CIRCULACIÓ EN FONGS: NUTRIENTS, SUBSTÀNCIES, OSMOREGULACIÓ - BIOLOGIA - 2025

La circulació en fongs és el sistema mitjançant el qual es produeix el transport de substàncies des de l'exterior cap a l'interior dels fongs i viceversa. Això inclou l'absorció de nutrients per distribuir-los per tota la seva estructura, així com el transport d'enzims i excreció de substàncies, a més d'altres funcions que requereixen intercanvi de fluids.

Aquests organismes no contenen clorofil·la com les plantes, i tampoc un sistema vascular sanguini com en el cas dels animals. Per contra, els fongs no presenten cap teixit especialitzat per a tal funció.

Representació gràfica de la circulació de fluids en hifes i llevats. Font imatge de l'esquerra Flickr, imatge de la dreta Wikipedia.com

No obstant això els fongs, com tots els éssers vius, es comporten com sistemes dinàmics en què hi ha transport de substàncies i nutrients. En aquest cas es realitzen a través de el moviment de l'citoplasma, o amb l'ajuda de vesícules transportadores.

La circulació de fluids en els fongs es pot observar en el procés de digestió i absorció de nutrients, en la morfogènesi de les estructures fúngiques, en l'equilibri osmòtic i en l'expulsió de substàncies de rebuig.

Hi ha mecanismes en aquests microorganismes que regulen l'entrada i sortida de substàncies, així com mecanismes específics per al seu transport.

La circulació de fluids en aquests organismes és molt important per a la seva supervivència. Per això, les substàncies utilitzades per al tractament d'infeccions micòtiques van dirigides a alterar la permeabilitat de la membrana citoplasmàtica, generant un desequilibri en la cèl·lula que acaba en la mort cel·lular.

Circulació de nutrients

L'alimentació dels fongs es porta a terme per un procés anomenat absorció directa. Aquest sistema d'assimilació de nutrients requereix un pas previ en el qual els fongs secreten enzims a l'ambient per degradar la matèria orgànica, i així poder absorbir els nutrients en molècules més petites.

Així, realitzen una mena de digestió externa (fora de l'estructura cel·lular). Després, els nutrients dissolts travessen la paret cel·lular (que està composta per quitina) per finalment ser distribuïts uniformement cap al protoplasma per un procés anomenat difusió simple o osmosi, en la qual no hi ha despesa d'energia.

Aquesta forma d'alimentació es coneix amb el nom de osmotrofia. A més, a causa de la forma en què els fongs s'alimenten es diu que són heteròtrofs, ja que no poden produir els seus propis compostos orgànics com passa en els organismes autòtrofs.

És a dir, l'energia que necessiten és obtinguda a través de l'assimilació i metabolisme dels compostos orgànics dissolts per les exoenzims.

Les estructures encarregades de distribuir els nutrients en els fongs filamentosos o multicel·lulars són les hifes. Aquestes participen en l'intercanvi de nutrients i aigua entre les diferents parts de l'fong.

Circulació de substàncies en la morfogènesi de les estructures de l'fong

La formació de les estructures de l'fong requereix també de la circulació de substàncies. Aquesta es duu a terme de manera lleugerament diferent.

Allargament d'hifes

L'allargament de les hifes en els fongs és possible gràcies a l'transport direccional de vesícules que contenen substàncies precursores de la paret hifal al costat de les sintetases. Aquestes vesícules es dirigeixen cap a la cúpula apical de la hifa, on passarà l'alliberament de l'contingut vesicular.

La generació de la nova paret hifal per a la formació i polimerització de les microfibril·les requereix de l'enzim quitina sintetasa. Aquest enzim es transporta cap a la punta hifal en microvesícules trucades quitosomas en forma de zimògens (enzim inactiu).

Els quitosomas es formen en el citoplasma de forma lliure o dins de vesícules més grans similars a les generades per l'aparell de Golgi.

Posteriorment, l'activació de la quitina sintetasa es dóna per la fusió de l'quitosoma a l'plasmalemma, permetent la interacció d'una proteasa unida a la membrana amb l'enzim inactiva (zimógeno). És així com s'inicia la microfibrilogénesis de la quitina a la punta hifal.

Gemmació de llevats

En el cas dels llevats també hi ha transport de substàncies. En aquest cas, és necessària per a la biosíntesi de l'citoesquelet del llevat. Es necessita d'una proteasa sintetasa que es distribueix en el citoplasma de manera uniforme i que s'uneix a la membrana cel·lular.

Aquest enzim està activa en els llocs de creixement del llevat, i està inactiva quan no hi ha divisió.

Es creu que les substàncies activadores de l'enzim poden ser transportades a través de microvesícules a l'plasmalemma en llocs on està activa la biosíntesi de la paret cel·lular (gemmació i separació septal).

Equilibri entre la síntesi de l'elongació de la hifa o paret del llevat i la modificació de la matriu

En els processos de formació i inserció de les noves estructures i la modificació de la matriu preexistent, tant en el cas dels fongs filamentosos com en els brots dels llevats, ha d'existir un equilibri.

En aquest sentit, s'ha descobert la presència d'enzims lítiques que són transportades en macrovesículas per dirigir-se a la punta hifal o a l'brot de llevat.

Aquests enzims són la β1-3-glucanasa, la N-acetil-β-D-glucosaminadasa i la quitinasa. Els enzims actuen quan la macrovesícula es fusiona amb la membrana plasmàtica, sent alliberades en el lloc apropiat per exercir la seva acció (exocitosi).

osmoregulació

Aquest procés implica el moviment de substàncies mitjançant diversos mecanismes, com ara el transport passiu, el transport actiu i l'exocitosi.

Els llevats i alguns floridures es caracteritzen per ser microorganismes osmofílicos o xerotolerantes. Això vol dir que poden desenvolupar-se en ambients no iònics d'alta osmolaritat. Això els permet créixer sobre substrats amb alta concentració de compostos orgànics, com ara la glucosa.

S'han realitzat moltes investigacions per entendre aquest mecanisme, que han revelat que els llevats contenen en el seu interior proteïnes altament hidrofíliques que protegeixen la cèl·lula de la deshidratació.

També s'ha descobert que substàncies com el glicerol poden actuar com a substàncies osmorreguladoras que protegeixen les cèl·lules dels fongs, conferint la capacitat per adaptar-se més ràpidament als canvis osmòtics.

Mecanismes de transport de substàncies

A l'interior dels fongs, poden donar-se tres tipus diferents de transport de substàncies: el transport passiu, el transport actiu, i l'exocitosi.

El transport passiu és aquell que es dóna sense despesa d'energia, ja que passa per difusió simple (sortida o entrada de substàncies per qualsevol lloc de la membrana). En aquest cas la substància passa a l'altre costat de la membrana, on la concentració d'aquest metabòlit és menor. Així, una substància pot passar de l'interior de l'fong a l'exterior, o viceversa.

També es pot donar per difusió facilitada, la qual funciona mitjançant el mateix principi que el procés anterior, amb l'excepció que utilitza proteïnes transportadores que es troben a la membrana plasmàtica.

D'altra banda, el transport actiu és aquell que requereix despesa d'energia, pel fet que es produeix en contra d'un gradient de concentració.

Finalment, l'exocitosi és l'excreció de substàncies a l'exterior que són alliberades mitjançant vesícules quan aquestes es fusionen amb la membrana plasmàtica.

Eliminació de substàncies de deixalles

Els fongs, com a resultat de el metabolisme, expulsen substàncies de rebuig que s'eliminen a través de les membranes cel·lulars. Aquest procés es coneix com excreció, i es produeix per exocitosi.

Les substàncies alliberades pels fongs poden ser utilitzades més tard per altres organismes o per ells mateixos.

Efecte dels antimicòtics en la circulació dels fongs

Els antimicòtics són substàncies utilitzades per eliminar fongs patògens o oportunistes que estan produint una patologia específica en humans i animals.

Aquests medicaments el que fan és alterar els moviments de certes substàncies (com ara el potassi o el sodi), provocant en general la seva sortida de les cèl·lules. D'altra banda, altres indueixen l'entrada d'ions de calci a l'interior de l'organisme, produint la mort cel·lular.

Dos dels exemples de antifúngics més comuns són l'amfotericina B i els triazols. La amfotericina B s'uneix als esterols de l'fong i desestabilitza la permeabilitat cel·lular, permetent la sortida de material citoplasmàtic, generant la mort.

D'altra banda, els triazols impedeixen la síntesi de l'ergosterol. Això ocasiona la pèrdua de la integritat de la membrana de l'fong.

Ref

1. Cole GT. Basic Biology of Fungi. In: Baron S, editor. Medical Microbiology. 4th edition. Galveston (TX): University of Texas Medical Branch at Galveston; 1996. Chapter 73. Disponible from: ncbi.nlm.nih.
2. Robinow C, Marak J. On the Plasma Membrane of Some Bacteri and Fungi. Circulation. 1962; 26: 1092-1104. Disponible in: ahajournals.org
3. «Osmorregulación.» Viquipèdia L'enciclopèdia lliure. 21 abr 2019, 00:20 UTC. 11 may 2019, 01:13 es.wikipedia.org
4. Moreno L. Resposta de les plantes a l'estrès per dèficit hídric. Una revisió. Agronomia Colombiana, 2009; 27 (2): 179-191. Disponible a: revistas.unal.edu.co
5. Thompson L. Antifúngicos. Rev. chil. infectol.. 2002; 19 (Suppl 1): S22-S25. Disponible a: https: // Scielo.