Esta tese foi desenvolvida no contexto de biorrefinarias de polpa cítrica. para estas biorrefinarias, propõe-se que as pectinases a serem usadas na hidrólise da pectina sejam produzidas por fermentação em estado sólido, utilizando o fungo filamentoso aspergillus niger. na fermentação em estado sólido, hifas aéreas ocupam o espaço entre as partículas, entrelaçando partículas adjacentes, enquanto que hifas superficiais, de biofilme e penetrantes secretam enzimas hidrolíticas que modificam a consistência das partículas. a morfologia do micélio formado, ou seja, a distribuição espacial das hifas, está relacionada com a eficiência de transferência de massa e de calor através do leito de fermentação e, aparentemente, com a produção de enzimas hidrolíticas. no entanto, faltam estudos sobre os fatores que determinam a morfologia do micélio. uma ferramenta útil para guiar estes estudos é um modelo fenomenológico 3d que descreve a morfologia adotada pelo fungo filamentoso e relaciona esta morfologia a fenômenos intra e extracelulares, como, por exemplo, fluxo intracelular de substrato através do micélio. o objetivo desta tese foi obter fundamentação teórica e experimental para o desenvolvimento deste modelo. para este fim, o trabalho foi conduzido em duas partes: desenvolvimento de um modelo matemático para hifas penetrantes e aéreas e visualização do crescimento do micélio em time-lapse. o modelo matemático foi desenvolvido para investigar os fatores que afetam a distribuição de hifas aéreas em função da altura acima da superfície do meio e de hifas penetrantes em função da profundidade abaixo da superfície. neste modelo, o espaço acima e abaixo da superfície é dividido em andares e a extensão das hifas é descrita pela adição de segmentos de hifa, de tamanho fixo, em cada andar. o modelo inicia-se com pontas de hifa na superfície, a partir das quais segmentos de hifa podem estender e cada segmento formado pode continuar estendendo, ramificar ou inativar, de acordo com regras de probabilidade, que são diferentes para cada tipo de hifa. estas regras, e os parâmetros correspondentes, foram ajustadas aos dados de distribuição de biomassa de rhizopus oligosporus e aspergillus oryzae, em diferentes meios sólidos. com base nestas regras, foram propostas hipóteses de que as hifas penetrantes estendem principalmente para baixo e o comprimento máximo delas é determinado pela consistência da partícula sólida e pela perda de carga no interior da hifa. enquanto isso, as hifas aéreas crescem em qualquer direção, como se suas pontas se movimentassem seguindo o passeio aleatório, e não há limitação de altura máxima para o crescimento. as hifas aéreas param de estender devido ao impedimento estérico, resultante de uma máxima concentração local de biomassa. a fim de investigar o crescimento de hifas penetrantes e a expressão de pectinases ao longo do micélio, duas cepas fluorescentes de aspergillus niger foram desenvolvidas: as duas cepas expressam o gene egfp (proteína fluorescente verde melhorada) sob um promotor constitutivo e um gene de fusão de uma poligalacturonase e mcherry, que é uma proteína fluorescente vermelha, sob o promotor nativo da poligalacturonase. a poligalacturonase escolhida para a cepa pgared foi a endopoligalacturonase b, codificada no gene pgab, cujo promotor é constitutivo, ao passo que a poligalacturonase escolhida para a cepa pgxred foi a exopoligalacturonase b, codificada no gene pgxb, cujo promotor é induzido por galacturonato presente no meio. através destas cepas, o modo de crescimento das hifas penetrantes foi caracterizado: se a densidade de esporos é baixa, hifas penetrantes podem ser formadas diretamente do tubo germinativo, caso contrário, as hifas penetrantes são formadas apenas depois que as hifas superficiais atingirem uma densidade mínima; as ramificações são subapicais e bem distribuídas ao longo da hifa parental, exceto quando a densidade de hifas dentro do sólido é alta e, neste caso, as ramificações ocorrem nas regiões de menor densidade de hifas, que geralmente são próximas às pontas das hifas parentais. as hifas penetrantes diferenciam-se no mesmo momento em que surgem as hifas reprodutivas e, a partir deste momento, as hifas parentais param de estender e ocorre intensa formação de ramificações. além disso, a expressão de pgxb nas hifas penetrantes muda de apical, e limitada a poucas hifas, para subapical e presente na maioria das hifas. o tipo de fonte de carbono afeta o tempo de germinação, a profundidade máxima atingida pelas hifas penetrantes e a frequência de ramificação por hifa. por fim, o conhecimento adquirido com as cepas fluorescentes foi utilizado para delinear como o modelo fenomenológico 3d deve ser desenvolvido no futuro.