Cosa sono i funghi

Di Redazione Studenti.

Funghi, cosa sono: descrizione e caratteristiche dettagliate dei funghi, della loro struttura e del loro metabolismo

Funghi: cosa sono

Cryptococcus neoformans fungus: un esempio di fungo al microscopio
Cryptococcus neoformans fungus: un esempio di fungo al microscopio — Fonte: getty-images

I funghi sono organismi chemioeterotrofi privi di clorofilla e non fotosintetici, quindi non classificabili nel regno piante. I funghi crescono su materiale animale o vegetale morto, e per questo motivi vengono detti saprofiti.

Nel regno funghi vengono normalmente inseriti lieviti, muffe, i funghi a cappello e i tartufi. Molti funghi vivono in associazione con le radici delle piante costituendo una simbiosi: le micorrize, nelle quali la piante fornisce al fungo gli zuccheri per il metabolismo, mentre il fungo fornisce alla pianta importanti sali minerali come il fosforo. I lieviti sono unicellulari e microscopici a differenza di muffe e funghi a cappello che invece sono pluricellulari e macroscopici.

Caratteri generali dei funghi

Le cellule fungine possono contenere uno o più nuclei. I mitocondri sono molto numerosi, così come i vacuoli, che assicurano la turgidità o contengono glicogeno, pigmenti e detriti. Esistono però diversi apparati vegetativi:

  • Plasmodio: è costituito da una massa protoplasmatica (citoplasmatica) polinucleata, ha un movimento ameboide e fagocitarlo. Differenzia delle zoospore (sessuali) ed è tipico dei Mixomiceti.
  • Tallo Olocarpico: è un apparato vegetativo indifferenziato e globoso, che si trasforma completamente in spora riproduttiva.
  • Tallo Unicellulare: è tipico dei lieviti ed è costituito da singole cellule globose che si moltiplicano per gemmazione.
  • Micelio Cenobitico (Sifomiceti): è tipico degli Zigomiceti ed è costituito da ife non settate, il cui protoplasma emigra dal centro d’origine verso le periferie ifali di crescita.
  • Micelio Settato (Septomiceti): costituisce normalmente i basidiomiceti e i deuteromiceti. I setti di divisione del protoplasma sono forati al centro per garantire il passaggio del citoplasma.

Le ife possono presentare modificazioni come:

  • Austori
  • Plasmodesmi
  • Disarticolazioni
  • Clamidospore (unità vegetative simili alle spore batteriche)
  • Sclerosi = ispessimento della parete (forme di resistenza costituite da ammassi ifali)

Funghi: struttura e metabolismo

I funghi posseggono cellule eucaristiche caratterizzate da una parete rigida formata da:

  • chitina, un polimero a lunga catena che garantisce sostegno, assorbimento e protezione;
  • callosio, un composto che ha forte affinità per i coloranti basici come il blu- cotton fenolo

La maggiorparte dei funghi possiede una struttura corporea filamentosa (apparato vegetativo filamentoso) dove ogni singolo filamento viene chiamato ifa, mentre l’intreccio delle singole ife prende il nome di micelio. La parte del micelio con funzioni di nutrizione e di sostegno si sviluppa al disotto della superficie di crescita e viene detto micelio vegetativo; mentre le ife che formano le cellule riproduttive accrescono al disopra della superficie del substrato, costituendo il cosiddetto micelio aereo. Spesso le spore fungine si originano all’interno di strutture specifiche formatesi dalla differenziazione della parte apicale delle ife aeree.

Le ife fungine possono essere settate, cioè costituite da una successione di cellule disposte a catenella e separate da pareti o setti traversi, che permettono il passaggio delle masse citoplasmatiche se sono presenti delle perforazioni nei setti; oppure le ife possono essere non settate  ovvero prive di pareti trasversali e formate da una massa citoplasmatica continua e multinucleata. Dal punto di vista metabolico  i funghi sono organismi chemiorganotrofi che, nella maggior parte dei casi, vivono in presenza di O2, e si procurano energia attraverso il processo di respirazione aerobica.

Alcuni funghi e lieviti sono anaerobi facoltativi, e in assenza di O2, utilizzano come processo energetico la fermentazione di zuccheri per via lattica od alcolica. I funghi possono utilizzare un’ampia gamma di substrati complessi organici grazie anche alla fatto che molti di loro secernono enzimi digestivi extracellulari, che degradando i substrati complessi insolubili in piccole subunità solubili, riescono ad attraversare la membrana plasmatica. I funghi quindi utilizzano per ricavare energia substrati come cellulosa, lignina, ecc… substrati inutilizzabili dalla maggior parte delle specie con le quali competono (es. batteri). I funghi crescono bene a pH acido e alle alte concentrazioni di zuccheri.

La riproduzione dei funghi

I funghi si riproducono sessualmente (per meiosi) e asessualmente (per mitosi); nei funghi perfetti sono presenti entrambe le forme riproduttive, mentre i funghi imperfetti attuano solo la riproduzione asessuata. La cellula riproduttiva entrambe e comunque la spora, che ha il compito di formare il nuovo micelio. Le spore dei funghi assumono essenzialmente il significato di forme di riproduzione anche se, esse sono spesso dotate di involucri protettivi, che permettono alle stesse di resistere in caso di condizioni ambientali sfavorevoli.

La riproduzione asessuale dei funghi può avvenire secondo una delle seguenti modalità:

  • produzione di spore asessuali (cellula diploide)
  • gemmazione
  • scissione trasversa
  • frammentazione di ife

La produzione di spore asessuali implica la divisione per mitosi di una cellula diploide posta nella parte apicale delle ife aeree. La produzione di spore asessuali non consente alcuna variazione nel corredo cromosomico,( in quanto le 2 cellule o spore che si genereranno dalla divisione della cellula madre possederanno lo stesso corredo della cellula madre), ma rappresenta il metodo più efficace per la propagazione della specie. Quando le spore trovano condizioni ambientali favorevoli, germinano, originando un’estroflessione che allungandosi andrà  a costituire la prima ifa del nuovo micelio. I funghi producono varie spore asessuali, tanto che la morfologia delle spore e delle strutture ifali, costituiscono importanti parametri per la classificazione dei funghi.

Nella riproduzione per frammentazione le ife si rompono staccando porzioni di ife o di cellule prive di connotati di resistenza (chiamate oidii), che possono a loro volta formare un nuovo micelio sempre attraverso divisione mitotica.

Funghi in natura
Funghi in natura — Fonte: getty-images

Nei lieviti la riproduzione asessuale avviene per gemmazione, o con minor frequenza, per scissione trasversa. Geneticamente i due processi sono uguali, in quanto si basano sulla duplicazione del materiale genetico, ma varia la divisione del citoplasma, in quanto mentre nella scissione trasversa le due cellule risultanti ricevono la stessa massa citoplasmatica, nella gemmazione la distribuzione del citoplasma avviene in modo differente, così la cellula figlia risulta più piccola rispetto alla cellula madre. La riproduzione per gemmazione lascia, sulla parete cellulare di entrambe le cellule, una cicatrice nella zona di separazione .Quando la cellula madre è completamente ricoperta di gemme cicatriziali, questa perde la capacità di formare nuove cellule.

La riproduzione sessuale dei funghi permette la comparsa nella progenie di nuove combinazioni genetiche, offrendo quindi le basi per nuovi adattamenti ambientali. La riproduzione sessuale dei funghi interviene spesso quando le condizioni ambientali, o le fonti nutritive sono sfavorevoli.

Le spore sessuali non sono altro che gameti aploidi prodotti dalla meiosi di una cellula madre diploide. Dalla fusione di due gameti  di sesso opposto si forma una cellula diploide, chiamata zigote, che può andare subire ulteriori divisioni mitotiche, che origineranno nuovi individui.

Classificazione dei funghi

Nella classificazione dei funghi vengono generalmente utilizzati parametri come:

  • il tipo di riproduzione utilizzata
  • caratteristiche morfologiche del micelio vegetativo
  • proprietà metaboliche del fungo
  • morfologia delle spore e delle strutture ifali che le contengono.

I funghi vengono distinti in due gruppi: gli Eumiceti o funghi veri; e le muffe mucillaginose, un gruppo che annovera organismi con caratteristiche intermedie tra funghi e protozoi.

Gli Eumiceti a loro volta sono suddivisi in: Ficomiceti; Ascomiceti; Basidiomiceti e Deuteromiceti.

Ficomiceti

I ficomiceti sono funghi semplici caratterizzati dalla produzione di spore asessuali contenute all’interno di strutture a sacco dette sporangi. Le spore mature vengono liberate e disseminate a seguito della rottura enzimatica o spontaneo degli sporangi. Il gruppo dei ficomiceti comprende forme acquatiche che producono spore asessuali mobili prive di rivestimenti induriti (zoospore) e specie terrestri che producono spore immobili.

Ascomiceti

Il gruppo degli Ascomiceti comprende funghi unicellulari come i lieviti e i funghi macroscopici. Possono formare spore sessuali o asessuali: le spore sessuali vengono chiamate ascospore e sono contenute all’interno di strutture a sacco dette aschi; mentre le spore asessuali vengono dette conidi, possono sporgere all’esterno oppure essere contenute in corpi fruttiferi asessuati, e possono essere disposte a catenella o in un ammasso compatto. Importanti Ascomiceti sono le muffe Penicillium e Aspergillus, che si differenziano nella struttura delle ife conidiofore.

Basidiomiceti

I Basidiomiceti possono formare spore sessuali o asessuali: le spore asessuali sono costituite da conidi, mentre le spore sessuali sono chiamate basidiospore. Le basidiospore si formano da una cellula binucleata, chiamata basidio, che è posta su di una ifa apicale. Nel basidio avvengono in successione la fusione dei due nuclei e la divisione meiotica degli stessi con la formazione di quattro nuclei aploidi, che costituiscono il materiale di quattro spore protese all’esterno. Le ife vegetative dei basidiomiceti si insinuano nel terreno come mezzo di ancoraggio ed assorbimento di acqua e nutrienti.

Deuteromiceti

La classe dei Deuteromiceti, o funghi imperfetti annovera funghi capaci solo di attuare una riproduzione asessuata. Questi presentano il micelio settato e possono riprodursi asessualmente per gemmazione o attraverso la produzione di conidi.

Le muffe mucillaginose si dividono in: Mixomiceti e Acrasiomiceti.

Mixomiceti

Sono muffe mucillaginose plasmodiali aventi un corpo a struttura ameboide informe in quanto privo di parete cellulare. Questi funghi si nutrono di sostanza organica in decomposizione, che assumono per fagocitosi.

Acrasiomiceti

Sono muffe mucillaginose cellulari aventi un corpo a struttura ameboide con parete cellulare. Questi funghi si nutrono di batteri e lieviti per fagocitosi.

Crescita del micelio e metabolismo

La crescita del micelio è caratterizzata da un allungamento omogeneo di tutte le ife in tutte le direzioni a 360°. Questa caratteristica fa si che in un terreno liquido si abbiano formazioni sferiche mentre in un terreno solido formazioni circolari. Le ife possono ramificarsi ed i punti di unione tra le stesse vengono dette anastonomosi. Le anastonomosi, ovvero i punti di unione tra le ife, rappresentano anche i punti di scambio del citoplasma e di nutrienti.

Il metabolismo è di tipo orfanotrofo, in quanto necessitano di substrati organici; il principale polisaccaride di riserva è il glicogeno. Generalmente sono aerobi, anche se alcuni lieviti possono essere anaerobi facoltativi e ricavano energia dalle fermentazioni. Possono essere: saprofiti, parassiti o simbionti. I funghi si nutrono per assorbimento (attraverso tutta la superficie miceliale) di substrati complessi predigeriti da enzimi emessi dalle cellule ifali, a questo motivo è dovuta la loro capacità colonizzatrice.

Habitat dei funghi

Privilegiano l’ambiente terrestre ma popolano anche acque dolci e salate. Svolgono una funzione essenziale perché sono dei potenti decompositori degli organismi morti, dei vegetali e di altri substrati organici e per questo vengono definiti saprofiti. I Funghi vivono anche come parassiti e quindi possono trovarsi all’interno di piante e animali nei quali generano patologie più o meno gravi. Alcuni funghi sono molto utili all’uomo sia dal punto di vista alimentare sia sanitario; infatti ci sono funghi che producono antibiotici ed altri capaci di modificare il substrato con processi fermentativi favorevoli al metabolismo dell’uomo. Le muffe sviluppano in ambienti aventi le seguenti caratteristiche:

  • PH acido;
  • bassa disponibilità di acqua;
  •  scarsa disponibilità di substrati facilmente fermentabili;
  • bassa temperatura
  • scarsa o assenza di batteri per le condizioni prima citate.

Riproduzione dei funghi

Durante il ciclo vegetativo, a un certo punto tutto il citoplasma lascia le ife ed entra nelle spore, elementi che assicurano la diffusione e la riproduzione del micete. I fattori che determinano il passaggio dalla fase vegetativa a quella riproduttiva sono modificazioni di luce, ossigeno acqua, nutrimento, sostanza di riserva, ecc.. Le spore possono essere di carattere sessuale (se provenienti da meiosi) o di carattere asessuale (se provenienti da frammentazione di ife).

Le spore hanno 2 funzioni fondamentali:

  • resistenza: è il caso di spore che sono dotate di dormienza e quindi restano sul posto in attesa che le condizioni ambientali siano favorevoli alla gemmazione.
  • Dispersione: hanno il compito di diffondere la specie a distanza

Le spore fungine

Le spore fungine si liberano dal loro supporto in maniera diversa, nel caso si tratti di spore secche (xerospore tipiche di Penicillium e Aspergillus) queste vengono trasportate dal vento; mentre nel caso si tratti di spore umide (mixospore) queste si disperdono nell’acqua. La diffusione e la dispersione delle spore è assicurata dal vento, dall’acqua e dagli esseri viventi. La germinazione delle spore è condizionata da:

  • temperatura (deve essere compresa tra 18° e 25°C)
  • ph ( intorno a 5)
  • umidità ed ossigeno (favoriscono lo sviluppo)

Le spore delle muffe sono ubiquitarie, ne vengono prodotte in grandi quantità, che vengono disperse facilmente. L’adattabilità delle muffe è amplissima, infatti esistono muffe psicrotrofiche capaci di sviluppare a basse temperature e muffe che prediligono temperature medio-alte.

Spore sessuate

La riproduzione sessuale implica l’unione di due nuclei compatibili che possono trovarsi o non trovarsi sullo stesso micelio. L’unione sessuale può aversi fra gameti aploidi o fra ife modificate.

  • OOSPORA: è tipica degli Oomiceti; si forma dalla fusione di un oogonio (gamete femminile) e un anteridio (gamete maschile), in cui si verifica la meiosi; lo zigote è aploide ed è una spora che ha funzione di resistenza.
  • ZIGOSPORA: è tipica degli Zigomiceti. In questo tipo di riproduzione due gameti aploidi si fondono formando lo zigote diploide, la cui parete si ispessirà. Lo zigote poi subirà una meiosi che porterà alla formazione di 4 zigospore le quali germineranno formando un micelio aploide.
  • ASCOSPORA: è tipica degli Ascomiceti; si forma da un ifa ascogena che contiene due nuclei complementari aploidi i quali fondono (passando allo stato diploide), dopodiché subiscono una meiosi che produce cellule aploidi intorno alle quali si organizza il sistema citoplasmatica tipico della spora. Le Ascospore rimangono contenute in una cellula detta asco, che ha la funzione di dispersione.
  • BASIDIOSPORA: è tipica dei Basidiomiceti; Le basidiospore si formano da una cellula binucleata, chiamata basidio, che è posta su di una ifa apicale. Nel basidio avvengono in successione la fusione dei due nuclei e la divisione meiotica degli stessi con la formazione di 4 nuclei aploidi, che costituiscono il materiale di 4 spore protese all’esterno. Le basidiospore hanno una funzione dispersiva.

Spore asessuali

Spore da Sifomiceti: sono prodotte da un organo specializzato detto sporociste, che produce spore differenziate tra loro:

  • Zoospore: sono cellule tipiche di gruppi acquatici caratterizzate dalla presenza di flagelli;
  • Mixxamebe: sono cellule non flagellate che si muovono con pseudopodi (mixomiceti)

Spore da Septomiceti (Deuteromiceti): si riproducono attraverso la formazione di conidi, che derivano dalla disarticolazione e disgregazione delle ife (questi conidi vengono chiamati artroconidi)

Classificazione delle spore

SIFOMICETI:

  • OOMICETI o Muffe d’acqua:

sono funghi caratterizzati da un corpo ifale avente però una parete cellulare costituita da CELLULOSA. Presentano delle zoospore (spore asessuali) dotate di flagelli, mentre la riproduzione sessuale porta alla formazione di cellule uovo ( oogoni) che vengono fecondate da cellule maschili (anteridi). Sono dei funghi saprofiti vivono in ambienti di acqua dolce.

  • ZIGOMICETI:

Sono funghi che presentano ife cenocitiche (non settate). Le spore asessuali si formano su sporangi apicali e solo in condizioni estreme attuano una riproduzione sessuata con la formazione di zigospore. La maggior parte degli zigomiceti vive su materiale in decomposizione ed una specie appartenete al gruppo effettua simbiosi mutualistica con le radici delle piante.

SEPTOMICETI:

  • ASCOMICETI
  • BASIDIOMICETI
  • DEUTEROMICETI

I LIEVITI: Sono funghi unicellulari che crescono in ambienti umidi e che sono caratterizzati dalla riproduzione asessuata

LICHENI: Sono associazioni di cellule algali intrappolate in grovigli di ife fungine. Le alghe fissano l’azoto e quindi costruiscono sostanze azotate, mentre il fungo provvede a trattenere l’acqua e alcuni importanti minerali. La riproduzione può essere indipendente o associata. Nel caso in cui si abbia una riproduzione associata  (fungo + alga) avviene la formazione di SOREDI, cioè strutture contenenti all’interno ife e cellule algali che verranno disperse nell’ambiente. Tra il fungo e l’alga c’è una simbionti mutualistica, perché in condizioni estreme i singoli organismi non sopravvivrebbero. L’importanza biologica dei licheni è data dalla loro capacità pioniera nel colonizzare ambienti con condizioni estreme. I licheni però non sono resistenti all’inquinamento in quanto, utilizzando elementi dell’atmosfera, un eccessivo inquinamento impedisce il loro sviluppo,per questo motivo vengono detti indicatori biologici.

MICORRIZE: Sono associazioni fra funghi e le radici di piante superiori. La particolare unione fa si che sia aumentata la superficie d’assorbimento delle radici della piante ed anche lo scambio tra di sostanze nutritive.

MUFFE: Con il termine muffa, si intende un fungo con una crescita rapida che si sviluppa come saprofita o parassita.

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