Характерні ціанобактерії, морфологія, систематика, токсичність



The ціанобактерій, раніше відомі як синьо-зелені водорості, є типом бактерій, утворених єдиними прокаріотами, здатними використовувати сонячне світло як енергію і воду як джерело електронів у фотосинтезі (фотосинтез кисню).

Як верхні рослини містять пігменти, які дозволяють їм виконувати оксигенований фотосинтез. Цей тип включає близько 2000 видів у 150 родах, з широким спектром форм і розмірів.

Ціанобактерії - дуже старі організми. Мікрофосили виявилися з великою подібністю до сучасних ціанобактерій в родовищах, що датуються 2,1 мільярда років. Біомаркерові молекули, характерні для ціанобактерій, також були виявлені в морських відкладах 2700 і 2500 млн. Років.

Завдяки здатності ціанобактерій виробляти і вивільняти кисень як побічний продукт фотосинтезу, вважається, що їх поява на Землі дозволила модифікувати атмосферу, викликаючи велику подію оксигенації.

Збільшення кисню може призвести до зниження концентрації атмосферного метану близько 2400 до 2100 мільйонів років тому, що призвело до вимирання багатьох видів анаеробних бактерій..

Деякі штами видів ціанобактерій можуть виробляти потужні токсини у водному середовищі. Ці токсини є вторинними метаболітами, які викидаються в навколишнє середовище, коли умови навколишнього середовища є надзвичайними, в евтрофних середовищах, з високими концентраціями мінеральних поживних речовин, таких як фосфор і особливі умови рН і температури.

Індекс

  • 1 Загальна характеристика
  • 2 Морфологія
  • 3 Систематичне
  • 4 Токсичність
  • 5 Посилання

Особливості загальний

Ціанобактерії являють собою грамнегативні фарбувальні бактерії, які можуть бути одноклітинними або утворювати колонії з формою ниток, листів або порожнистих сфер \ t.

У межах цього різноманіття можна спостерігати різні типи клітин:

  • Вегетативні клітини - це ті, які утворюються при сприятливих умовах навколишнього середовища, в яких відбувається фотосинтез.
  • Акінети, ендоспори виробляються в складних умовах навколишнього середовища.
  • Гетероцити, товстостінні клітини, що містять фермент нітрогенази, який бере участь у фіксації азоту в анаеробних середовищах.

Ціанобактерії є найпростішими організмами, які представляють циркадні цикли, коливання біологічних змінних через певні проміжки часу, пов'язані з періодичними змінами навколишнього середовища протягом дня. Циркадний годинник у ціанобактеріях працює з циклу фосфорилювання KaiC.

Ціанобактерії поширені у великій різноманітності наземних і водних середовищ: голі скелі, породи, тимчасово змочені в пустелях, прісній воді, океанах, вологому грунті і навіть в антарктичних породах..

Вони можуть бути частиною планктону в водоймах, утворювати фототрофні біоплівки на відкритих поверхнях або встановлювати симбіотичні зв'язки з рослинами або грибами, що утворюють лишайники.

Деякі ціанобактерії відіграють важливу роль в екосистемах. Microcoleus vaginatus і M. vaginatus стабілізує грунт за допомогою полісахаридної оболонки, яка приєднується до частинок піску і поглинає воду.

Бактерії роду Prochlorococcus виробляють більше половини фотосинтезу відкритого океану, вносячи важливий внесок у глобальний кисневий цикл.

Кілька видів ціанобактерій, таких як Aphanizomenon flos-aquae і Артроспіра platensis (Spirulina), збирають або вирощують як джерела їжі, корми для тварин, добрива та продукти для здоров'я.

Морфологія

Клітини ціанобактерій мають високо диференційовану клітинну стінку, грамнегативний тип з плазматичною мембраною і зовнішньою мембраною, розділеними периплазматическим простором.

Крім того, вони мають внутрішню систему мембран тилакоидов, в яких знаходяться ланцюги перенесення електронів, які втручаються в фотосинтез і дихання. Ці різні мембранні системи надають цим бактеріям унікальну складність.

У них немає джгутиків. Деякі види мають рухомі нитки, що називаються гормогоніями, які дозволяють їм ковзати по поверхнях.

Багатоклітинні ниткоподібні форми, такі як стать Осцилятори, здатні генерувати хвилеподібний рух через коливання нитки.

Інші види, що населяють водні колони, утворюють газові везикули, утворені стручком білків, які надають їм плавучість.

Хормогонії складаються з тонких клітин з гострими клітинами на кінцях. Ці клітини вивільняються і мобілізуються, проростаючи в місцях, далеких від головної колонії, де починаються нові колонії.

Систематика

Класифікація ціанобактерій на найвищих таксономічних рівнях була сильно обговорена. Ці бактерії спочатку були класифіковані як синьо-зелені водорості (Cyanophyta), відповідно до ботанічних кодів. Ці початкові дослідження ґрунтувалися на морфологічних та фізіологічних характеристиках.

Пізніше, у 60-ті роки, коли були встановлені прокаріотичні характеристики цих мікроорганізмів, ціанобактерії були перекласифіковані під бактеріологічний код.

У 1979 р. Було запропоновано 5 секцій, що відповідають 5 порядкам: розділ I = Chroococcales, розділ II = Pleurocapsales, розділ III = Oscillatoriales, розділ IV = Nostocales і розділ V = Stigonematales.

Таксономічна система ціанобактерій була радикально змінена з впровадженням електронної мікроскопії та молекулярно-генетичних методів.

Таксономія ціанобактерій була переглянута майже безперервно протягом останніх 50 років, коли були створені радикально різні пропозиції. Дебати щодо класифікації ціанобактерій продовжуються.

Останні філогенетичні пропозиції дерева для цього типу пропонують використання наказів: глоєбактерій, синехококків, осциляторних, хроококал, плеврокапсалей, спірулінезалів, рубідибактерій, халотеце, хроококцидіопсидалей і ностокалів. Ці ордери складаються з монофілетичних родів, що складаються з багатьох видів.

Токсичність

Підраховано, що існує 150 родів ціанобактерій, які містять приблизно 2000 видів, з яких близько 46 мають певний токсин-продукуючий штам..

У водних екосистемах велика кількість ціанобактерій може досягати дуже високих рівнів, коли умови навколишнього середовища підходять для їх зростання, що сприяє накопиченню вторинних метаболітів у цитоплазмі.

Коли умови навколишнього середовища стають несприятливими, із збільшенням концентрації мінеральних поживних речовин, таких як фосфор, ціанобактерії гинуть, викликаючи лізис клітин і викид токсинів у навколишнє середовище..

Виявлено два основні типи токсинів: гепатотоксини та нейротоксини. Нейротоксини утворюються головним чином за видами і штамами родів: Anabaena, Aphanizomenon, Осцилятори, Trichodesmium і Cylindrospermopsis.

Нейротоксини діють швидко, виробляючи смерть через затримку дихання через кілька хвилин після прийому високих концентрацій токсину. Сакситоксин є паралітичним нейротоксином, включеним до Додатку 1 до Конвенції про хімічну зброю.

Гепатотоксини виробляються за жанрами Мікроцист, Anabaena, Nodularia, Осцилятори, Nostoc і Cylindrospermopsis. Вони викликають найбільш поширений тип інтоксикації, пов'язаний з ціанобактеріями. Вони діють повільніше і можуть викликати смерть через кілька годин або днів після інтоксикації.

Список літератури

  1. Дмитро Олександрович. \ T (2017). Ціанобактерії: оміки та маніпуляції | Книга. Caister Academic Press. Москва, Росія. 256 с.
  2. Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. та & JOhansen, J.R. (2014). Таксономічна класифікація цианопрокаріотів (ціанобактеріальних родів) 2014 року з використанням поліфазного підходу. Preslia 86: 295-335.
  3. Gupta, R.C. Довідник з токсикології агентів хімічної боротьби (2009). Academic Press. Стр 1168.
  4. Говард-Азже, М., Л. Шамзер, Х. Е. Шеллхорн і Р. С. Гупта. (2014). Філогенетичний аналіз і молекулярні сигнатури, що визначають монофілетичну кладу гетероцистозних ціанобактерій і виявляють її найближчих родичів. Photosynthesis Research, 122 (2): 171-185.
  5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Виявлення ціанобактерій та їх токсинів. Журнал токсикології, 18: 65-71.
  6. Учасники Вікіпедії. (2018, 2 жовтня). Ціанобактерії В Вікіпедія, вільна енциклопедія. Отримано 10:40, 12 жовтня 2018 р., З en.wikipedia.org