaza printr-o mare capacitate de biosinteza, in urma proceselor lor anabolice rezultand poliglucide, acizi organici si lipide. Exista specii de fungi capabile sa elaboreze pigmenti, miceliile acestora fiind colorate in mod caracteristic, acest lucru avand o insemnatate deosebita in lucrarile de identificare.

Pentru a se dezvolta in conditii optime fungii necesita un mediu cu o umiditate de peste 14-16%, sub aceasta valoare dezvoltarea lor isi incetineste ritmul sau chiar se opreste. Fungii se multiplica la temperaturi de 22-32 ˚C, cu limite cuprinse intre 5 ˚C si 45 ˚C. Mediile optime pentru fungi, spre deosebire de alte microorganisme, trebuie sa aiba un pH slab acid, cu valori cuprinse intre 5 si 6. De obicei fungii necesita conditii de aerobioza, de gradul de aeratie influentand in mod hotarator procesul de sporulare.

Fungii au caractere de patogenitate care difera cu specia. Anumite specii de fungi sunt capabile sa produca imbolnaviri prin dezvoltarea miceliului in diverse tesuturi si organe, altele sunt capabile sa secrete toxine (toxigene) si produc toxiinfectii sau intoxicatii. Elaborarea de toxine difera chiar de la o tulpina la alta de fungi si este in stransa dependenta cu conditiile de mediu. Initial toxinele elaborate de ciupercile microscopice au fost denumite aflatoxine, insa in prezent denumirea acestora este data in functie de tipul de toxina si de specia de fungi la care a fost elaborata.

Multiplicare la ciupecile filamentoase se realizeaza prin mai multe cai si anume reproducere vegetative (asexuata) si reproducere prin spori (asexuata, sexuata).

Reproducerea vegetativa se poate realiza pe cale asexuata prin diviziune directa (sciziparitate), inmugurire sau prin cresterea hifelor in lungime.

Diviziunea directa si inmugurirea se realizeaza asemanator cu reproducerea la levuri. Fungii prezinta in mod obisnuit o crestere a hifelor in timpul dezvoltarii miceliului, precum si in procesul de germinare a sporilor. Hifele se dezvolta printr-o crestere apicala (de tip celular) sau intercalara (inmugurire). Germinarea sporilor si formarea hifelor au loc doar in conditii optime de mediu. Din membrana sporului, la nivelul unei zone bine delimitate denumita por germinativ apare o formatiune cilindrica ce se va dezvolta in lungime, alcatuind hifa primara, care se ramifica si da nastere apoi miceliului ciupercii.

Spre deosebire de bacterii, la ciuperci sporul reprezinta nu doar o forma de rezistenta ci si o structura cu rol in multiplicare. Dupa modul lor de formare sporii sunt impartiti in doua categorii:

. spori imperfecti, care apar in urma unor procese asexuate (spori asexuati)

. spori perfecti, aparuti ca urmarea unor procese sexuate (spori sexuati):

Sporii asexuati sunt la majoritatea ciupercilor filamentoase principalul mijloc de multiplicare. Din punct de vedere complexitatii proceselor de restructurare morfofiziologica in urma carora apar se deosebesc doua tipuri de spori asexuati:

◦ thalosporii sau sporii asexuati la care morfogeneza se realizeaza in mod direct, pe baza celulelor ce alcatuiesc miceliul ciupercii:

◦ acei spori a caror formare are loc in interiorul sau pe suprafata corpilor fructificanti, denumiti in mod diferit, in functie de morfostructura lor.

Exista mai multe tipuri de spori asexuati (imperfecti):

− clamidisporul, care se formeaza in urma cresterii volumului unei celule din cadrul miceliului, cu ingrosarea peretelui exterior. Poate avea o forma globuloasa sau ovala, avand fie o pozitie intercalara, de-a lungul tijei, sau putand fi situat terminal. Reprezinta o forma de rezistenta a ciupercii la conditiile mediului extern si se intalneste frecvent la ciupercile dermatofite (genul Tricophyton) si la cateva specii de levuri (Candida albicans):

− artrosporul (oidia) intalnit la fungii septati, format in urma fragmentarii unei hife vegetative terminale in celulele componente. Formarea sa este initiata de ingrosarea hifei, aparitia mai multor septuri si fragmentarea aceseia. Structurile rezultate sunt ortrosporii si se dispun sub forma de lanturi. Acest tip de spor este intalnit la ciupercile dermatofite:

− blastosporul apare ca urmare a unui proces de inmugurire al unei celule din cadrul thalului. Mugurele creste progresiv si apare o noua celula care se separa de celula mama dupa ce s-a maturizat:

− zoosporul (planosporul) este cel mai simplu tip de spor si se formeaza la nivelul unor componente caracteristice denumite sporangiofori, la nivelul unei hife specializate desprinse din miceliu, la a carei extremitate apare o formatiune cu aspect globulos denumita sporangie, in care se gasesc o multime de spori uninucleati:

− sporangiosporul (aplanosporul) rezulta dintr-o formatiune globuloasa de la capatul rotunjit al unei hife fertile, numita sporangiofor. Are forma ovala, contine mai multi nuclei si citoplasma. Este intalnit la ciupercile cu miceliu neseptat (genul Mucor, Absidia, Rhisopus)

− conidiosporul (conidia) apare la ciupercile cu miceliu septat, pe structuri specializate de fructificare, denumite conidiofori, alcatuite dintr-o hifa fertila la care, la una din extremitati apare o formatiune globuloasa (columela) ce are dispuse pe suprafata ei celule fertile (sterigme) din care se vor dezvolta sporii (conidiile). Acesti spori au forme ovale, aproape translucizi, colorati sau necolorati, uni sau pluricelulari, asezati sub forma de lanturi scurte sau lungi, caracteristic genului sau speciei din care fac parte. Dupa forma si modul de dispunere, conidioforii se impart in urmatoarele categorii:

◦ coremie, atunci cand conidioforii sunt dispusi in manunchiiuri,

◦ acervul, cand se aseaza sub forma de gramezi pe o impletitura de hife,

◦ picnidie, cand se gasesc asezati pe un miceliu de forma rotunda.

Forma si structura conidioforilor reprezinta un important criteriu de identificare, deoarece acestea sunt caracteristice fiecarui gen sau specie de fungi;

− aleurosporul (sporul lateral) apare frecvent la fungii dermatofiti, este situat pe lungimea hifelor pe care s-a format si prezinta o forma ovala sau rotunda. Deoarece se dispun pe partea laterala determina aparitia unei formatiuni caracteristice, ca un spic sau un ciorchine.

Sporii sexuati (perfecti) apar ca urmare a proceselor de conjugare, cand citoplasma a doua celule se contopeste (plasmogamie), nucleii fuzioneaza, dand nastere unui zigot care poarta denumiri diferite, in functie de complexitatea proceselor de morfogeneza tipice anumitor clase de ciuperci. Fungii, in toate cazurile, trec de la o faza haploida, cu un numar (n) de cromozomi, la o faza diploida, cu un numar dublu de cromozomi (2n), dupa care, in urma reducerii cromatice, revin la faza haploida. Exista mai multe tipuri de spori sexuati:

− zigosporul , aparut in urma conjugarii a doi gameti identici din punct de vedere morfofiziologic (izogameti) proveniti de la doua celule vecine, de pe acelasi miceliu sau de pe micelii alaturate. Are o forma sferica, fiind prevazut cu un perete celular gros si rezistent;

− oosporul rezulta ca urmare a conjugarii a doi gameti diferiti morfofiziologic (heterogameti), din care unul este mascul, numit anteridium si celalalt femel, numit oogonium. Ca urmare a unei reorganizari interne zigotul aparut devine oospor

− ascosporul rezulta in urma unui proces de fuzionare a unor celule invecinate, de pe acelasi miceliu sau depe micelii alaturate ) gametangie totala). Apare o formatiune care poarta denumirea de asca, ce contine maximum opt spori, ca urmare a diviziunii zigotului. In interiorul ascei, ascosporii se matureaza si in final sunt eliberati din aceasta formatiune;

− bazidiosporul se intalneste la fungii care apartin clasei Bazydimiocestes, fiind situat in portiunea externa a unui organ specializat ce poarta denumirea de bazidie. Acestia se formeaza la extremitatea unei hife fertile, intr-o celula ce contine doi nuclei. Cei doi nuclei vor fuziona formand zigotul, ce se va divide de doua ori, rezultand in final patru nuclei. In acelasi timp, la suprafata celulei apar patru proeminente, in urma invaginarii peretelui celular si a citoplasmei, unde migreaza nucleii formati in urma diviziunii. Aceste formatiuni cu nucleii in interiorul lor raman atasate de suprafata celulei prin intermediul unui pedicul, formand blastosporii.

Sporii, fie perfecti sau imperfecti, reprezinta un important mijloc de raspandire si supravietuire in natura a fungilor, datorita urmatoarelor caracteristici adaptative:

greutatea relativ redusa si numarul mare de spori pe care ii elaboreaza un miceliu faciliteaza raspandirea lor, mai ales prin plutirea in aerul atmosferic;

rezistenta mare la factorii fizico-chimici de mediu permite supravietuirea fungilor timp indelungat la conditii in care, sub forma vegetativa acest lucru nu ar fi fost posibil;

Ciupercile microscopice in marea lor majoritate poseda atat spori asexuati cat si sexuati. Formarea ambelor categorii de spori depinde de cele mai multe ori de conditiile de mediu pe care fungii respectivi se dezvolta, cu exceptia fungilor imperfecti, ce dispun doar de spori asexuati, indiferent de conditiile de mediu.

Principalele micete patogene care contamineaza furajele.

Fungii sau micetii reprezinta grupul cel mai mare de microorganisme din sistemul biologic (aproximativ 250 000 de specii), fiind larg raspandite in natura. Doar 30-40% din numarul total de specii de fungi sunt capabile sa produca metaboliti toxici, iar dintre acestea doar 60 de specii s-au dovedit daunatoare la om si animale. Micetele fac parte din increngatura THALLOPHYTA, care cuprinde plante inferioare fara radacini, tulpini si frunze. Unele acestea au clorofila (algele si lichenii) iar altele nu prezinta clorofila, cum ar fi bacteriile, mixomicetele si micetele. Micetele constituie subincrengatura FUNGI ce se imparte in arhimicete (Archymicetes) si eumicete (Eumycetes). Arhimicetele sunt holocarpice, de forma ameboida si nu prezinta interes medical. Eumicetele sunt eucarpice, prezinta importanta pentru patologia medicala si se impart in ficomicete, ascomicete, basidiomicete si fungii imperfecti.

Clasa PHYCOMYCETES, cuprinde micete ale caror forme vegetative pot avea o structura unicelulara (dermatoplast) sau una filamentoasa ramificata dar neseptata (sifonoplast). Ficomicetele se inmultesc prin spori asexuati, dispusi in sporangii sau prin spori sexuati (zigospori). Din ordinul Zygomycetes al acestei clase fac parte micetii ce se caracterizeaza printr-un aparat vegetativ filamentos, ramificat si bine dezvoltat. Familia MUCORACEAE incadrata in acest ordin cuprinde cu un aparat vegetativ expansiv, care contamineaza furajele frecvent, fiind agenti cauzali ai unor micoze.

Clasa ASCOMYCETES se imparte in doua subclase: Prototunicate si Eutunicate. Prototunicatele au proprietatea de a pune in libertate ascosporii, in urma dezintegrarii ascei. Din aceasta subclasa, de interes medical sunt genurile Aspergillus si Pencilium. Eutunicatele se impart la randul lor in unitunicate si bitunicate. Din grupa unitunicatelor fac parte genurile Giberella, cu forme imperfecte ce produc fusariotoxicoza la animale si genul Claviceps, ai carui reprezentanti produc de asemenea imbolnaviri la animale.

Clasa BASIDIOMYCETES este alcatuita din miceti ai caror spori externi (basidiosporii) se localizeaza pe formatiuni numite bazidii. Cele doua ordine de miceti ai acestei clase, Ustilaginales (cu genurile Ustilago si Tilletia) si Uredinales (cu genurile Puccinia si Uromyces) contamineaza plantele de nutret, producand micotoxicoze la animale.

Fungii imperfecti sunt o grupare provizorie in care sunt incadrati fungi la care lipsesc stadiile de dezvoltare perfecte, reprezentate prin organele de inmultire sexuata. Se inmultesc, ca atare, doar pe cale asexuata, prin micelii si conidii. Acest tip de fungi se clasifica in functie de caracterele morfologice ale fructificatiilor conidiene. Astfel, ordinul Monihales include micete imperfecte cu conidii libere pe hife, la nivelul unor formatiuni numite sporodohii sau preconidiofori grupati in fascicule (coromii). Cele doua familii, Dematiceae si Tuberculariaceae cuprind specii toxigene care produc imbolnaviri la animale.

In functie de substratul pe care se dezvolta, micetele se pot clasifica in micete parazite sau micete de pasune, ce paraziteaza plantele in perioada de vegetatie si in micete saprofite, ce se dezvolta pe substraturi aflate in descompunere (furaje conservate in mod defectuos).

Dintre micetele saprofite fac parte urmatoarele genuri:

◦ genul Aspergillus, cu speciile cele mai cunoscute A. flavus, a. fumigatus, A. giganteus, A. melless, A. nidulans, A. niger, A. nigeus, A. ochraceus, A. orizae, A. osteanus, A. parasiticus, A. restrictus, A. terreus, A. versicolor, acesta fiind genul cu cea mai pronuntata toxicitate;

◦ genul Penicillium, cu spaeciile cele mai cunoscute P. griseofulvum, P. islandicus, P. notatum, P. oxalicum, P. rubrum, P. terestre, P. variabile, P. viridicatum, P. glaucum;

◦ genul Mucor incadreaza specii cu potential toxigen, care produc la mamifere mucor-micoze (la suine tulburari digestive) si la pasari tulburari digestive si respiratorii. Specii mai importante sunt M. javanicus, M. mucedo, M. corymbifer, M. candidus;

◦ genul Rhisopus (speciile R. Nigricans, R. Orrhisus, R. Cohnii, R. Microsporus) si genul Absidia (A. corymbifera, A. ramosa) produc afectiuni similare cu cele produse de speciile genului Mucor. Exista situatii in care speciile genului Rhisopus pot produce aflatoxine:

◦ genul Giberella (speciile G. fujikuroi, G. zeae, G. roseum) contamineaza spicele si grauntele de cereale, producand imbolnavirea acestora.

Micetele parazite sunt reprezentate de:

. genul Claviceps, cu specia Claviceps purpurea (cornul secarei) ce contamineaza spicele gramineelor anuale (mai ales secara) si celor perene;

. genul Ustilago cu speciile U. tritici, U. avenae, U. nuda, cunoscute si sub denumirea de taciuni, care distrug spicul plantelor pe care le ataca;

. genul Tilletia cu speciile T. tritici, T. trichoides, T. foetida, T. intermedia, care produc malura, contaminand spicele si boabele de cereale;

. genul Puccinia cu speciile P. graminis, P. tritici, P. coronifera, P. graminis, P. sorghi, care produc rugina cerealelor la grau, ovaz, secara porumb

. genul Uromyces, cu speciile U. pisi, U. trifoli, care produc rugina leguminoaselor, parazitand mazarea si trifoiul;

. genul Stahhybotris, cu speciile S. alternans, S. atra, S. lobulata,ce contamineaza grosierele, avand aspectul petelor de funingine in apropierea nodurilor la paie si coceni, fiind puternic toxigene, elaborand stahibotriotoxina;

. genul Fusarium cu speciile F. graminearum, F. tricinctum, F. roseum, F. nivale, F. sporotrichoides, F. moniliforme, larg raspandite pe sol, pe plante din familia graminee, leguminoase si pe radacinoase.

Micotoxine

In substraturile alimentare sau furajere, precum si in mediile de cultura, micetii pot elabora metaboliti toxici denumiti micotoxine. Termenul de micotoxina deriva de la cuvantul grecesc mycos, care inseamna ciuperca, fung si de la cuvantul toxicum, care in limba latina inseamna otrava. Micotoxina inseamna de fapt principii toxici elaborati de toti fungii, inclusiv cei macroscopici, insa in mod obisnuit acest cuvant este folosit pentru a desemna metabolitii toxici ai micetelor microscopice. Micotoxicozele sunt entitati morbide produse de micotoxine care patrund in organism impreuna cu furajele in care au fost elaborate de fungii toxici. Acestea nu implica prezenta micetului si uneori nici chiar a substratului in care a fost elaborata micotoxina, in vederea declansarii bolii.

Caracteristici generale ale micotoxinelor. Tipuri de micotoxine

Astazi sunt cunoscute cel putin 200 de metaboliti fungici secundari care poseda suficienta toxicitate pentru a fi considerati micotoxine. Inafara de entitatile morbide cunoscute ca fiind determinate de anumite micotoxine exista si unele micotoxine al caror rol in etiologia micotoxicozelor la animale nu este inca pe deplin clarificat. Acestea sunt elaborate de ciuperci care se gasesc in mod obisnuit in furajele grosiere, cereale sau in nutreturile combinate. Cercetarile privind rolul acestor in etiologia proceselor morbide la animale este inca la nivelul cercetarilor experimentale, cu toate ca unele dintre efectele acestora sunt dovedite a fi nocive. Printre acestea pot fi amintite citreoviridina, luteoschirina, rugulosina etc.

Este foarte important sa se cunoasca faptul ca aceeasi micotoxina poate fi sintetizata de mai multe specii ale aceluiasi gen sau din genuri diferite de miceti. De asemenea, anumite specii de miceti pot sintetiza mai multe tipuri de micotoxine in mod simultan.

Pana in prezent se cunosc urmatoarele tipuri de micotoxine:

aflatoxina, ce poate fi sintetizata de specii de Aspergillus, Penicillium si Rhisopus;

ochratoxina, sintetizata de Aspergillus ochraceus si de anumite specii de Penicillium;

toxina T-2, sintetizata de Fusarium spp., Trichoderma viridae si Trichoderma lingorum.

In organismul animalelor micotoxinele exercita actiuni nocive, manifestate din punct de vedere clinic sub cel putin trei forme:

a)                micotoxicoze acute primare, determinate de consumul de cantitati mari sau moderate de micotoxine aflate in substraturile furajere;

b)               micotoxicoze cronice primare, produse ca urmare a consumului de cantitati moderate sau mici de micotoxine, care au drept urmare scaderea productivitatii si fertilitatii animalelor, fara a fi insotite de simptome evidente de boala;

c)                micotoxicoze secundare, ce apar in urma consumului timp indelungat de cantitati foarte mici de micotoxine, care produc o crestere a sensibilitatii animalelor la infectii microbiene si infestatii parazitare, deoarece micotoxinele au afectat semnificativ sistemul imun de aparare al acestora.

Aflatoxinele au fost izolate initial sub forma a patru compusi chimici denumiti aflatoxinele B₁, B₂, G₁, G₂, in functie de culoarea fluorescentei pe care o exercitau in lumina ultravioleta si de pozitia lor pe placa cromatografica (structurile I-IV). Ulterior au fost izolate alte doua aflatoxine si anume M₁ si M₂ (structurile V si VI), fiind identificate ca metaboliti ai aflatoxinelor B₁ si B₂, produsi in organismul animalelor. S-a mai identificat structura VII- parasiticolul, apoi aflatoxine cu actiune similara aflatoxinelor B_1, B₂ (structurile VIII si IX), aflatoxicolul (structura X ), aflatoxicolul H (structura XI), aflatoxina P₁ (structura XII) si aflatoxina Q₁ (structura XIII).

Aflatoxinele sunt compusi cu stabilitate mare la substraturile alimentare si furajere, care reactioneaza fata de extremele valorice de pH (10<pH<3) in lumina ultravioleta si in prezenta oxigenului, datorita ciclului furanic nesaturat si structurii lactonice. Sunt termostabile, fiind degradate de acizi si baze tari si distruse de agentii oxidanti.Sunt sensibile la lumina ultravioleta, deci produtii rezultati in urma iradierii lor prezinta toxicitate mai redusa fata de organismul animal.

Citrinina este o substanta cristalina, cu o greutate moleculara de 250 si un punct de topire de 170-171 ˚C. Cristalizata prin alcool formeaza cristale aciforme de culoare galben-citrin. In apa este putin solubil, dar este solubil in solutii diluate de NaOH si Na₂CO₃, precum si in majoritatea solventilor organici.

Ergotoxinele sunt substante toxice localizate in ergotul produs de fungii din specia Claviceps. Din ergot au fost extrasi si caracterizati peste 100 de compusi, care au fost incadrati in aproximativ 10 clase diferite; alcaloizi, amine, aminoacizi, pigmenti, acizi grasi etc. Dintre acestia, cei mai importanti sunt alcaloizii derivati ai acidului lisergic si aminele. Alcaliozii acidului lisergic sunt compusi in perechi izomere, din care unul este activ iar celalalt inactiv. Cei mai importanti sunt ergotamina si ergometrina. Ergotoxina este, se pare, un amestec de ergocornina, ergocistina si ergocriptina.

Luteoskyrina este un metabolit toxic elaborat de Penicillium islandicum, care produce intoxicatii acute la om si animale, avand efecte hepatocarcinogene la animalele de experienta. Penicillium islandicum elaboreaza in culturi sapte pigmenti. Din punct de vedere toxicologic cei mai importanti sunt luteoskyrina si cicloclorotina. Chiar daca experimentele evidentiaza efectele hepatotoxice si carcinogenetice ale acestor doua substante, in conditii naturale nu au fost evidentiate cu certitudine, probabil din cauza lipsei metodelor analitice adecvate.

Ochratoxinele sunt un grup de compusi, cu o structura chimica asemanatoare, in moleculele carora L fenilalanina este cuplata prin intermediul unei legaturi amidice cu un derivat izocumarinic. Au fost diferentiate trei tipuri de ochratoxine majore:

− ochratoxina A, sub forma unei substante cristaline, incolora, optic activa in cloroform si fluorescenta in lumina ultravioleta, avand o greutate moleculara de 403, un punct de topire de 90 ˚C, cand este cristalizata in benzen si la 169 ˚C, cand este cristalizata in xilen. In urma hidrolizei acide se elibereaza L-beta-fenilalanina si acid lactonic (ochratoxina). Manifesta in apa o solubilitate redusa, dar este foarte solubil in solventi organici si in solutia aposa de bicarbonat de sodiu. La caldura este relativ stabila, insa prin autoclavare prelungita este distrusa in proportie 100%;

− ochratoxina B este analogul declorurat al ochratoxinei A. Este cristalina, incolora, are o greutate moleculara de 369 si este rar intalnita in conditii naturale de mediu;

− ochratoxina C este un ester etilit amorf al ochratoxinei A.

Patulina este un antibiotic toxic produs de mai multe specii de fungi din genul Penicillium (P. urticae, P. expansum, P. griseofulvum, P. cyclopum, P. divergens, P. roqueforti), Aspergillus (A. clavatus, A. giganteus, A. terreus) si specia Byssochlamys niveae. In stare pura, patulina este o substanta cristalina, cu greutate moleculara 154 si punct de topire de 110˚ C. Este solubila in apa, alcool, cloroform, acetat de etil, mai putin solubila in eter, benzen si insolubila in pertol. Este instabila in solutii alcaline si in apa distilata, este bine conservata in cloroform si benzen. In prezenta glutationului, patulina se descompune, In sucul de mere fermentat cu Sacharomyces sp. s-a constatat ca aceasta dispare in totalitate. Nu este cunoscut pe deplin mecanismul de actiune al patulinei, insa a fost dovedit faptul ca aceasta inhiba sinteza proteinelor, a acizilor nucleici (ARN si ADN) si a unor sisteme enzimatice.

Rubratoxinele A si B sunt elaborate de speciile de fungi Penicillium rubrum si Penicillium purogenum. In stare pura sunt solubile in acetona, moderat solubile in alcool, putin solubile in apa si insolubile in solventi nepolari. Ingerate de animale au actiuni hepatotoxice si hemoragipare, insa actiunea lor in infectiile naturale nu este pe deplin lamurita, dar exista suspiciunea ca ele ar contribui la agravarea sindroamelor asociate altor micotoxine, cum ar fi aflatoxinele.

Sterigmatocistina si derivatii sai, au fost izolati initial din sorokiniana-Drechalera. Sterigmatocistina este o substanta labila, usor degradabila, cu greutate moleculara 344 si punct de topire 24 ˚C. Derivatii sterigmatocisteinei sunt metaboliti fungici furo-furanici cu greutate moleculara intre 312-334 si punct de topire intre 203-327 ˚C. Toxicitatea sterigmatocistinei depinde de structura sa chimica,in care sistemul nesaturat D 1,2-furobenzofuran si pozitia gruparilor metoxi si hidroxi pe inelul xantonei joaca rolul dominant.

Stahibotriotoxinele sunt metaboliti toxici produsi de specie de fungi Stachybotris alternans. Primul dintre metabolitii toxici care a fost extras din cultura de miceti a fost stahibotriotoxina A, ce are un nucleu steroid, cel putin patru grupari OH si un inel lactonic nesaturat, a carui lungime nu este nici acum determinata. Apoi a fost extrasa stahibotriotoxina B, strans inrudita cu prima dar mai putin solubila in solventi organici si cu potential toxic mai redus. Ulterior au fost descoperiti si alti metaboliti toxici extrasi din Stachybotris atra. Este posibil ca stahibotriotoxina A sa fie un amestec de substante chimice, in care predomina ergosterolul, descoperit si in extractele de Stahybotris atra.

Zearalenona sau toxina F₂ este o lactona a acidului rezorcilic, cu structura asempnatoare hormonilor steroizi, produsa de miceti din genul Fusarium, cu proprietati estrogenice si anabolice.Au fost pusi in evidenta 16 derivati ai zearalenonei, din care cei mai importanti sunt 1si 2, cu proprietati estrogenice, compusul 3 are doi izomeri mai activi decat zearalenona, iar derivatul 4 are acelasi efect cu cel al zearalenonei. Din punct de vedere fizico-chimic toxina F₂ este relativ stabila in medii neutre si la temperaturi de 80-120 ˚C, fiind distrusa in medii alcaline, prin tratament termic si cu ajutorul solutiilor apoase de amoniac.

Trichotecenele sunt un grup de micotoxine cu structuri inrudite, elaborate de miceti din genurile Trichotecum,Trichoderma, Cephalosporium, Dermaticeae, Stachybotris, Myrothecium, Fusarium si mai rar Nigrospora, Epicoccum si Cladosporum. Pana in prezent au fost identificate peste 60 de trichotecene al caror component chimic de baza este scirpena, din care, in urma substitutiei cu gruparile hidroxi, epoxi, ceto, acilo in pozitiile 3, 4, 7 8 si 15 se obtin compusi chimici inruditi, insa cu proprietati fizico-chimice si biologice proprii. Cel mai frecvent au fost izolate trichotecenele : vomitoxina (deoxinivalenolul), nivalenolul, Toxina T₂ si diacetoxiscirpenolul. In urma experimentelor s-a constatat ca formele acute de intoxicatie cu trichotecenele actioneaza asupra celulelor aflate in curs de diviziune din maduva osoasa, limfonoduli, splina si mucoasa intestinala. In doze reduse insa, acesti compusi pot fi utilizati ca imunomodulatori sau imunostimulatori. Expunerea repetata la trichotecene ca toxina T₂ si diacetoxiscirpenol induce cretterea sensibilitatii la infectii cu germeni din genul Mycobacterium, Listeria, Salmonella, cu miceti din genul Candida si cu virusul Herpes semiplex tip I. Trichotecenele tolereaza in general variatiile moderate de de temperatura si pH, iar oxigenul si lumina nu le influenteaza in vreun mod capacitatea toxica. Acesta este motivul pentru care acestea nu sunt distruse pe durata prepararii si stocarii furajelor. Substantele alcaline si acizii actioneaza asupra trichotecenelor modificandu-le structura si insusirile.

Biosinteza micotoxinelor este in stransa dependenta de prezenta si dezvoltarea micetului pe un anumit substrat si de natura substratului, care in general trebuie sa contina carbon, azot si saruri minerale.

Reactiile de biosinteza au la baza reactii catalizate de enzime asupra intermediarilor metabolici simpli, ai metabolismului primar, includ condensare, oxigenarea, reducerea, alchilarea, halogenarea, in urma carora se pot produce o mare varietate de produsi secundari. Principalele cai implicate in formarea micotoxinelor sunt: calea policetonelor (aflatoxina), calea aminoacizilor (glicotoxina) si calea acizilor tricarboxilici (rubratoxina). Alte micotoxine sunt sintetizate prin combinarea a doua sau mai multe cai principale.