Charakteristické cyanobaktérie, morfológia, systematika, toxicita



sinice, predtým známe ako modré zelené riasy, sú baktériou tvorenou jedinými prokaryotmi schopnými používať slnečné svetlo ako energiu a vodu ako zdroj elektrónov vo fotosyntéze (kyslíková fotosyntéza).

Ako horné rastliny obsahujú pigmenty, ktoré im umožňujú vykonávať okysličenú fotosyntézu. Tento kmeň zahŕňa približne 2000 druhov v 150 rodoch, so širokou škálou tvarov a veľkostí.

Cyanobaktérie sú veľmi staré organizmy. Mikrofosílie s veľkou podobnosťou boli nájdené v moderných cyanobaktériách v ložiskách s objemom 2,1 miliardy rokov. Molekuly biomarkerov charakteristické pre cyanobaktérie sa tiež našli v morských ložiskách 2 700 a 2 500 miliónov rokov.

Vzhľadom na schopnosť cyanobaktérií produkovať a uvoľňovať kyslík ako vedľajší produkt fotosyntézy sa predpokladá, že ich vzhľad na Zemi umožnil modifikáciu atmosféry, čo spôsobilo veľkú udalosť okysličovania.

Zvýšenie kyslíka mohlo spôsobiť pokles koncentrácie atmosférického metánu približne pred 2 400 až 2 100 miliónmi rokov, čo spôsobilo zánik mnohých druhov anaeróbnych baktérií..

Niektoré kmene druhov cyanobaktérií môžu produkovať silné toxíny vo vodnom prostredí. Tieto toxíny sú sekundárne metabolity, ktoré sa uvoľňujú do prostredia, keď sú podmienky prostredia extrémne, v eutrofických prostrediach, s vysokými koncentráciami minerálnych živín, ako je fosfor a konkrétnych podmienok pH a teploty..

index

  • 1 Všeobecné charakteristiky
  • 2 Morfológia
  • 3 Systematický
  • 4 Toxicita
  • 5 Referencie

rysy všeobecný

Cyanobaktérie sú gramnegatívne farbiace baktérie, ktoré môžu byť jednobunkové alebo tvoria kolónie tvaru filamentov, listov alebo dutých guľôčok..

V rámci tejto rozmanitosti možno pozorovať rôzne typy buniek:

  • Vegetatívne bunky sú tie, ktoré sa vytvárajú za priaznivých podmienok prostredia, v ktorých prebieha fotosyntéza.
  • Akinetes, endospores produkované v ťažkých environmentálnych podmienkach.
  • Heterocyty, bunky s hrubou stenou, obsahujúce enzým dusíka, ktorý sa zúčastňuje fixácie dusíka v anaeróbnom prostredí.

Cyanobaktérie sú najjednoduchšie organizmy, ktoré predstavujú cirkadiánne cykly, oscilácie biologických premenných v pravidelných časových intervaloch času spojené s periodickými zmenami prostredia počas dňa. Cirkadiánne hodiny v cyanobaktériách fungujú z fosforylačného cyklu KaiC.

Cyanobaktérie sú distribuované vo veľkej rozmanitosti suchozemského a vodného prostredia: holé skaly, skaly dočasne navlhčené v púšti, sladká voda, oceány, vlhká pôda a dokonca aj v antarktických skalách..

Môžu byť súčasťou planktónu vo vodných útvaroch, vytvárať fototrofné biofilmy na exponovaných povrchoch alebo vytvoriť symbiotický vzťah s rastlinami alebo hubami tvoriacimi lišajníky..

Niektoré cyanobaktérie hrajú dôležitú úlohu v ekosystémoch. Microcoleus vaginatus a M. vaginatus stabilizuje pôdu pomocou polysacharidového plášťa, ktorý sa pripája na častice piesku a absorbuje vodu.

Baktérie rodu Prochlorococcus produkujú viac ako polovicu fotosyntézy otvoreného oceánu, čo významne prispieva k globálnemu kyslíkovému cyklu.

Niekoľko druhov cyanobaktérií, ako napr Aphanizomenon flos-aquae a Arthrospira platensis (Spirulina), sa zberajú alebo pestujú ako zdroje potravy, krmivá pre zvieratá, hnojivá a výrobky pre zdravie.

morfológia

Bunky cyanobaktérií majú vysoko diferencovanú bunkovú stenu, gramnegatívny typ s plazmatickou membránou a vonkajšou membránou oddelenou periplazmatickým priestorom..

Okrem toho majú vnútorný systém tylakoidných membrán, kde sa nachádzajú reťazce prenosu elektrónov, ktoré zasahujú do fotosyntézy a dýchania. Tieto rôzne membránové systémy dávajú týmto baktériám jedinečnú komplexnosť.

Nemajú bičík. Niektoré druhy majú mobilné vlákna nazývané hormogónie, ktoré im umožňujú kĺzať na povrchoch.

Viacbunkové vláknité formy, ako napríklad pohlavie Oscillatoria, sú schopné generovať zvlnený pohyb prostredníctvom kmitania vlákna.

Iné druhy, ktoré obývajú vodné stĺpce, tvoria plynové vezikuly tvorené luskom proteínov, ktoré im dodávajú vztlak.

Hormogónie sú tvorené tenkými bunkami s ostrými bunkami na koncoch. Tieto bunky sa uvoľňujú a mobilizujú, klíčia sa na miestach ďaleko od hlavnej kolónie, kde začínajú nové kolónie.

systematika

Diskutovalo sa o klasifikácii cyanobaktérií na najvyšších taxonomických úrovniach. Tieto baktérie boli pôvodne klasifikované ako modrozelené riasy (Cyanophyta) podľa botanických kódov. Tieto počiatočné štúdie boli založené na morfologických a fyziologických vlastnostiach.

Neskôr, v šesťdesiatych rokoch minulého storočia, keď boli stanovené prokaryotické vlastnosti týchto mikroorganizmov, boli cyanobaktérie reklasifikované pod bakteriologický kód.

V roku 1979 bolo navrhnutých 5 sekcií, ktoré zodpovedajú 5 rádom: časť I = Chroococcales, oddiel II = Pleurocapsales, časť III = Oscillatoriales, oddiel IV = Nostocales a časť V = Stigonematales.

Zavedením elektrónovej mikroskopie a molekulárnych a genetických metód sa radikálne zmenil taxonomický systém cyanobaktérií.

Taxónia cyanobaktérií sa v posledných 50 rokoch posudzovala takmer nepretržite, v ktorej sa vytvorili radikálne odlišné návrhy. Diskusia o klasifikácii cyanobaktérií stále pokračuje.

Posledné fylogenetické návrhy stromov pre tento kmeň navrhujú použitie rádov: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales a Nostocales. Tieto rády sa skladajú z monofyletických rodov, zložených z mnohých druhov.

toxicity

Odhaduje sa, že existuje 150 rodov cyanobaktérií, ktoré obsahujú približne 2000 druhov, z ktorých približne 46 má určitý kmeň produkujúci toxín.

Vo vodných ekosystémoch môže množstvo cyanobaktérií dosiahnuť veľmi vysoké hladiny, keď sú podmienky prostredia vhodné pre ich rast, čo podporuje akumuláciu sekundárnych metabolitov v cytoplazme..

Keď sa environmentálne podmienky stanú nepriaznivými, pričom sa zvýšia koncentrácie minerálnych živín, ako je fosfor, zomrie cyanobaktéria, čo spôsobí lýzu buniek a uvoľňovanie toxínov do životného prostredia..

Boli identifikované dva hlavné typy toxínov: hepatotoxíny a neurotoxíny. Neurotoxíny sú produkované hlavne druhmi a kmeňmi rodov: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium a Cylindrospermopsis.

Neurotoxíny pôsobia rýchlo, čo spôsobuje smrť pri zastavení dýchania niekoľko minút po požití vysokých koncentrácií toxínu. Saxitoxín je paralytický neurotoxín zahrnutý v prílohe 1 Dohovoru o chemických zbraniach.

Hepatotoxíny produkujú žánre Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc a Cylindrospermopsis. Spôsobujú najbežnejší typ intoxikácie súvisiacej s cyanobaktériami. Pôsobia pomalšie a môžu vyvolať smrť niekoľko hodín alebo dní po intoxikácii.

referencie

  1. Dmitry A. The. (2017). Cyanobaktérie: Omika a manipulácia Book. Caister Academic Press. Moskva, Rusko. 256 pp.
  2. Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. a & J.Ohansen, J.R. (2014). Taxonomická klasifikácia cyanoprokaryotov (rodov cyanobaktérií) 2014 s použitím polyfázického prístupu. Preslia 86: 295-335.
  3. Gupta, R.C. Príručka toxikológie chemických bojových látok (2009). Akademická tlač. Pp 1168.
  4. Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, H. E. Schellhorn a R. S. Gupta. (2014). Fylogenetická analýza a molekulárne signatúry, ktoré definujú monofyletickú clade heterocyklických cyanobaktérií a identifikujú jej najbližších príbuzných. Photosynthesis Research, 122 (2): 171-185.
  5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Detekcia cyanobaktérií a ich toxínov. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
  6. Prispievatelia Wikipédie. (2018, 2. október). Sinice. v Wikipédia, Voľná ​​encyklopédia. Získané 10:40, 12. októbra 2018, z en.wikipedia.org