Fungos - Laboratório de Biologia

11/10/2016
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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Fungos
Quimiorganotrófico - usam compostos orgânicos (C+H) como fonte de energia
Maioria aeróbia
Alimentam-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 dos fungos
Basideomicetos – decomposição de madeira, papel, tecido e outros derivados
Utilizam celulose e lignina como fontes de carbonos e energia
Rigidez
Polímero complexo, no qual os blocos constituintes são
compostos fenólicos
Fungo da podridão da madeira
decompõe a lignina em plantas
http://www.repileite.com.br/profiles/blogs/consideracoes-sobre-qualidade-de-planta-forrageira
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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.
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 terminal
Conjunto de hifas = micélio ou bolor – observação a olho nú
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Fungos - Caracterísitcas
Septadas
Formação de hifas
Não septadas
(Cenocíticas)
Vários núcleos!
Esporo
tubo
Hifa
germinativo
Micélio
Fungos - Caracterísitcas
Hifas aéreas ou vegetativas
Hifas aéreas podem conter esporos assexuais frequentemente
pigmentados chamados de conídeos
Aspecto pulverulento
Atua na dispersão do fungo
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Fungos - Caracterísitcas
Diagrama do ciclo de vida assexual de um bolor. Fotos: MEV e MO de Penicillium
sp; placa com colônia de Penicillium notatum.
Fungos - Caracterísitcas
Alguns com estruturas reprodutivas
macroscópicas
Corpos 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
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Fungos - Caracterísitcas
Leveduras – 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
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
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Características e Adaptações nutricionais
o pH ótimo de crescimento ~ 5,0; alguns crescem até 62 oC.
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!!
Filogenia dos fungos baseada no RNAr 18S
Quitridiomicetos
Zigomicetos
Glomeromicetos
Ascomicetos
Basidiomicetos
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Ciclo de vida – reprodução
Maioria por reprodução assexuada
antigamente 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
Ciclo de vida - reprodução assexual
• Crescimento e
Hifas
filamentosas
dispersão
Brotamento
Conídeos
• Divisão celular simples
•Esporos assexuais
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Ciclo de vida - reprodução assexual
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 gametas
unicelulares ou hifas especializadas chamadas de gametângios
Esporos sexuais podem se originar pela fusão de duas células
haplóides 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
MENOS RESISTENTES AO CALOR QUE OS ENDÓSPOROS
BACTERIANOS
Ciclo de vida - reprodução assexual
Diagrama do ciclo de vida assexual de um bolor. Fotos: MEV e MO de Penicillium
sp; placa com colônia de Penicillium notatum.
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Ciclo de vida – reprodução sexual
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(-).
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
Ciclo de vida – reprodução sexual e assexual
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Ciclo de vida – reprodução sexual e assexual
Ciclo de vida – espóros
Esporos produzidos em:
Interior de Sacos fechados (Ascos) são chamados de ascósporos
Na extremidade de uma estrutura claviforme (Basídeo) é chamado de basidiósporos
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Filogenia dos fungos
Árvore filogenética baseada no sequenciamento do gene do rRNA 18S
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
Ausência de flagelos na maioria dos
fungos indica que a motilidade é uma
característica que foi perdida em
épocas diferentes nas várias
linhagens fúngicas
http://cnx.org/contents/[email protected]:72
Quitridiomicetos
Principais Gêneros:
Allomyces – de vida livre
Batrachochytrium – quitridiomicose em sapos
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
Ao infectar a pele do sapo, impede a respiração
Casusando morte!!
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Zigomicetos
Principais Gêneros:
Rhizopus
Encephalitozoon – fungo parasita desprovido de
organelas!
Papel de deterioração de alimentos
Comumente 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
Glomeromicetos
Grupo pequeno de fungos com grande
importância ecológica
Cerca 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;
Morfofogia cenocítica.
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Ascomicetos
Principais gêneros:
Saccharomyces
Candida
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 florestais
vários fazem simbioses em líquens
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Basidiomicetos
Principais Gêneros:
Agaricus
Amanita
Grande grupo com mais de 30.000 espécies descritas
Muitos correspondem aos reconhecidos Cogumelos
Comestíveis
Agaricus
Venenosos
Amanita
Ciclo de vida
Ciclo de vida de um cogumelo
típico (repr. sexual)
Corpo de frutificação
Fotos: Amanita muscaria
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Importância econômica de leveduras
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
o Sistêmica: infecções no interior do corpo, podem afetar vários tecidos e
órgãos.
o geralmente resulta da inalação de esporos do solo;
o iniciam-se nos pulmões e daí difundem-se para o resto do corpo;
o não são contagiosas entre indivíduos;
o histoplasmose (Hystoplasma
capsulatum), coccidioidomicose
(Coccidioides immitis),
paracoccidioidomicose ou blastomicose
sul-americana (Paracoccidioides
brasiliensis).
o fungos dimórficos: filamentoso
no solo e levedura no tecido.
paracoccidioidomicose ou blastomicose sulamericana, também conhecida por Doença
de Lutz-Splendore-Almeida é uma
doença pulmonar causada
pelo fungo Paracoccidioides brasiliensis.
A paracoccidioidomicose tem caráter
endêmico entre as populações da zona rural,
acometendo os indivíduos do sexo masculino,
na faixa etária produtiva da vida (30-60 anos)
e está relacionada às atividades agrícolas. O
agente etiológico é um fungo termodimórfico
(Paracoccidioides brasiliensis).
A porta de entrada do fungo é a via
inalatória .
Linfonodomegalias superficiais e profundas, com
supuração de massa ganglionar, hepatoesplenomegalia e
diversos sintomas (digestivos, cutâneos e osteoarticulares)
são as principais manifestações da doença, além de
anemia, febre e emagrecimento, com rápida deterioração
do estado geral da criança. É raro o comprometimento
pulmonar.
http://www.jornaldepneumologia.com.br/detalhe_artigo.asp?id=416
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Doenças causadas por fungos
Doenças causadas por fungos
Meningoencefalite
Cryptococcus neoformans
http://www.bmolchem.wisc.edu/labs/hull/research.html
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Doenças causadas por fungos
Histoplasma capsulatum
A histoplasmose é uma micose sistêmica que afeta órgãos internos. Ela é uma zoonose,
transmitida por aves e morcegos.
Doenças causadas por fungos
Histoplasma 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 flora normal das mucosas dos tratos
respiratório superior, gastrointestinal e genital feminino.
o Sapinho, vaginite.
o Candidíase pode se tornar sistêmica em indivíduos imunodeprimidos.
Candida albicans
Cryptococcus neoformans
Pneumocystis carinii
Cryptosporidium sp
Histoplasma capsulatum
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.
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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. dietilamida do ácido lisérgico
Amanita phalloides
Centeio infestado com
Claviceps purpurea
Esporão-do-centeio
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Drogas anti-fúngicas
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 A
Polioxina B
Agrícola
Agrícola
Azóis
Síntese de ergosterol
Fluconazol
Itraconazol
Cetoconazol
Miconazol...
Oral
Oral
Oral
Tópico
Alilaminas
Síntese de ergosterol
Terbenafina
Oral
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Drogas anti-fúngicas
Anfotericina B
http://infungicas.blogspot.com.br/2010/12/farmacos-para-tratamento-de-infeccoes.html
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Drogas anti-fúngicas
Itraconazol
Inibe a síntese do ergosterol na membrana do fungo
Drogas anti-fúngicas
Fluconazol
Inibe a síntese do ergosterol na membrana do fungo
É o fármaco de eleição para Cryptococcus
neoformans, para Candidemia e para
Coccidioidomicose
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Sítios de ação de alguns agentes quimioterápicos anti-fúngicos (Madigan et al., 2004)
Simbioses fúngicas
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Simbioses fúngicas
Líquens
Micorrizas
Fungos +
cianobactérias ou
algas verdes
Fungos +
A maioria das plantas
depende dos fungos para
facilitar sua captação de
minerais a partir do solo
raízes de plantas
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
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Liquens
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. Liuens fruticosos – projeções do
tipo dedos
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Liquens
(a)
(b)
(c)
(d)
Liquens. (a) liquen folhoso, (b) Calpoplaca crenularia, (c) Usnea sp crescendo
em um galho de uma árvore, (d) Cladonia sp.
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Liquens
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.
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Micorrizas
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
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.
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Micorrizas
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
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Bibliografia
-Madigan et al., Microbiologia de Brock. São
Paulo:Prentice-Hall, 12ª ed., 2010. (Capítulo
18 – Fungos (Parte IV); Cap. 27-Parte IV, 27.11
Fármacos antifúngicos; Cap. 35 – parte III
Doenças fúngicas)
-Para quem quer mais sobre as doenças:
- Levinson, W.; Jawetz, E. Microbiologia
Média e Imunologia. Porto alegre: ArtMed, 4ª
ed., 1998. (Parte 5)
69
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