Penicillium chrysogenum: características, morfologia, habitat - Ciência - 2023

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Penicillium chrysogenum É a espécie de fungo mais utilizada na produção de penicilina. A espécie está dentro do gênero Penicillium da família Aspergilliaceae dos Ascomycota.

É caracterizado por ser um fungo filamentoso, com hifas septadas. Quando é cultivado em laboratório, suas colônias crescem rapidamente. Eles são aveludados a algodão na aparência e na cor verde-azulada.

Características gerais

P. chrysogenum é uma espécie saprofítica. É capaz de quebrar a matéria orgânica para produzir compostos de carbono simples que usa em sua dieta.

A espécie é ubíqua (pode ser encontrada em qualquer lugar) e é comum encontrá-la em espaços fechados, no solo ou associada a plantas. Também cresce no pão e seus esporos são comuns na poeira.

Esporos de P. chrysogenum eles podem causar alergias respiratórias e reações na pele. Também pode produzir vários tipos de toxinas que afetam os humanos.

Produção de penicilina

O uso mais conhecido da espécie é a produção de penicilina. Este antibiótico foi descoberto por Alexander Fleming em 1928, embora ele inicialmente o tenha identificado como P. rubrum.

Embora existam outras espécies de Penicillium capaz de produzir penicilina, P. chrysogenum é o mais comum. Seu uso preferencial na indústria farmacêutica se deve à alta produção do antibiótico.

Reprodução

Eles se reproduzem assexuadamente por meio de conídios (esporos assexuados) que são produzidos nos conidióforos. Estas são eretas e de paredes finas, com poucas fiálides (células produtoras de conídios).

A reprodução sexual ocorre por meio de ascósporos (esporos sexuais). Estes ocorrem em asci (corpos de frutificação) de paredes espessas.

Ascósporos (esporos sexuais) são produzidos em asci (corpos de frutificação). São do tipo cleistotécio (arredondados) e possuem paredes escleróticas.

Produção de metabólitos secundários

Metabólitos secundários são compostos orgânicos produzidos por seres vivos que não intervêm diretamente em seu metabolismo. No caso dos fungos, esses compostos ajudam a identificá-los.

P. chrysogenum É caracterizada por produzir roquefortina C, meleagrina e penicilina. Essa combinação de compostos facilita sua identificação em laboratório. Além disso, o fungo produz outros metabólitos secundários coloridos. As xantoxilinas são responsáveis pela coloração amarela do exsudato típico da espécie.

Por outro lado, pode produzir aflatoxinas, que são micotoxinas prejudiciais ao homem. Essas toxinas atacam o sistema hepático e podem causar cirrose e câncer de fígado. Os esporos do fungo contaminam vários alimentos que, quando ingeridos, podem causar essa patologia.

Nutrição

A espécie é saprofítica. Ele tem a capacidade de produzir enzimas digestivas que são liberadas na matéria orgânica. Essas enzimas degradam o substrato, quebrando compostos complexos de carbono.

Posteriormente, os compostos mais simples são liberados e podem ser absorvidos pelas hifas. Os nutrientes que não são consumidos se acumulam como glicogênio.

Filogenia e taxonomia

P. chrysogenum foi descrito pela primeira vez por Charles Thom em 1910. A espécie tem ampla sinonímia (nomes diferentes para a mesma espécie).

Sinonímia

Fleming em 1929 identificou as espécies produtoras de penicilina como P. rubrum, devido à presença de uma colônia vermelha. Mais tarde, a espécie foi designada com o nome de P. notatum.

Em 1949, os micologistas Raper e Thom indicaram que P. notatum é sinônimo de P. chrysogenum. Em 1975, uma revisão do grupo de espécies relacionadas com P. chrysogenum e quatorze sinônimos foram propostos para este nome.

O grande número de sinônimos para esta espécie está relacionado à dificuldade de estabelecer caracteres diagnósticos. Foi apreciado que as variações no meio de cultura afetam algumas características. Isso levou a erros de identificação do táxon.

É interessante notar que, por princípio de prioridade (primeiro nome publicado), o nome do táxon mais antigo é P. griseoroseum, publicado em 1901. No entanto, P. chrysogenum é mantido como um nome conservado devido ao seu amplo uso.

Atualmente, a característica mais precisa para identificar a espécie é a produção de metabólitos secundários. A presença de roquefortina C, penicilina e meleagrina, garante a identificação correta.

Constituinte atual

P. chrysogenum é circunscrito à seção Crisógena do gênero Penicillium. Este gênero está localizado na família Aspergilliaceae da ordem Eurotiales dos Ascomycota.

A seção de Crisógena é caracterizada por conidióforos terverticilados e quatro espirais. As fiálides são pequenas e as colônias geralmente aveludadas. As espécies deste grupo são tolerantes à salinidade e quase todas produzem penicilina.

13 espécies foram identificadas para a seção, sendo P. chrysogenum a espécie-tipo. Esta seção é um grupo monofilético e é irmã da seção Roquefortorum.

Morfologia

Este fungo possui micélios filamentosos. As hifas são septadas, o que é característico dos Ascomycota.

Os conidióforos são terverticilados (com ramificações abundantes). Eles são finos e de paredes lisas, medindo 250-500 µm.

As metules (ramos do conidióforo) têm paredes lisas e as fiálides são ampuliformes (em forma de garrafa) e frequentemente de paredes espessas.

Os conídios são subglobosos a elípticos, 2,5-3,5 µm de diâmetro e têm paredes lisas quando vistos ao microscópio óptico. No microscópio eletrônico de varredura, as paredes são tuberculadas.

Habitat

P. chrysogenum é cosmopolita. A espécie foi encontrada crescendo em águas marinhas, bem como no solo de florestas naturais em zonas temperadas ou tropicais.

É uma espécie mesofílica que pode crescer entre 5 - 37 ° C, com seu ótimo a 23 ° C. Além disso, é xerofílico, por isso pode se desenvolver em ambientes secos. Por outro lado, é tolerante à salinidade.

Devido à capacidade de crescer em diversas condições ambientais, é comum encontrá-lo em ambientes fechados. Tem sido encontrado em sistemas de ar condicionado, geladeira e sanitários, entre outros.

É um fungo frequente como patógeno de árvores frutíferas como pêssegos, figos, frutas cítricas e goiabas. Da mesma forma, pode contaminar cereais e carnes. Também cresce em alimentos processados como pães e biscoitos.

Reprodução

No P. chrysogenum há um predomínio da reprodução assexuada. Em mais de 100 anos de estudo do fungo, até 2013 não havia comprovação de reprodução sexuada na espécie.

Reprodução assexuada

Isso ocorre por meio da produção de conídios nos conidióforos. A formação de conídios está associada à diferenciação de células reprodutivas especializadas (fiálides).

A produção de conídios começa quando uma hifa vegetativa para de crescer e um septo é formado. Então esta área começa a inchar e uma série de ramos se forma. A célula apical dos ramos diferencia-se na fiálide, que começa a se dividir por mitose para dar origem aos conídios.

Os conídios são dispersos principalmente pelo vento. Quando os conidiósporos atingem um ambiente favorável, germinam e dão origem ao corpo vegetativo do fungo.

Reprodução sexual

O estudo da fase sexual em P. chrysogenum Não foi fácil, pois os meios de cultura usados no laboratório não favorecem o desenvolvimento das estruturas sexuais.

Em 2013, a micologista alemã Julia Böhm e colaboradores conseguiram estimular a reprodução sexual na espécie. Para isso, eles colocaram duas raças diferentes em ágar combinado com farinha de aveia. As cápsulas foram submetidas ao escuro a uma temperatura entre 15 ° C e 27 ° C.

Após um tempo de incubação entre cinco semanas e três meses, foi observada a formação de cleistocecia (ascite arredondada fechada). Essas estruturas foram formadas na zona de contato entre as duas raças.

Este experimento mostrou que em P. chrysogenum a reprodução sexual é heterotálica. É necessária a produção de um ascogônio (estrutura feminina) e um antheridium (estrutura masculina) de duas raças diferentes.

Após a formação do ascogônio e do anterídio, os citoplasmas (plasmogamia) e os núcleos (cariogamia) se fundem. Esta célula entra em meiose e dá origem a ascósporos (esporos sexuais).

Mídia cultural

As colônias em meios de cultura crescem muito rapidamente. Têm aparência aveludada a algodoada, com micélios brancos nas margens. As colônias são de cor verde-azulada e produzem exsudato amarelo brilhante abundante.

Aromas frutados estão presentes nas colônias, semelhantes ao abacaxi. No entanto, em algumas raças o cheiro não é muito forte.

Penicilina

A penicilina é o primeiro antibiótico usado com sucesso na medicina. Isso foi descoberto por acaso pelo micologista sueco Alexander Fleming em 1928.

O pesquisador fazia um experimento com bactérias do gênero Estafilococo e o meio de cultura estava contaminado com o fungo. Fleming observou que onde o fungo se desenvolveu, a bactéria não cresceu.

As penicilinas são antibióticos betalactâmicos e as de origem natural são classificadas em vários tipos de acordo com sua composição química. Estes atuam principalmente nas bactérias Gram positivas que atacam sua parede celular composta principalmente por peptidoglicano.

Existem várias espécies de Penicillium capaz de produzir penicilina, mas P. chrysogenum é o que tem maior produtividade. A primeira penicilina comercial foi produzida em 1941 e já em 1943 conseguiu ser produzida em grande escala.

As penicilinas naturais não são eficazes contra algumas bactérias que produzem a enzima penicelase. Essa enzima tem a capacidade de destruir a estrutura química da penicilina e inativá-la.

No entanto, tem sido possível produzir penicilinas semissintéticas alterando a composição do caldo onde o Penicillium. Têm a vantagem de serem resistentes à penicelase, portanto mais eficazes contra alguns patógenos.

Referências

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