1. O documento discute a herança extranuclear em fungos e leveduras, especificamente seu genoma mitocondrial. 2. Fungos podem se reproduzir de forma assexuada através de esporos ou sexualmente. Leveduras se reproduzem principalmente por brotamento. 3. Experimentos com mutantes de Neurospora e cruzamentos de leveduras demonstraram que genes mitocondriais são transmitidos apenas pela linhagem materna, indicando herança extranuclear.

1. Herança extranuclear em
fungos e em leveduras
Profa. Dra. Adriana Dantas
UERGS – Bento Gonçalves, RS

2. Fungos
 eucariotos
 esporos
 não-fotossintéticos
 nutrição absortiva
 modos de reprodução

3. Tipos morfológicos básicos
 Leveduras (Células arredondadas)
 Micélio (céls.filalmentosas septadas ou não)
 Fungos dimórficos

4. Estrutura dos fungos
 Fungos filamentosos (bolores)
 Unidade estrutural = HIFA
 Septada ( dividem as hifas em unidades
celulares uninucleadas)
 Cenocítica (nao contem septos, celulas longas
e continuas com muitos nucleos)
 Conjunto de hifas = MICÉLIO

5. Comparação entre fungo e
bactérias
Fungos Bactérias
Tipo de célula Eucariótica Procariótica
Membrana celular Esteróis presentes Esteróis ausentes,
com exceção do
Mycoplasma
Parede celular Glicanas, mananas, peptideoglicana
quitina
Esporos Produz uma grande Endosporos (não
variedade de para reproduçao)
esporos alguns esporos
reprodutivos assexuais
sexuais e reprodutivos
assexuais
Metabolismo Limitado a Heterotrófico,
heterotrófico; quimioautotrofico,
aeróbico, fotoautotrofico,
anaeróbico aeróbico,
facultativo anaeróbico
facultativo

6. Crescimento das Hifas
 Crescimento das hifas é por alongamento das
extremidades
 Cada parte de uma hifa é capaz de crescer
 Fragmento quebrado, esse se alonga e foram uma
nova hifa
 Em laboratório, os fungos crescem a partir de
fragmentos obtidos de um talo de fungo

7. Tipos
 Hifas vegetativas – obtêm os
nutrientes
 Hifas reprodutiva ou aérea
 Responsável pela reprodução
 Se projeta acima da superfície sobre o
qual o fungo esta crescendo
 Sustentam os esporos reprodutivos
 As hifas crescem formam uma massa
filamentosa chamada de micélio, visível
a olho nú.

8. Hifas aéreas
Hifas
vegetativas

9. Aspergillus nidulans

10. Tipos de Esporos Assexuais
Aspergillus

11. Cryptococcus neoformans
Candida albicans

12. Rhyzopus

14. Aplicações dos fungos
 Fornecedores de químicos
(antibióticos)
 Controle biológico
 Simbiontes mutualistas
 Parasitas
 Bebidas e alimentos
 Biodegradação
 Biotecnologia

15. Neurospora Poky
 1952 – Mary Mitchell isolou uma
linhagem mutante de Neurospora
que chamou de Poky
 Caracteristicas (difere do fungo selvagem)
 Crescimento lento
 Apresenta herança materna
 Quantidades anormais de cromossomos

16. Citocromo
 São proteínas mitocondriais
transportadoras de elétrons
 Necessária a oxidação para gerar energia
sob a forma de ATP
 Três tipos de citocromos:
 a, b e c
 Em Neurospora não há citocromo a ou b,
há um excesso de citocromo c.

17. Herança materna
Poky x selvagem selvagem x Poky
Selvagem
Poky

18. Organismo haplóide
 Genitor contribui com a maior parte do citoplasma para
a prole
 Chamado genitor materno, mesmo que não exista
reprodução sexual
 Nos cruzamentos poky x selvagem quaisquer genes
nucleares que difiram entre as linhagens parentais
segrega de modo mendeliano 1:1 na prole
 A Prole poky é transmitida por muitas gerações quando
cruzado como fêmeas
 Poky tem localização extra nuclear (citoplasma)

19. Cruzamentos reciprocos de poky x
Neurospora normal
 Genitor femea contribui
com a maior parte do
citoplasma para a prole;
 Locus nuclear alelos:
 ad+ e ad- (1:1)

20. Mutação poky
 Fenótipo mutante envolvem as
mitocôndrias
 Crescimento lento – deficiência de ATP
 Tem quantidades anormais de citocromos
 David Luck experimento com marcação
com colina radiotiva nas mitocôndrias,
concluiu que mitocôndrias se propagam
por multiplicação das mitocôndrias pré-
existentes.

21. Teste do Heterocarion
 Usado para detectar herança extranuclear
em fungos filamentosos
 Realizado em Neurospora e Aspergillus
 Conceito: feito com um mutante extra
nuclear hipotético (crescimento lento) e
uma linhagem portadora de uma mutação
nuclear conhecida.

22. Fundamento genético
 Recuperação do fenótipo nuclear mutado
do heterocarion em combinação com o
fenótipo do mutante de crescimento lento
(que esta sendo testado) – surgiu de ma
mutação em organela.
 Não ocorre diploidia em um heterocarion,
não há troca genética entre os nucleos.
 O fenótipo de crescimento lento é
transferido por contato citoplasmático.

23. Herança extranuclear
 Pode ser reconhecida pela
transmissão uniparental
(geralmente materna) em um
cruzamento ou pela transmissão via
contato citoplasmático
 Herança materna serve como
modelo para reconhecer a herança
em organelas

24. Leveduras
Reprodução mista
Diploidia em leveduras
ocorre por fusão
nuclear e não por
meiose (crossing-over)
Meiose ocorre na
formação dos
ascosporros

25. Leveduras
 Fungos unicelulares
 Não-filamentosos
 Esfericas ou ovais

26. • Célula parental
formam uma
protuberância (broto)
na superfície externa
• A medida que
cresce, o núcleo da
célula parental se
divide, e um núcleos
broto migram para o broto.
• O material da parece
celular é então
sintetizado entre o
broto e a célula
parental, e o broto
acaba se separando da
célula parental.

27. Leveduras:
modo de reprodução
Produz 24 células-filhas
por brotamento

28. Ciclo de vida da levedura
 Alelos nucleares a e α de
terminam o tipo reprodutivo;
 A fusão nuclear entre haplóide
a e células α produz células
diplóides
 Passa por um ciclo mitótico
(brotamento)
 Durante a esporulação ocorre
a meiose
 Os brotamentos se tornam
células filhas

29. Padrão de herança em leveduras
 Quando os brotos diploides sofrem
meiose, produtos de cada meiose
mostram herança uniparental
 Genes nucleares (alelos a e α),
segregam padrao mendeliano
 Alelos eryR e eryS, determinam a
resistencia e a sensibilidade a
eritromicina

31. Mapeamento genoma mitocondrial
 Genes em leveduras estão ligados
em um cromossomo mitocondrial ou
situados em unidades estruturais?
 Mapeamento recombinacional
 Mapeamento pela analise de Petite
 Mapeamento de Restrição

32. Mapeamento por Recombinação
 Em leveduras, há segregação citoplasmática e
recombinação durante a formação de brotos em
citohets diplóides
 A recombinação envolvendo mitocôndrias é um
fenômeno populacional, semelhante a
recombinação de fagos
 A ligação é detectável apenas para os genes mais
próximos
 Processo de recombinação é fortemente
influenciado por um fator genético especifico
(omega - ω)

33. Mapeamento pela analise de Petite
 Mutaçoes petite, antR e mit- são herdadas
no genoma mitocondrial de leveduras
 Se baseia na descoberta de que os petites
representam deleções do mtDNA
 Linhagens resistentes a drogas (eryR) como
indutor de mutantes petite
 eryR x eryS = formam diplóides que
formam brotos diploides
 Brotos diplóides são testados quanto a
resistência drogas

34. Petites derivados de diploides são
todos eryS?
 O evento mutacional original pelo
qual surge o fenótipo petite inativa
ou destrói o fenotipo grande e o
fenótipo resiste a drogas
 O fenótipo petite é produzido por
grandes deleções do mtDNA

35. Class Genome Size Acc. # Code Total Basic Other ORFs rRNAs Reference
Organism
/Structure /Update ORFs 14 /tRNAs
Allomyces macrogynus Chy 57,473 NC001715 U 27 all rps3 2 Paquin and Lang
1996
C 3/96 25
Aspergillus nidulans Asc-F 33,300 FMGP S ~17 all rps3 2 Brown et al. 1985
C rnpB ~22
Candida albicans Asc-Y 40,420 NC002653 Y 12 all 2 Anderson et al. 2001
C 1/01 30
Harpochytrium #94 Mon 19,473 FMGP U 14 all 2* FMGP
C 8#
Harpochytrium #105 Mon 24,570 FMGP U 14 all 2* FMGP
C 8#
Hyaloraphidium curvatum Chy 29,593 NC003048 S 18 all 2* Forget et al. 2002
L 8/01 7#
Hypocrea jeorina Asc-F 42,130 NC003388 S 19 all rps3 2 Chambergo et al.
2002
(Trichoderma reesei) C 2/02 26
Neurospora crassa Asc-F 64,840 Whitehead S ~30 all rps3 2 Griffiths et al.1995
Institute
C 27
Pichia canadensis Asc-Y 27,694 NC001762 S 17 all rps3 2 Sekito et al. 1995
(Hansenula wingei) C 9/95 25
Podospora anserina Asc-F 100,300 NC001329 S 50 -atp9 rps3 2 Cummings et al.
1990
C 1/01 27
Rhizopus stolonifer Zyg 54,178 FMGP U 19 all rnpB 2 FMGP
C 24
[a] Asc = Ascomycete (Y = yeast or non-filamentous, F = filamentous), Bas = Basidiomycete, Chy = Chytridiomycete, Mon = Monoblepharidales, Zyg =
Zygomycete
[b] Genome size in bp; C = circular, L = linear
[c] NCBI accession number or source of information
[d] Genetic code: U = universal; S= standard mitochondria with UGA coding for Trp, rather than termination; Y= yeast codon usage, with AUA coding for
Met, not Ile, CUN = Thr, not Leu, and UGA is Trp, not Ter; C = Chlorophycean mitochondrial code with UAG being Leu, not Ter
[e] Known polypeptides and ORFs greater than 100 amino acids
[f] Fourteen genes common to most fungal mtDNAs; cob, cox1, cox2, cox3, nad1, nad2, nad3, nad4, nad4L, nad5, nad6, atp6, atp8, atp9. Minus signs
indicate the absence of the gene indicated
[g] Additional known genes: rps3 = small ribosomal protein subunit 3 (also includes small ribosomal protein S5 and Var1); rnpB = RNA component of
RNase P. Intron-encoded proteins are excluded
[h] Indicates number of rRNA genes (those with asterisk are split) and tRNA genes (those with # contain members that are edited)
[i] FMGP = Fungal Mitochondrial Genome Project (http://megasun.bch.umontreal.ca/People/lang/FMGP/seqprojects.html)
[j] 86% sequenced

36. mtDNA leveduras : mtDNA humano