Značilne cianobakterije, morfologija, sistematika, toksičnost



The cianobakterije, prej znane kot modro zelene alge, so bakterija, ki jo tvorijo edini prokarionti, ki lahko uporabljajo sončno svetlobo kot energijo in vodo kot vir elektronov v fotosintezi (kisikova fotosinteza).

Kot zgornje rastline vsebujejo pigmente, ki jim omogočajo opravljanje oksigenirane fotosinteze. Ta vrsta vključuje okoli 2000 vrst v 150 rodovih, s široko paleto oblik in velikosti.

Cianobakterije so zelo stari organizmi. Ugotovljeno je bilo, da so mikrofosili zelo podobni sodobnim cianobakterijam v depozitih, ki so stari 2,1 milijard let. Biomarkerne molekule, značilne za cianobakterije, so bile odkrite tudi v morskih depozitih, ki so znašali 2.700 in 2.500 milijonov let.

Zaradi sposobnosti cianobakterij, da proizvajajo in sproščajo kisik kot stranski produkt fotosinteze, se domneva, da je njihov videz na Zemlji omogočal spremembo atmosfere, kar je povzročilo velik dogodek oksigenacije..

Povečanje kisika je lahko povzročilo zmanjšanje koncentracije atmosferskega metana pred približno 2.400 do 2.100 milijoni let, kar je povzročilo izumrtje mnogih vrst anaerobnih bakterij..

Nekateri sevi vrst cianobakterij lahko proizvajajo močne toksine v vodnih okoljih. Ti toksini so sekundarni metaboliti, ki se sproščajo v okolje, kadar so okoljske razmere skrajne, v evtrofnih okoljih, z visokimi koncentracijami mineralnih hranil, kot so fosfor in posebni pogoji pH in temperature..

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti
  • 2 Morfologija
  • 3 Sistematično
  • 4 Strupenost
  • 5 Reference

Funkcije splošno

Cianobakterije so gram-negativne bakterije za obarvanje, ki so lahko enocelične ali tvorijo kolonije z obliko filamentov, listov ali votlih kroglic.

V okviru te raznolikosti lahko opazujemo različne vrste celic:

  • Vegetativne celice so tiste, ki nastanejo v ugodnih okoljskih razmerah, v katerih poteka fotosinteza.
  • Akinetes, endospore, proizvedene v težkih okoljskih razmerah.
  • Heterociti, celice z debelimi stenami, ki vsebujejo encim dušikazo, ki sodeluje pri fiksaciji dušika v anaerobnih okoljih.

Cianobakterije so najenostavnejši organizmi, ki predstavljajo cirkadiane ciklov, nihanja bioloških spremenljivk v rednih časovnih presledkih, povezanih s periodičnimi okoljskimi spremembami čez dan. Cirkadijska ura v cianobakterijah deluje iz fosforilacijskega cikla KaiC.

Cianobakterije se porazdelijo v veliko raznolikosti kopenskih in vodnih okolij: goli kamni, skale, ki so začasno navlažene v puščavah, sladki vodi, oceanih, vlažnih tleh in celo v antarktičnih kamninah..

Lahko so del planktona v vodnih telesih, tvorijo fototrofne biofilme na izpostavljenih površinah ali vzpostavijo simbiotično razmerje z rastlinami ali glivami, ki tvorijo lišaji.

Nekatere cianobakterije imajo pomembno vlogo v ekosistemih. Microcoleus vaginatus in M. vaginatus stabilizira zemljo s polisaharidnim ovojem, ki se veže na delce peska in absorbira vodo.

Bakterije iz rodu Prochlorococcus proizvedejo več kot polovico fotosinteze odprtega oceana, kar pomembno prispeva k svetovnemu ciklu kisika.

Več vrst cianobakterij, kot je npr Aphanizomenon flos-aquae in Arthrospira platensis (Spirulina), se obirajo ali gojijo kot viri hrane, živalska krma, gnojila in zdravstveni izdelki.

Morfologija

Celice cianobakterij imajo visoko diferencirano celično steno, gramno negativno s plazemsko membrano in zunanjo membrano, ločeno s periplazmičnim prostorom..

Poleg tega imajo notranji sistem tilakoidnih membran, kjer prebivajo verige prenosa elektronov, ki posredujejo pri fotosintezi in dihanju. Ti različni membranski sistemi dajejo tem bakterijam edinstveno kompleksnost.

Nimajo flagel. Nekatere vrste imajo mobilne filamente, imenovane hormonije, ki jim omogočajo drsenje po površinah.

Večcelične filamentne oblike, kot je spol Oscilatorija, lahko povzročijo valovito gibanje skozi nihanje žarilne nitke.

Druge vrste, ki naseljujejo vodne kolone, tvorijo plinske mehurčke, ki jih tvorijo kapljice proteinov, ki jim dajejo vzgon.

Hormogonije so sestavljene iz tankih celic z ostrimi celicami na koncih. Te celice se sproščajo in mobilizirajo, rastejo daleč od glavne kolonije, kjer se začnejo nove kolonije.

Sistematika

Razvrščanje cianobakterij na najvišjih taksonomskih ravneh se je močno razpravljalo. Te bakterije so bile prvotno razvrščene kot modro-zelene alge (Cyanophyta), v skladu z botaničnimi kodami. Te začetne študije so temeljile na morfoloških in fizioloških značilnostih.

Kasneje, v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so bile ugotovljene prokariontske značilnosti teh mikroorganizmov, so cianobakterije reklasificirali pod bakteriološko kodo.

Leta 1979 je bilo predlaganih 5 odsekov, ki ustrezajo petim vrstnim redom: odsek I = krookokalije, oddelek II = pleurokapsale, oddelek III = oscilatorij, oddelek IV = nostokale in oddelek V = stigonematales.

Taksonomski sistem cianobakterij se je korenito spremenil z uvedbo elektronske mikroskopije ter molekularnih in genetskih metod..

Taksonomija cianobakterij je bila v zadnjih 50 letih skoraj nenehno pregledana, pri čemer so nastali korenito različni predlogi. Razprava o razvrstitvi cianobakterij se še vedno nadaljuje.

Zadnji predlogi filogenetskih dreves za to vrsto predlagajo uporabo ukaza: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales in Nostocales. Ti ukazi so sestavljeni iz monofiletičnih rodov, sestavljenih iz mnogih vrst.

Strupenost

Ocenjuje se, da je 150 rodov cianobakterij, ki vsebujejo približno 2000 vrst, od katerih jih približno 46 vsebuje nekatere vrste, ki proizvajajo toksin.

V vodnih ekosistemih lahko številčnost cianobakterij doseže zelo visoke ravni, kadar so okoljske razmere primerne za njihovo rast, kar spodbuja kopičenje sekundarnih metabolitov v citoplazmi..

Kadar okoljske razmere postanejo neugodne, s povečanjem koncentracij mineralnih hranil, kot so fosfor, cianobakterije umrejo, kar povzroča lizo celic in sproščanje toksinov v okolje..

Opredeljeni sta bili dve glavni vrsti toksinov: hepatotoksini in nevrotoksini. Nevrotoksini nastajajo predvsem po vrstah in sevih rodov: Anabaena, Aphanizomenon, Oscilatorija, Trichodesmium in Cylindrospermopsis.

Nevrotoksini delujejo hitro, kar povzroči smrt zaradi zastoja dihanja nekaj minut po zaužitju visokih koncentracij toksina. Saxitoxin je paraliziran nevrotoksin, vključen v Prilogo 1 Konvencije o kemičnem orožju.

Hepatotoksine proizvajajo žanri Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscilatorija, Nostoc in Cylindrospermopsis. Povzročajo najpogostejšo vrsto zastrupitve s cianobakterijami. Delujejo počasneje in lahko sprožijo smrt nekaj ur ali dni po zastrupitvi.

Reference

  1. Dmitry A. The. (2017). Cianobakterije: omika in manipulacija | Knjiga. Caister Academic Press. Moskva, Rusija. 256 str.
  2. Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J., in JOhansen, J.R. (2014). Taksonomska klasifikacija cianoprokariotov (cianobakterijskih rodov) 2014 s pomočjo polifaznega pristopa. Preslia 86: 295-335.
  3. Gupta, R.C. Priročnik za toksikologijo kemičnih bojnih sredstev (2009). Academic Press. 1168.
  4. Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, H. E. Schellhorn in R. S. Gupta. (2014). Filogenetska analiza in molekularni podpisi, ki določajo monofiletično gručasto cianobakterijo in identificirajo njene najbližje sorodnike. Photosynthesis Research, 122 (2): 171-185.
  5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Odkrivanje cianobakterij in njihovih toksinov. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
  6. Prispevki Wikipedije. (2018, 2. oktober). Cianobakterije V Wikipedija, svobodna enciklopedija. Pridobljeno 10:40, 12. oktober 2018, z en.wikipedia.org