MIKOLOGIJA. Prof. dr Jelena Vukojević Prof. dr Mirjana Stajić. Dr Jasmina Ćilerdžić Dr Ivan Milovanović doktoranti: Aleksandar Knežević Milica Galić

Transcription

1 MIKOLOGIJA Prof. dr Jelena Vukojević Prof. dr Mirjana Stajić Dr Jasmina Ćilerdžić Dr Ivan Milovanović doktoranti: Aleksandar Knežević Milica Galić

2 LITERATURA Vukojević, J. (1998): Praktikim iz mikologije i lihenologije. NNK Internacional, Beograd. Muntañola-Cvetković, M. (1987): Opšta mikologija. NIRO, Književne novine, Beograd. Alexopulos, C. J., Mims, C. W. & Blackwell, M. (1996): Introductory mycology. John Wiley & Sons, INC. Carlile, M. J., Watkinson, S. C. (1994): The Fungi. Academic Press, Harcourt Brace & Company, Publishers: London, Boston, New York, Sydney, Tokiyo. Moore-Landecker, E. (1996): Fundamentals of the Fungi. Fourth edition. Prentice Hall Inc., London, UK. Vukojević, J., Duletić-Laušević, S. (2004): Patogene gljive povrća i voća u Srbiji. NNK Internacional, Beograd.

3 OCENA ZNANJA Metode izvođenja nastave: teoretska nastava i praktične vežbe. Ocena znanja (maksimalni broj poena 100) aktivnost u toku praktične nastave 10 kolokvijum 20 test 30 usmeni ispit 40

4 Mikologija je biološka disciplina koja je počela dinamično da se razvija u drugoj polovini XIX veka. Mikologija proučava skupinu organizama zvanih: Fungi (latinski), Mycota (grčki) ili Gljive Termin «Mycobiota» se koristi kao analog terminima flora i fauna.

5 Šta su gljive? Nekada su smatrane nefotosintetičkim biljkama. Međutim, gljive nisu ni biljke ni životinje, razlikuju se i od jednih i od drugih. Gljive su eukariotski, heterotrofni organizmi koji se hrane apsorpcijom. Razmnožavaju se sporama. Primarni ugljeni hidrat, koji se deponuje kao rezervna materija je glikogen. Prestavljaju različite grupe organizama: jednoćelijske kvasce, biljne, životinjske i humane patogene, pečurke i lišajeve.

6 Fungi Mycota - Gljive

7 Od kada ljudi znaju za gljive? Na ovo pitanje teško je precizno odgovoriti. Kameni spomenici u obliku pečuraka iz Indije i Latinske Amerike, stari 2 do 3 hiljade godina, govore o bliskom odnosu čoveka i gljiva. Kerala, Indija Upadljiva plodonosna tela poznata su ljudima još iz antičkog doba. (1000.п.н.е. до 500. године н.е.) Vekovima Kinezi upotrebljavaju neke gljive u ishrani i medicini. Rimljani su razlikovali brojne jestive i otrovne pečurke. Stare civilizacije Severne Amerike koristile su pečurke u religioznim obredima i ritualima i u empirijskoj medicini. Kamene skulpture iz Gvatemale, stare oko 3000 godina

8 Od kada ljudi koriste gljive? Nedavni nalaz (1991.) ledenog čoveka u glečeru u italijanskim Alpima daje još jedno saznanje o povezanosti ljudi i gljiva. Naime, otkriven je muškarac koji je živeo pre godina. U njegovoj torbi nađene su dve gljive: Fomes fomentarius i Piptoporus betulinus. Ove gljive Oci je verovatno koristio za paljenje vatre, a možda i kao lekove.

9 Istorijat mikologije Nove vrste gljiva otkrivane su u celom svetu, ali poznavanje prave prirode i načina rasta ovih organizama moralo je da sačeka pojavu mikroskopa. Saccardo Sylloge fungorum ( ) sveobuhvatan spisak do tada poznatih gljiva, još uvek jedina knjiga ove vrste. Istorija čovečanstva je povezana sa brojnim bolestima. Patologija je imala veliki uticaj na razvoj mikologije. Gljivilčne bolesti, mikoze, su raširenije kod biljaka od mikoza kod ljudi i životinja. Potrebe za medicinskom zaštitom kao i većom proizvodnjom hrane stimulisale su fundamentalna i primenjena mikološka istraživanja. Istraživanja u mikologiji se prepliću sa drugim granama nauke: citologijom, molekularnom biologijom, patologijom, fiziologijom i dr.

10 Mesto gljiva u sistemu živog sveta Gljivasu dugo smatrane pripadnicima biljnog carstva, pošto su nepokretne i apsorbuju hranljive materije, ali od biljaka se razlikuju: načinom ishrane, sastavom ćelijskog zida, načinom razmnožavanja, hormonskim sistemima, načinom reagovanja na svetlost, konceptom ćelije. Navedena svojstva su bila značajna za dalju klasifikaciju gljiva. Whittaker, 1969: gljve su velika grupa organizama koje čine odvojenu filogenetsku liniju od biljnog i životinjskog carstva i predstavljaju posebno carstvo Fungi.

11 Taksonomska pozicija određenih grupa je diskutabilna i predmet je proučavanja mnogih sistematičara. (Whittaker, 1969)

12 Mesto gljiva u sistemu živog sveta LIZOTROFIJA APSORPCIJA AUTOTROFIJA FOTOSINTEZA FAGOTROFIJA INGESTIJA EUKARIOTA PROKARIOTA Whittaker, CARSTAVA ŽIVOG SVETA

13 Haeckel (1894) Whittaker (1969) Woese (1977) Woese (1990) Cavalier-Smith (2004) Animalia Animalia Animalia Eukarya Eukarya Animalia Fungi Fungi Fungi Plante Plante Plante Plante Chromista Protista Protista Archaea Archaea Monera Eubacteria Bacteria Prokaryota Eubacteria Archaeabacteria Archaea Archaea

14 Filogenetski odnosi glavnih grupa gljiva Rezultati molekularnih istraživanja sugerišu da su gljive mnogo bliže životinjama nego biljkama ili protistama. Gametska smena jedrovih faze: 2n micelija. Zigotska smena jedrovih faze: n i n+n micelija. Intermedijerna smena jedrovih faze: n i 2n micelija.

15 Od kada gljive žive na Zemlji? Kako svedoče fosilni ostaci gljive su se pojavile niže u paleozoiku, koji je trajao od miliona godina, više u mezozoiku, između miliona godina. Pun procvat gljive su doživele između 230 i 220 miliona godina. U to vreme na Zemlji su živele mnogobrojne vrste sisara, ptica, insekata i biljaka.

16 Opšte karakteristike gljiva Gljive se svrstavaju među najjednostavnije Eucaryota. Količina DNK u ćeliji gljiva samo je 4-10 puta veća od prisutne kod Escherichia coli, dok je kod viših biljaka i životinja puta veća. Gljive su velika grupa organizama koje uključuju: plesni, kvasce, rđe, garke, pečurke i mnogobrojne biljne i humane pataogene. Tipično su multicelularne organizacije i filamentozne forme; mnoge žive kao paraziti, fakultativni paraziti, saprobi ili simbionti i predstavljaju važne razlagače u mnogim ekosistemima. Posebne karakteristike koje treba istaći kod gljivama kao zasebne grupe organizama su način ishrane i građa ćrlijskog zida.

17 Somatska faza gljiva Životni ciklus većine gljiva karakterišu dve faze: somatska i reproduktivna. Somatske ćelije su sve ćelije koje nisu uključene u reprodukciju ali su direktno uključene u produkciju enzima i u apsorpciju nutrijenata. Eukariotske ćelije, ukoliko su snabdevene dovoljnom količinom hranljivih materija i ako njihov rast nije ni na koji drugi način inhibiran, konstantno rastu, prolaze kroz deobe u vremenskim intervalima koji su specifični za datu vrstu i uslove u kojima se ćelija nalazi.

18 Gljive su jednoćelijski ili višećelijski organizmi. Tipično su nepokretne sa pokretnim formama prisutnim kod male grupe predstavnika. Somatsko telo gljiva je: plazmodijalno (sluzave gljive), nemicelijsko (kvasci), micelijsko (prave gljive). Miceliju grade hife koje mogu biti: septirane ili neseptirane, jedno- ili više jedarne, haploidne, dikariotske ili diploidne

19 Struktura i kompozicija mikotične ćelije Citološka proučavanja bazirana na biljnim i animalnim ćelijama su predstavljala dobru osnovu pri proučavanju ćelije kod gljiva. Tako znalo se da je ćelija: osnovna jedinica strukture i životnih aktivnosti; složen sistem sagrađen od velikog broja subcelularnih jedinica sa određenim funkcijama i interakcijama; sagrađena iz dva osnovna dela: spoljašnjeg zida, različite debljine i čvrstine, i protoplazme, unutrašnjeg koloidnog kompleksa. Ipak, mikotična ćelija ima neke posebnosti koje se odnose na: subcelularni i biohemijski sastav ćelijskog zida, broj i raspored jedara i kontinuitet između ćelija.

20 Ćelijski zid gljiva uloga, građa i sastav Većina fungalnih ćelija je obavijena čvrstim i kompleksno građenim ćelijskim zidom koji ima višestruku funkciju: obezbeđuje zaštitu protoplasta; određuje morfologiju ćelije; ima značajnu ulogu u složenim biološkim procesima; vrlo značajan u procesima apsorpcije i ekskrecije; rezistentan je na dejstvo enzima što je korisno za izduživanje hifa kroz specifične supstrate. Podložan je promenama u različitim fazama životnog ciklusa.

21 Ćelijski zid gljiva je višeslojne građe i dinamične strukture. Slične je debljine kod somatskih ćelija (oko 0,2 µm) dok je deblji kod specijalizovanih ćelija i spora. Neki mikotični ćelijski zidovi su pigmentisani, najčešće sadrže melanin, koji u starijoj miceliji čini do 20% suve mase ćelijskog zida.

22 Kako je građen ćelijski zida gljiva? Primenom TEM otkrivena je fibrilarna građa i multilamelarna priroda ćelijskog zida. Mikrofibrile su isprepletane i utopljene u amorfan matriks koji ih povezuje u skeletnu mrežu koja daje morfološku formu zidu. mikrofibrile - β glukan i hitin, malobrojne hitozan i celuloza, matriks glikoproteini i polisaharidi. Fibrilarni skeletni delovi postavljeni su blizu membrane a amorfni matriks naleže na njega, spolja. Utvrđeno je da je zid mnogo tanji i više plastičan na ekstremnom apeksu - primarni zid, nego na većim rastojanjima od vrha hife - sekundarni zid.

23 Hemijski sastav ćelijskog zida Ugljeni hidrati su važna komponenta ćelijskog zida. Različiti polisaharidi obično čine od 80% do 90% zida. Druge važne komponente su proteini (1-12%), koji su najčešće povezani sa polisaharidima (glikoproteini), i male količine lipida (10%).

24 Ugljeni hidrati najkarakterističniji polimer ćelijskog zida je hitin a kod malobrojnih gljiva hitozan (deacetilisana forma hitina) i celuloza. hitin je nerazgranat polimer β(1,4) vezanih N-acetilglukozamin grupa. u formi je mikrofibrila,10-30 nm u prečniku i nekoliko µm dugi, u ćelijskom zidu gljiva su dominantni glukani (50-60% suve mase), među njima je najzastupljeniji β(1,3)-glukan (do 90% suve mase). Glikoproteini, glukani i hitin su međusobno povezani gradeći skeletnu komponentu ćelijskog zida. Braconnot je otkrio posebnu supstancu u ćeljskom zidu gljiva i nazvao je fungin. Odier kod insekata otkriva supstancu hitin. hitin

25 Proteini i lipidi Proteini su uključeni u sintezu ćelijskog zida ili mogu da funkcionišu kao hidrolitički enzimi koji modifikuju nutritivne materije pre unošenja u ćeliju. Matriks sadrži polisaharid-proteine komplekse. Lipidi se nalaze u matriksu ćelijskog zida. Sadržaj proteini i lipidi u ćelijskom zidu gljiva je karakterističan za određene grupe gljiva i njihovu fazu razvoja.

26 Sinteza ćelijskog zida i septi Ćelijski zid je proizvod lučenja plazma membrane. Vezikule iz endoplazmatičnog retikuluma i Golđži kompleksa učestvuju u sintezi ćelijskog zida. Septe su proizvod centripetalne invaginacije ćelijskog zida i plazma membrane. Septalne pore mogu biti proste ili složene građe, specifične su za određene grupe gljiva i omogućavaju komunikaciju među ćelijama.

27

28 Struktura zida definiše se na njegovom vrhu; debljanje i usložnjavanje građe se nastavlja sa rastom. U različitim fazama životnog ciklusa ćelijski zid gljiva može imati različitu strukturu i kompoziciju. Sa starenjem zid menja građu i hemijski sastav, povećava svoju mehaničku čvrstinu i predstavlja barijeru za prolaz molekula iz i u ćeliju. Starije ćelije odlikuje slojevit zid, zadebljao sa unutrašnje strane, sadrži pigmente i druge materije koje se ne nalaze u zidu mladih ćelija. Aktivnosti nekih važnih enzima povezane su sa ćelijskim zidom.

29 Plazma membrana Plazma membrana ili ćelijska membrana (plazmalema) je omotač koji je prisutan na površini svih eukariotskih ćelija, ali i u njenoj unutrašnjosti gde ograničava pojedine organele. Kod gljiva u plazma membrani je prisutan ergosterol a kod životinja holesterol. Šema ćelijske membrane: dva sloja lipida u koji su uronjeni proteini.

30 Ekstracelularni matriks Ćelije gljiva mogu lučiti mucilagene supstance koje se akumuliraju sa spoljašnje strane ćelijskog zida i taj omotač se naziva ekstracelularni matriks. Uloga ekstracelularnog matriksa je različita: adheziona, izlučivanje spora, zaštita od isušivanja, itd Ekstracelularni mucilageni sadrže veliku količinu polisaharida, naročito β-glukana.

31 Protoplazma Protoplazma čini osnovnu masu ćelije, sastoji se od citoplazme sa organelama i jedrima, oivičena je plazma membranom. Citoplazma ili citoplazmatični matriks je koloid, između tečnog i čvrstog stanja. U citoplazmu se nalaze brojne organele i inkluzije: ribozomi, endoplazmatični retikulum, mitohondrije, Goldžijev komoleks, vezikule, vakuole, kristali i druge inkluzije.

32 Organele Ribozomi su brojni, pojedinačni ili grupisani u polizome. Endoplazmatični retikulum je slabije razvijen kod gljiva. Goldžijev komoleks nije dokazan kao univerzalna pojava kod gljiva, aktuelno je pitanje identifikacije funkcionalnih analoga ove organele. Vakuole kod gljiva su lako uočljive i njihov broj i položaj zavisi od tipa ćelije i njene starosti.

33 Mitohondrije: građa i funkcija je ista kao i kod drugih živih bića; imaju višeslojnu membranu: lipidiproteini-lipidi, spoljna je glatka a unutrašnja sa kristama. malobrojne gljive, slično Protozoama, imaju tubularne kriste, dok ostale imaju pločaste kriste, kao kod životinja; 1. unutrašnja membrana 2. spoljašnja membrana 3. krista 4. matriks broj mitohondrija u mikotičnoj ćeliji varira, mnogobrojnije su u fiziološki aktivnim ćelijama; sadrže DNK koja može formirati nukleoid u centru mitohondrije.

34 Jedro sa karakteristikama dikariona Jedro kod gljiva je loptasto ili zvezdasto, malih dimenzija (1x2 µm). Ima duplu, debelu membranu sa retkim porama koja je često u tesnoj vezi sa endoplazmatičnim retikulumom. Kod nekih vrsta je dokazano postojanje nukleolusa i centriola. Jedro kod gljiva može da migrira: iz bazalnog do apikalnog dela hife, u susednu ćeliju kroz septalne pore hifa, iz vezikule do fijalide, iz fijalide do konidije, iz konidije do micelije, od jedne do druge hife.

35 Ćelije kod micelijalnih gljiva i spore mogu biti jednojedarne, dvojedarne i višejedarne. Jedra većine gljiva u somatskoj fazi su haploidna, izuzetak su predstavnici Mastigomycotina kod kojih su diploidna. Dikariotsku fazu srećemo kod nekih gljiva, sa različitom dužinom trajanja u toku životnog ciklusa. n+n Dikarion - par združenih, seksualno kompatibilnih jedara kjoja se ne spajaju ali se sinhronizovano dele (n+n); fenomen prisutan samo kod gljiva.

36 Hife Rast hifa je ograničen na apikalni region i prestaje kad hifa dostigne punu širinu (1-5 µm širine). Brzorastuće hife rastu i do 1km za 24 časa. Somatski rast filamentoznih gljiva u prirodi se odvija širenjem hifa po površini supstrata ili prodiranjem u njega i nema prave diferencijacije tkiva. Difuzni rast micelije

37 Metamorfozom hifa nastaju razne strukture sa različitom funkcijom: micelijalne vrpce kompaktne, paralelno postavljene agregacije hifa, rizomorfi debele, otporne micelijalne vrpce, rizoidi - grtanate hife koje podsećaju na koren biljaka, stoloni vazdušne, vegetativne, negranate hife, strome masa somatskih hifa plektenhimske građe, sklerocije splet čvrsto zbijenih hifa pseudoparenhimatične građe, otporne na nepovoljne uslove, hlamidospore aseksualne rezistentne spore, haustorije specijalizovane hife koje prodiru u ćelije domaćina i apsorbuju hranu, apresorije - proširene ćelije, naležu na površinu domaćina i pomažu prodiranje hifa, sporangiofori specijalizovane hife, proste ili granate, na kojima se formiraju sporangije, konidiofori specijalizovane hife, proste ili granate, na kojima se formiraju konidije, askospore seksualne spore Ascomycotina, bazidiospore seksualne spore Basidiomycotina, I mnoge druge različite forme zavisno od vrste.

38 sklerocije hlamidospore rizoidi i stoloni strome sporangiofori i sporangije apresorije i haustorije mcelija konidiojofori bazidiospore zigospora konidije askospore askokarp bazidiokarp

39 Dimorfizam i polimorfizam Neke vrste gljiva su sposobne da se razvijaju i u micelijskoj i u kvasolikoj formi; obrazuju dva morfološki različite forme. Dimorfizam kod gljiva je prisutan kod potencijalnih patogena ljudi i životinja. Poznavanje dimorfizma je važno za identifikaciju uzročnika mikoza. Novijim istraživanjima beleže dimorfizam i kod nekih vrsta koje nisu tipično patogene za ljude i životinje. Dimorfizam kod gljiva može biti uzrokovan ishranom, temperaturom, različitim gasovima ili kombinacijom ovih faktora. Kod gljiva je prisutan i polimorfizam tj. postojanje više različitih formi u životnom ciklusu jedne vrste.

40