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Fungos

Biologia IV

Profa. Ilana L. B. C. Camargo

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Fungos

• Grupo grande diverso e amplamente disseminado de organismos (bolores, cogumelos e leveduras);

• Cerca de 100.000 espécies descritas e estima-se existir até 1,5 milhões de espécies;

• Grupo filogeneticamente distinto de outros organismos, sendo relacionados de forma mais estreita aos animais;

• Habitats diversos: aquáticos (doce ou salgada) e terrestes (maioria);

• Habitam o solo e a matéria vegetal morta;

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Árvore filogenética da vida, definida a partir de comparações entre sequências de RNA ribossomal.

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Árvore filogenética de Eukarya baseada em análise comparativa de sequências de RNA ribossomômicos18S.

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Shimeji

Fungos

o Micologia: ramo da microbiologia que estuda os fungos.

o > 100 mil espécies conhecidas, ~ 200 sp patógenos do homem e outros animais.

o Bolores e cogumelos (filamentosos), leveduras (unicelulares)

o Bolores limosos: eucariotos que tem similaridade fenotípica com protozoários e fungos. São classificados como Protistas!!

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FungosQuimiorganotrófico - usam compostos orgânicos (C+H) como fonte de energiaMaioria aeróbiaAlimentam-se por meio de enzimas extracelulares que digerem compostos orgânicos complexos, como polissacarídeos ou proteínas, em seus componentes monoméricos que são captados pelas células

Reciclam a matéria orgânica não viva e viva

Fungos

Importante atividade ecológica

Basideomicetos – decomposição de madeira, papel, tecido e outros derivados

Utilizam celulose e lignina como fontes de carbonos e energia

http://www.repileite.com.br/profiles/blogs/consideracoes-sobre-qualidade-de-planta-forrageira

Polímero complexo, no qual os blocos constituintes são compostos fenólicos

Rigidez

Fungo da podridão da madeira decompõe a lignina em plantas

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Fungos

Crescem em extremos ambientais com baixo pH e temperatura elevada (até 62°C)

Facilidade de dispersão dos esporos fúngicos

Contaminantes comuns em alimentos, meios de cultura e superfícies em geral.

ágar Sabouraud é o meio recomendado para o cultivo, isolamento e

identificação de fungos e leveduras.

O ótimo crescimento dos fungos se deve às altas concentrações de carboidratos.

O meio não dispõe de inibidores de microbiota acompanhante, mas agentes inibidores podem ser adicionados. Os inibidores mais utilizados em associação com o ágar Sabouraud são: ciclohexemida (500mg/L), penicilina (20.000UI/L), estreptomicina (40mg/L), cloranfenicol (40mg/L).

Para a detecção de leveduras, adicionar 40 mg/L de neomicina e 20.000UI/L de penicilina.

O pH do meio, levemente ácido, inibe o desenvolvimento de algumas bactérias e de algumas espécies de fungos. O período de incubação deste ágar é de no mínimo 3 dias a 25ºC.

O ágar Sabouraud glicose é o meio adequado para o isolamento dermatófitos;

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ágar Sabouraud

Fungos - Caracterísitcas

Fungos filamentosos Leveduras

Multicelular com rede de filamentos chamada de hifas;

Hifas – paredes celulares tubulares que envolvem a membrana citoplasmática

Cada filamento de hifa cresce a partir da extremidade, por meio da extensão da célula terminalConjunto de hifas = micélio ou bolor – observação a olho nú

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Fungos - CaracterísitcasLeveduras – células únicas – crescimento por brotamento

Levedura Saccharomyces cerevisae. Foto superior: MEV, mostrando uma célula com broto e outra com a cicatriz do broto. Foto ao centro:

MO de uma célula em brotamento.

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Fungos Dimórficos

Fungos Dimórficos

Blastomyces dermatitidis

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Fungos Dimórficos

Formação de hifas

Septadas

Não septadas(Cenocíticas)

Fungos - Caracterísitcas

Esporo tubo Hifagerminativo

Micélio

Vários núcleos!

Composição parede:Quitina (polímero de N-acetilglicosamina) disposta nas paredes como feixes microfibrilarespara formar uma parede de estrutura grossa e resistente. Outros polissacarídeos, como mananas e galactomananas ou mesmo a celulose, podem substituir ou complementar a quitina na parede celular de alguns fungos. Normalmente 80 a 90% de polissacarídeos, com somente uma pequena quantidade de proteínas, lipídeos, polifosfatos e íons inorgânicos formando a matriz de cimentação da parede.

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Características e Adaptações nutricionais

o Parede celular: 80-90% polissacarídeo, mais proteínas, lipídeos, polifosfatos e íons orgânicos.

o Quitina: polissacarídeos mais comum. É um polímero derivado da N-acetilglicosamina. Outros: mananas, galactosanas e quitosanas.

o Membrana plasmática: Ergosterol (substitui o colesterol das MP de eucariotos superiores).

o Quimiorganotróficos - usam compostos orgânicos (C+H) como fonte de energia

Características e Adaptações nutricionais

o pH ótimo de crescimento ~ 5,0; alguns crescem até 62oC.

o Maioria aeróbia. Leveduras – anaeróbia facultativa.

o Resistentes à pressão osmótica – crescem em [ ] altas de açúcar ou sal.

o Metabolizam carboidratos complexos (p.e., lignina).

o Podem também crescer sobre substâncias com baixo grau de umidade.

o Necessitam de menos nitrogênio para crescimento equivalente ao das bactérias

o Formam esporos sexuais e assexuais (relacionados com reprodução)

Não exibem extrema tolerância e longevidade

Auxiliam na identificação!!

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Fungos - CaracterísitcasHifas aéreas e vegetativas

Hifas aéreas podem conter esporos assexuais frequentemente pigmentados chamados de conídeos

Aspecto pulverulentoAtua na dispersão do fungo

Os conídios são esporos assexuados podem ter pigmento negro, verde, vermelho, amarelo ou marrom

Diagrama do ciclo de vida assexual de um bolor. Fotos: MEV e MO de Penicilliumsp; placa com colônia de Penicillium notatum.

Fungos - Caracterísitcas

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Fungos - Caracterísitcas

Alguns com estruturas reprodutivas macroscópicasCorpos de frutificação (cogumelos ou puff balls)

Liberam milhões de esporos que são disseminados pelo vento, água, ou animais para novos habitats e, então, podem germinar

http://taleesbrisola.blogspot.com.br/2011/03/1-estrutura-reprodutora-e-o-corpo-da.html

Ciclo de vida – reprodução

Maioria por reprodução assexuadaantigamente chamados de Deuteromicetos ou “fungos imperfeitos”

Reprodução sexual – “fungos perfeitos” Com a sistemática molecular esta classificação deixou de ser amplamente

utilizada

http://dc281.4shared.com/doc/3xcEgAig/preview.html

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Ciclo de vida - reprodução assexual

• Crescimento e dispersão

Hifas filamentosas

• Divisão celular simplesBrotamento

Esporos assexuaisConídeos

Ciclo de vida

Esporos assexuais – formados pelas hifas de um organismo por mitose e divisão celular (não envolve a meiose ou fusão de gametas).

Germinam e tornam-se organismos geneticamente idênticos ao parental

Esporos sexuais – desenvolvem-se a partir da fusão de gametasunicelulares ou hifas especializadas chamadas de gametângios

Esporos sexuais podem se originar pela fusão de duas célulashaplóides originando uma célula diplóide que então sofre meiose

e mitose originando esporos haplóides individuais.São produzidos menos frequentemente.

Germinam e apresentam características de ambos os parentais

ESPOROS FÚNGICOS SÃO MENOS RESISTENTES AO CALOR QUE OS ENDÓSPOROS BACTERIANOS

Ciclo de vida - reprodução assexual

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Diagrama do ciclo de vida assexual de um bolor. Fotos: MEV e MO de Penicilliumsp; placa com colônia de Penicillium notatum.

Ciclo de vida - reprodução assexual

Plasmogamia: Citoplasma de 2 micélios próximos fundem-se. Os micélios

formados pelas hifas de fungos sexualmente compatíveis unem-se de

modo que uma hifa é denominada hifa(+) e outra hifa(-).

Ciclo de vida – reprodução sexual

As hifas ao se unirem formam um corpo de frutificação

sobre o solo denominado zigósporo que tem dois

núcleos haplóides no qual se unem formando um

diplóide. Essa junção cariótica denomina-se cariogamia.

Há a formação do esporângio que libera esporos

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Ciclo de vida – reprodução sexual e assexual

Ciclo de vida – esporos

Esporos produzidos:

No interior de sacos fechados (Ascos) são chamados de ascósporos

Na extremidade de uma estrutura claviforme (Basídeo) é chamado de basidiósporos

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Ciclo de vida – reprodução sexual e assexual

Ciclo de vida – reprodução sexual e assexual

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Filogenia dos fungos baseada no RNAr 18S

QuitridiomicetosZigomicetos

GlomeromicetosAscomicetos

Basidiomicetos

Filogenia dos fungos

Basidiomicetos Ascomicetos Glomeromicetos Zigomicetos Quitridiomicetos Animais

Compartilham com os animais um ancestral comum mais recente do que com qualquer outro grupo de organismos eucarióticos

Grupos irmãos que divergiram há ~1,5 bilhões de anos

Linhagem mais antiga = quitridiomicetos com esporos flagelados

http://cnx.org/contents/db89c8f8-a27c-4685-ad2a-19d11a2a7e2e@19.2:72

Ausência de flagelos na maioria dos fungos indica que a motilidade é uma característica que foi perdida em épocas diferentes nas várias linhagens fúngicas

Árvore filogenética baseada no sequenciamento do gene do rRNA 18S

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Quitridiomicetos

Denominação refere-se à estrutura do corpo de frutificação (“pequeno pote”) que tem zoósporos (esporos móveis com flagelos)

Comumente encontrados em água doce e solos úmidos;

Células únicas ou formam colônias com hifas

Principais Gêneros:Allomyces – de vida livreBatrachochytrium – quitridiomicose em sapos

Ao infectar a pele do sapo, impede a respiraçãoCasusa morte!!

Zigomicetos

Principais Gêneros:RhizopusEncephalitozoon – fungo parasita desprovido de

organelas!

Papel de deterioração de alimentosComumente encontrados em solo e em matéria vegetal em decomposição;Todos são cenocíticos;Todos formam zigósporos

http://www.britannica.com/EBchecked/media/37096/Rhizopus-stolonifer-a-species-of-bread-mold-produces-sporangia-that

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Glomeromicetos

Grupo pequeno de fungos com grande importância ecológicaCerca de 160 espécies conhecidas

Formam endomicorrizas / micorrizas arbusculares na maioria com raízes de plantas herbáceas

VER MICORRIZAS no final da aula!!!

No papel de simbiontes de plantas, desempenharam importante papel na capacidade de plantas vasculares primitivas colonizarem o solo.Nenhum foi cultivado independente de uma planta;

Reprodução assexuada;

Morfologia cenocítica.

Ascomycetes constituem um grupo grande e altamente diverso de fungos, que variam desde espécies unicelulares, como a levedura de padaria Saccharomyces, até as espécies que crescem na forma de filamentos, como o bolor comum Aspergillus.

Representantes: em ambientes aquáticos e terrestres, recebe essa denominaçãoem virtude da produção de ascos, células onde dois núcleos haploides, provenientes de diferentes tipos de linhagens sexuais, unem-se para formar o núcleo diploide que eventualmente sofre meiose originando os ascósporos haploides.

Em adição aos ascósporos, os ascomicetos reproduzem-se assexuadamente pela produção de conídios que se formam por mitose nas extremidades de hifas especializadas, denominadas conidióforos

AscomicetosConidióforo

Conídios

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Ascomicetos

Principais gêneros:SaccharomycesCandida

Neurospora

Leveduras ou filamentosos

https://web.stanford.edu/group/neurospora/PhotoSeriesIntroGIF/SingleSlides/Slide10.html

Ascomicetos

Ambientes aquáticos ou terrestres

Produzem ascos – células onde dois núcleos haplóides de acasalamentos distintos formam um núcleo diploide o qual sofre meiose originando ascósporos haplóides

Em alguns ascomicetos, os ascos são formados por mitose nas extremidades de hifas especializadas – conidióforos.

Papel ecológico – decomposição de matéria vegetal morta

alguns formam ectomicorrizas com árvores florestaisvários fazem simbioses em líquens

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Células haploides de linhagem sexuada(análogos aos gametas femininos e masculinos)

Privação nutricional

Principais Gêneros:Agaricus - comestívelAmanita – venenoso!!!

Basidiomicetos

Grande grupo com mais de 30.000 espécies descritas

Muitos correspondem aos reconhecidos Cogumelos

Comestíveis Venenosos

Agaricus Amanita

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Ciclo de vida de um cogumelo típico (repr. sexual)

Fotos: Amanita muscaria

Ciclo de vida

Corpo de frutificação

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Importância econômica de leveduras

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Simbioses fúngicas

A maioria das plantas depende dos fungos para facilitar sua captação de minerais a partir do solo

Simbioses fúngicas

Líquens

Fungos + cianobactérias ou

algas verdes

Micorrizas

Fungos +

raízes de plantas

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Liquens•Combinação de alga verde (ou cianobactéria) com fungos;

•Relação mutualística

•Quando crescem separados são muito diferentes e podem habitar áreas onde nem fungos ou algas sozinhos poderiam sobreviver sozinhos.

•Secretam ácidos orgânicos que desgastam as rochas

•Crescimento lento

•Telhados, árvores, estruturas de cimento

Liquens

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Fotomicrografia de uma seção transversal de um líquen.

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Liquens

3 caracterísitcas morfológicas:

1. Liquens crustosos – crescidos encrustados;

2. Liquens foliosos - parecidos com folhas;

3. Liquens fruticosos – projeções do tipo dedos

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Liquens. (a) liquen folhoso, (b) Calpoplaca crenularia, (c) Usnea sp crescendo em um galho de uma árvore, (d) Cladonia sp.

(a) (b)

(c) (d)

Liquens

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Importância Econômica

Os liquens produzem ácidos que degradam rochas e ajudam na formação do solo, tornando-se organismos pioneiros em diversos ambientes. Esses ácidos também possuem ação citotóxica e antibiótica.

Quando a associação é com uma cianobactéria, os liquens são fixadores de nitrogênio, sendo importantes fontes de nitrogênio para o solo.

Os liquens são extremamente sensíveis à poluição, sobrevivendo de bioindicadores de poluição, podendo indicar a qualidade do ar e até quantidade de metais pesados em áreas industriais.

Algumas espécies são comestíveis, servindo de alimento para muitos animais.

Liquens

Micorriza ou Micorrhyzum

Associação mutualística do tipo simbiótico, existente entre certos fungos e raízes de

algumas plantas.

Formam-se quando as hifas de um fungo invadem as raízes de uma planta.

As hifas vão auxiliar as raízes da planta na função de absorção de água e sais minerais

do solo, já que aumentam a superficie de absorção ou rizosfera. Deste modo as

plantas podem absorver mais água e adaptar-se a climas mais secos.

Os fungos, como "pagamento" dos seus serviços, recebem da planta os

fotoassimilados (carboidratos), que necessitam para a sua sobrevivência e que não

conseguem sintetizar, pois não possuem clorofila.

Micorrizas

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Micorrizas

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Micorrizas. (a) Raiz do pinheiro Pinus rigida que apresenta uma típica ectomicorriza, com rizomorfos do fungo Thelophora terrestris. (b) Muda de Pinus contorta (um tipo de pinheiro), que revela o extenso desenvolvimento do micélio de absorção de seu

fungo associado, Suillus bovinus. Este cresce a partir das raízes da ectomicorriza, originando uma formação em leque responsável pela captação de nutrientes

presentes no solo.

Micorrizas

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Mudas de seis meses de pinheiro de Monterey (Pinus

radiata) crescendo em solo de pradarias: à esquerda,

desprovida de micorriza; à direita, com micorriza.

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Classificação morfológica da colônia

Ilana Camargo

É difícil determinar o número exato de microrganismo em um local!!!

Nem todos os microrganismos crescem em meios de cultura!!!Nem todos os microrganismos crescem no mesmo meio de cultura!!!

30 milhões de organismos vivos

10% foram descobertos, menos ainda

foram classificados e identificados

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Bibliografia

-Madigan et al., Microbiologia de Brock. Ed. ArtMed, Porto Alegre, 14ª ed., 2016. (Capítulo 17 – Fungos (Parte IV); Cap. 27-Parte III)

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Doenças causadas por fungos

o Micose: qualquer infecção de origem fúngica.

o Segundo grau de envolvimento no tecido e modo de entrada, podem ser:

o sistêmica, subcutânea, cutânea ou oportunista.

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Doenças causadas por fungos

http://www.bmolchem.wisc.edu/labs/hull/research.html

Doenças causadas por fungos

Cryptococcus neoformans

Meningoencefalite

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Doenças causadas por fungosHistoplasma capsulatum

A histoplasmose é uma micose sistêmica que afeta órgãos internos. Ela é uma zoonose, transmitida por aves e morcegos.

Doenças causadas por fungosHistoplasma capsulatum

Infecção pulmonar aguda: assintomática ou subclínica. manifestações são autolimitantes do trato respiratório. Quando há uma inalação maciça de conídeos, pode haver o aparecimento de uma forma pulmonar aguda, grave, após o período de incubação. Sintomas mais comuns são: febre, calafrios, cefaléia, dispnéia, mialgias, hiporexia, tosse e dor no peito. 10% dos pacientes desenvolvem artrite ou atralgias

Histoplasmose Pulmonar Crônica: em pacientes fumantes, com certa idade, que possuem doença pulmonar crônica obstrutiva, a histoplasmose pulmonar pode progredir vagarosamente para uma forma fibrocavitária crônica que acomete, geralmente, os lobos superiores dos pulmões. Os sinais clínicos apresentados são: febre baixa vespertina, perda de peso, sudorese noturna, dor no peito e tosse com expectoração hemoptóica.

Infecções disseminadas: a infecção primária pelo H. capsulatum, independente de qual seja a sintomatologia, pode disseminar por todo o organismo, em especial, para órgãos ricos em macrófagos. Raramente, os indivíduos que estão com o sistema imune aparentemente normal, irão desenvolver histoplasmose disseminada sintomática

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Doenças causadas por fungos

o Subcutâneas: infecções localizadas abaixo da pele.

o causada por fungos saprofíticos que vivem no solo e na vegetação;

o Esporotricose (Sporothrix schenkii): comum em jardineiros e pessoas que trabalham com a terra. Esporos ou micélio entram por lesões da pele.

o Ulcerações nas mãos e áreas atingidas.

Esporotricose, uma infecção subcutânea, causada por

Sporothrix schenckii.

Doenças causadas por fungos

o Cutâneas: infecções localizadas na camada externa da epiderme (estrato córneo), pêlos, cabelo e unhas.

o fungos são chamados de dermatófitos; dermatomicoses (“tinha” ou “tínea”);.

o fungos favorecidos pelo calor e umidade; secretam queratinases.

o transmitidas entre indivíduos ou entre animais e indivíduo.

o pé-de-atleta, onicomicose (unha).

Micose superficial localizada no pé (pé-de-atleta), decorrente de uma infecção por Trichophyton

rubrum.

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Doenças causadas por fungos

o Oportunistas: causadas por fungos que não induzem doença na maioria das pessoas mas podem fazê-lo nas imunocomprometidas.

o Mais comum: Candidíase

o Candida albicans, faz parte da microbiota normal das mucosas dos tratos respiratório superior, gastrointestinal e genital feminino.

o Sapinho, vaginite.

o Candidíase pode se tornar sistêmica em indivíduos imunodeprimidos.

Doenças fúngicas associadas a casos da Síndrome da Imunodeficiência Adquirida (AIDS). (a) Candida albicans em tecido cardíaco de paciente com infecção sistêmica por Candida. (b) Cryptococcus neoformans em tecido hepático de um paciente com criptococose. (c)

Histoplasma capsulatum em tecido hepático de paciente com histoplasmose. (d) Pneumocystis carinii em paciente com pneumocistose pulmonar. (e) Cryptosporidium sp,

oriundo do intestino delgado de um paciente com criptosporidiose.

Candida albicans Cryptococcus neoformans Histoplasma capsulatum

Pneumocystis carinii Cryptosporidium sp

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a Patógenos considerados oportunistas, tendo sido implicados na patogênese da AIDS.

Doenças causadas por fungos

o Micotoxicoses: doença fúngica causada pela ingestão de toxinas de fungos.

o Aflatoxinas (Aspergillus flavus) em amendoim.

o Toxina de Fusarium, fungo que cresce em grãos, como trigo e arroz.

o Amanitina e faloidina (Amanita phalloides): ingestão do cogumelo.

o Ergot : produzida por Claviceps purpurea, patógeno de plantas, presentes nos grãos. Fonte do LSD.

Centeio infestado com Claviceps purpureaEsporão-do-centeio

Amanita phalloides

dietilamida do ácido lisérgico

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Sítios de ação de alguns agentes quimioterápicos anti-fúngicos (Madigan et al., 2004)

Drogas anti-fúngicas

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Categoria Alvo Exemplos Uso

Polienos Integridade do ergosterol

Anfotericina B Oral

Análogos de ácido nucléico Síntese de DNA 5-fluorocitosina Oral

Polioxinas Síntese de quitina Polioxina APolioxina B

AgrícolaAgrícola

Azóis Síntese de ergosterol FluconazolItraconazolCetoconazolMiconazol...

OralOralOralTópico

Alilaminas Síntese de ergosterol Terbenafina Oral

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http://infungicas.blogspot.com.br/2010/12/farmacos-para-tratamento-de-infeccoes.html

Anfotericina B

Drogas anti-fúngicas

Inibe a síntese do ergosterol na membrana do fungo

Drogas anti-fúngicas

Itraconazol

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Drogas anti-fúngicas

Fluconazol

Inibe a síntese do ergosterol na membrana do fungo

É o fármaco de eleição para Cryptococcusneoformans, para Candidemia e para Coccidioidomicose

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