Penicillium chrysogenum

Penicillium chrysogenum, o fungo usado para produzir penicilina

Que é o Penicillium chrysogenum?

Penicillium chrysogenum É a espécie de fungo que é usada com mais frequência na produção de penicilina. A espécie está dentro do gênero Penicillium, Da família Aspergilliaceae do Ascomycota.

É caracterizado por ser um fungo filamentoso, com hifas septadas. Quando cultivados em laboratório, suas colônias são um crescimento rápido. Eles têm uma aparência aveludada e de algodão e coloração verde azulada.

Características do Penicillium chrysogenum

- É uma espécie de saprófito, capaz de decompor a matéria orgânica para produzir compostos de carbono simples que ele usa em sua dieta.

- A espécie é onipresente (pode ser encontrada em qualquer lugar) e é comum encontrá -lo em espaços fechados, o piso ou associado às plantas. Também cresce no pão e seus esporos são comuns no pó.

- Os esporos de P. Chrysogenum Eles podem gerar alergias respiratórias e reações de pele. Também pode produzir vários tipos de toxinas que afetam os seres humanos.

- É a espécie mais usada para a produção de penicilina (embora haja outras capazes de produzi -la). Este antibiótico foi descoberto por Alexander Fleming em 1928, embora ele o identifique em princípio P. Rubrum. Seu uso preferencial na indústria farmacêutica é devido à sua alta produção de antibióticos.

- Eles reproduzem assexuadamente por conídios (esporos assexuais) que ocorrem nos conidióforos. Estes são eretos e com paredes finas, com poucos fixacídeos (células produtoras de conídios).

- A reprodução sexual ocorre através de ascósporos (esporos sexuais). Estes ocorrem em nojo (corpos frutíferos) de paredes grossas. Estes são o tipo Cleistotecio (Rounded Way) e apresentam suas paredes esclerotizadas.

- Eles produzem metabólitos secundários (compostos orgânicos produzidos por seres vivos e que não intervêm diretamente em seu metabolismo). No caso de fungos, esses compostos ajudam sua identificação. 

- Produz Rquefortina C, Meleagrine e Penicilin. Esta combinação de compostos facilita sua identificação laboratorial. Além disso, o fungo produz outros metabólitos secundários coloridos. Xantoxilinas são a causa da cor amarela do exsudato típico da espécie.

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- Pode produzir aflatoxinas, que são micotoxinas prejudiciais para o ser humano. Essas toxinas atacam o sistema hepático e podem levar à cirrose e ao câncer de fígado. Os esporos de fungos contaminam vários alimentos que, quando ingeridos, podem causar essa patologia.

Filogenia e taxonomia

P. Chrysogenum Foi descrito pela primeira vez por Charles Thom em 1910. A espécie tem uma sinonímia (nomes diferentes para a mesma espécie) extensa.

P. Chrysogenum é circunscrito para a seção Chrysogena do gênero Penicillium. Este gênero está localizado na família Aspergilliaceae da Ordem Eurotiales do Ascomycota.

A seção Chrysogena é caracterizada pela presente conidió terverticilizada e verticalada. Os fixos são pequenos e as colônias geralmente aveludadas. As espécies deste grupo são tolerantes à salinidade e quase todas produzem penicilina.

13 espécies foram indicadas para a seção, sendo P. Chrysogenum As espécies de tipo. Esta seção é um grupo monofilético e irmão da seção Roquefortum.

Morfologia

- Este fungo apresenta mycles filamentosos. As hifas são septadas, o que é característico do ascomycota.

- Os conidióforos são tervertices (com ramificações abundantes), paredes finas e lisas, medindo 250-500 µm.

- Metulas (ramificações de conidióforos) têm paredes lisas e fixóides são ampuliformes (em forma de garrafa) e muitas vezes com paredes grossas.

- As conídias são subglobosas a elípticas, de 2,5-3,5 µm de diâmetro e paredes lisas quando observadas com o microscópio óptico. No microscópio eletrônico de varredura, as paredes são tuberculadas.

Habitat

P. Chrysogenum É cosmopolita. A espécie tem crescido nas águas do mar, bem como no chão de florestas naturais em áreas temperadas ou tropicais.

É uma espécie mesofílica que pode crescer entre 5-37 ° C, com o seu ideal a 23 ° C. Além disso, é xerofílico, para que possa se desenvolver em ambientes secos. Por outro lado, tolera a salinidade.

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Devido à capacidade de crescer em várias condições ambientais, é comum encontrá -lo em espaços internos. Foi encontrado em sistemas de ar condicionado, geladeiras e saúde, entre outros.

É um fungo frequente como patógeno de árvores frutíferas, como pêssegos, figos, citros e guayabas. Da mesma forma, você pode contaminar cereais e carne. Também cresce em alimentos processados, como pães e biscoitos.

Reprodução

Em P. Chrysogenum Há uma predominância de reprodução assexuada. Em mais de 100 anos do estudo de fungos, até 2013 a reprodução sexual na espécie não foi comprovada.

Reprodução assexual

Isso ocorre através da produção de conídios em conidioforos. A formação de conídios está associada à diferenciação de células reprodutivas especializadas (fixacídeos).

A produção de conídios começa quando um hyfa vegetativo interrompe seu crescimento e um septo é formado. Então, esta área começa a inchar e uma série de galhos é formada.

A célula apical dos ramos difere no fixacídio que começa a se dividir pela mitose para dar origem a conídios.

Conídios são dispersos principalmente pelo vento. Quando os conidiosporos atingem um ambiente favorável, eles germinam e dão origem ao corpo vegetativo do fungo.

Reprodução sexual

O estudo da fase sexual em P. Chrysogenum Não era simples, porque a mídia usada no laboratório não promove o desenvolvimento de estruturas sexuais.

Em 2013, a micologista alemã Julia Böhm e colaboradores conseguiu estimular a reprodução sexual na espécie.

Para fazer isso, eles colocaram duas raças diferentes em ágar acordado com aveia. As cápsulas foram submetidas a escuro a uma temperatura entre 15 ° C a 27 ° C.

Após um tempo de incubação, entre cinco semanas até três meses, foi observada a formação de Cleistocecios (desgosto arredondado fechado). Essas estruturas foram formadas na zona de contato entre as duas raças.

Este experimento mostrou que em P. Chrysogenum A reprodução sexual é heterotal. É necessário produzir um desgosto (estrutura feminina) e uma anterida (estrutura masculina) de duas raças diferentes.

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Após a formação de ascogonia e a anteridade, os citoplasmos (plasmogamia) e os núcleos (cariogamia) são mesclados (cariogamia).

Esta célula entra em meiose e dá origem a ascósporos (esporos sexuais).

Mídia cultural

Colônias na mídia de cultivo crescem muito rapidamente. Eles são uma aparência aveludada para o algodão, com os micélios brancos nas margens. As colônias são verdes azuladas e produzem um exsudato abundante de cor amarela brilhante. 

São apresentados aromas frutados nas colônias, semelhante ao abacaxi. No entanto, em algumas raças, o cheiro não é muito acentuado.

Penicilina

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

O pesquisador conduziu um experimento com bactérias do gênero Staphylococcus E o meio de cultura foi contaminado com o fungo. Fleming observou que no local onde o fungo se desenvolveu, as bactérias não cresceram.

Penicilinas são antibióticos beta -lactam, e os de origem natural são classificados em vários tipos de acordo com sua composição química. Estes agem principalmente em bactérias gram -positivas atacando sua parede celular, composta principalmente por peptidoglicano.

Existem várias espécies de Penicillium capaz de produzir penicilina, mas P. Chrysogenum é o que tem a maior produtividade. A primeira penicilina comercial ocorreu em 1941 e já em 1943 conseguiu ocorrer em larga escala.

Penicilinas naturais não são eficazes contra algumas bactérias que produzem a enzima penicilase. Esta enzima tem a capacidade de destruir a estrutura química da penicilina e inativa.

No entanto, penicilinas semi-sintéticas foram produzidas mudando a composição do caldo onde o Penicillium. Eles têm a vantagem de serem penicilase resistentes, portanto, mais eficazes contra alguns patógenos.

Referências

1. Houbraken e Ra Samson. Filogenia de Penicillium e a segregação de Trichocomaceae em três famílias. Estudos em micologia.
2. Ledermann w. A história da penicilina e sua fabricação no Chile. Rev. Chil. Infectar. 
3. Roncal, t e u ugalde. Indução de conidiação em Penicillium. Pesquisa em microbiologia.