Характеристика цианобактерий, морфология, систематика, токсичность



цианобактерии, Они ранее известные как голубые зеленые водоросли, представляют собой тип бактерий, образованных только прокариот, способного использовать солнечный свет в качестве энергии и воды в качестве источника электронов в процессе фотосинтеза (кислородный фотосинтез).

Так как верхние растения содержат пигменты, которые позволяют им осуществлять оксигенированный фотосинтез. Этот тип включает в себя около 2000 видов в 150 родов, с широким диапазоном форм и размеров.

Цианобактерии очень старые организмы. Микрофоссили были обнаружены с большим сходством с современными цианобактериями в отложениях, датируемых 2,1 миллиарда лет. Молекулы биомаркеров, характерные для цианобактерий, также были обнаружены в морских отложениях 2700 и 2500 миллионов лет..

Благодаря способности цианобактерий производить и высвобождать кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза, считается, что его появление на земле позволило изменение атмосферы, в результате чего большое событие Oxygenating.

Увеличение кислорода, возможно, вызвало снижение концентрации метана в атмосфере примерно от 2400 до 2100 миллионов лет назад, что привело к исчезновению многих видов анаэробных бактерий..

Некоторые штаммы видов цианобактерий могут продуцировать мощные токсины в водной среде. Эти токсины являются вторичными метаболитами, которые выделяются в окружающую среду, когда условия окружающей среды являются экстремальными, в эвтрофных средах с высокими концентрациями минеральных питательных веществ, таких как фосфор, и конкретными условиями pH и температуры..

индекс

  • 1 Общая характеристика
  • 2 Морфология
  • 3 Систематический
  • 4 Токсичность
  • 5 ссылок

черты общий

Цианобактерии представляют собой грамотрицательные окрашивающие бактерии, которые могут быть одноклеточными или образовывать колонии с формой нитей, листов или полых сфер.

В этом разнообразии можно наблюдать различные типы клеток:

  • Вегетативные клетки - это клетки, которые образуются при благоприятных условиях окружающей среды, в которых происходит фотосинтез.
  • Акинеты, эндоспоры, полученные в сложных условиях окружающей среды.
  • Гетероциты, толстостенные клетки, содержащие фермент нитрогеназу, который участвует в фиксации азота в анаэробных средах.

Цианобактерии являются простейшими организмами, которые представляют циркадные циклы, колебания биологических переменных через регулярные промежутки времени, связанные с периодическими изменениями окружающей среды в течение дня. Циркадные часы у цианобактерий работают из цикла фосфорилирования KaiC.

Цианобактерии распространены в широком диапазоне наземных и водных средах: голые камни, временно увлажненных пород в пустынях, пресной воды, океаны, влажную почву, и даже в антарктических пород.

Они могут быть частью планктона в водоемах, образовывать фототрофные биопленки на открытых поверхностях или устанавливать симбиотические отношения с растениями или грибами, образующими лишайники..

Некоторые цианобактерии играют важную роль в экосистемах. Microcoleus vaginatus и М. вагинатус стабилизирует почву с помощью полисахаридной оболочки, которая прикрепляется к частицам песка и поглощает воду.

Бактерии рода Prochlorococcus производят более половины фотосинтеза открытого океана, внося важный вклад в глобальный кислородный цикл.

Несколько видов цианобактерий, таких как Aphanizomenon flos-aquae и Arthrospira Platensis (Спирулина) собирают или выращивают в качестве источников пищи, корма для животных, удобрений и продуктов для здоровья.

морфология

Клетки цианобактерий имеют высоко дифференцированную клеточную стенку, грамотрицательный тип с плазматической мембраной и наружной мембраной, разделенными периплазматическим пространством.

Кроме того, они имеют внутреннюю систему тилакоидных мембран, в которой находятся цепи переноса электронов, которые вмешиваются в процесс фотосинтеза и дыхания. Эти различные мембранные системы дают этим бактериям уникальную сложность.

У них нет жгутиков. Некоторые виды имеют подвижные нити, называемые гормогониями, которые позволяют им скользить по поверхности.

Многоклеточные нитевидные формы, такие как пол Oscillatoria, способны генерировать волнообразное движение через колебание нити накала.

Другие виды, населяющие водные столбы, образуют газовые пузырьки, образованные капсулами белков, которые придают им плавучесть..

Гормогонии состоят из тонких клеток с острыми клетками на концах. Эти клетки высвобождаются и мобилизуются, прорастая в местах, удаленных от основной колонии, где начинаются новые колонии..

Систематика

Классификация цианобактерий по самым высоким таксономическим уровням активно обсуждается. Эти бактерии были первоначально классифицированы как сине-зеленые водоросли (Cyanophyta), согласно ботаническим кодам. Эти первоначальные исследования были основаны на морфологических и физиологических характеристиках.

Позже, в 1960-х годах, когда были установлены прокариотические характеристики этих микроорганизмов, цианобактерии были реклассифицированы в соответствии с бактериологическим кодом.

I = хроококковый раздел, раздел II = Pleurocapsales, раздел III = Oscillatoriales Раздел IV и Раздел V = Nostocales = stigonematales: В 1979 годе пяти секций, соответствующих пяти заказов предложили.

Таксономическая система цианобактерий была радикально изменена с введением электронной микроскопии и молекулярно-генетических методов..

В течение последних 50 лет таксономия цианобактерий почти непрерывно пересматривалась, в результате чего были выдвинуты радикально разные предложения. Дискуссия о классификации цианобактерий все еще продолжается.

Последние предложения филогенетических деревьев для этого края предлагают использовать заказов: Gloeobacterales, synechococcales, Oscillatoriales, хроококковые, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales и Nostocales. Эти отряды состоят из монофилетических родов, состоящих из многих видов.

токсичность

Подсчитано, что существует 150 родов цианобактерий, которые содержат около 2000 видов, из которых около 46 имеют некоторые штаммы, продуцирующие токсины..

В водных экосистемах обилие цианобактерий может достигать очень высоких уровней, когда условия окружающей среды подходят для их роста, что способствует накоплению вторичных метаболитов в цитоплазме..

Когда условия окружающей среды становятся неблагоприятными из-за увеличения концентрации минеральных питательных веществ, таких как фосфор, цианобактерии погибают, вызывая лизис клеток и выброс токсинов в окружающую среду..

Были определены два основных типа токсинов: гепатотоксины и нейротоксины. Нейротоксины вырабатываются главным образом видами и штаммами родов: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium и Cylindrospermopsis.

Нейротоксины действуют быстро, вызывая смерть от остановки дыхания через несколько минут после приема высоких концентраций токсина. Сакситоксин является паралитическим нейротоксином, включенным в приложение 1 к Конвенции о запрещении химического оружия..

Гепатотоксины производятся по жанрам Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc и Cylindrospermopsis. Они вызывают наиболее распространенный тип интоксикации, связанный с цианобактериями. Они действуют медленнее и могут вызвать смерть через несколько часов или дней после опьянения.

ссылки

  1. Дмитрий Александрович (2017). Цианобактерии: омики и манипуляции | Книга. Caister Academic Press. Москва, Россия. 256 пп.
  2. Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. and & Johansen, J.R. (2014). Таксономическая классификация цианопрокариот (родов цианобактерий) 2014 с использованием полифазного подхода. Preslia 86: 295-335.
  3. Гупта Р.С. Справочник по токсикологии боевых отравляющих веществ (2009). Академическая пресса. ПП 1168.
  4. Ховард-Аззе, М., Шамсир Л., Шелхорн Х., Гупта Р. С. (2014). Филогенетический анализ и молекулярные сигнатуры, определяющие монофилетическую кладу гетероцистных цианобактерий и определяющие их ближайших родственников. Исследования фотосинтеза, 122 (2): 171-185.
  5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Обнаружение цианобактерий и их токсинов. Журнал токсикологии, 18: 65-71.
  6. Участники Википедии. (2018 г., 2 октября). Цианобактерии. в Википедия, Свободная энциклопедия. Получено в 10:40, 12 октября 2018 г., из en.wikipedia.org