Charakteristické cyanobakterie, morfologie, systematika, toxicita



sinice, dříve známé jako modré zelené řasy, jsou kmenem bakterií tvořených jedinými prokaryoty schopnými používat sluneční světlo jako energii a vodu jako zdroj elektronů ve fotosyntéze (kyslíková fotosyntéza).

Jako horní rostliny obsahují pigmenty, které jim umožňují provádět okysličenou fotosyntézu. Tento fylum zahrnuje asi 2000 druhů ve 150 rodech, se širokou škálou tvarů a velikostí.

Cyanobakterie jsou velmi staré organismy. Mikrofosílie byly nalezeny s velkou podobností s moderními cyanobakteriemi v ložiscích s datem 2,1 miliardy let. Molekuly biomarkerů charakteristické pro cyanobakterie byly také nalezeny v mořských ložiscích 2 700 a 2 500 milionů let.

Kvůli schopnosti cyanobacteria produkovat a uvolňovat kyslík jako vedlejší produkt fotosyntézy, to je věřil, že jejich vzhled na Zemi dovolil modifikaci atmosféry, působit velkou událost okysličování \ t.

Nárůst kyslíku může způsobit pokles koncentrace atmosférického metanu kolem 2 400 až 2 100 milionů let, což způsobuje zánik mnoha druhů anaerobních bakterií..

Některé kmeny druhů cyanobakterií mohou produkovat silné toxiny ve vodním prostředí. Tyto toxiny jsou sekundární metabolity, které se uvolňují do prostředí, když jsou podmínky prostředí extrémní, v eutrofických prostředích, s vysokými koncentracemi minerálních živin, jako je fosfor, a zvláštními podmínkami pH a teploty..

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
  • 2 Morfologie
  • 3 Systematické
  • 4 Toxicita
  • 5 Odkazy

Vlastnosti obecně

Cyanobakterie jsou gram-negativní barvící bakterie, které mohou být jednobuněčné nebo tvoří kolonie s tvarem vláken, listů nebo dutých koulí..

V rámci této rozmanitosti lze pozorovat různé typy buněk:

  • Vegetativní buňky jsou buňky, které vznikají za příznivých podmínek prostředí, ve kterých dochází k fotosyntéze.
  • Akinetes, endospory produkované v obtížných podmínkách prostředí.
  • Heterocyty, buňky s tlustými stěnami, obsahující enzym dusíku, který se podílí na fixaci dusíku v anaerobním prostředí.

Cyanobakterie jsou nejjednodušší organismy, které představují cirkadiánní cykly, oscilace biologických proměnných v pravidelných intervalech času spojených s periodickými změnami prostředí během dne. Cirkadiánní hodiny v cyanobakteriích fungují z fosforylačního cyklu KaiC.

Cyanobakterie jsou distribuovány ve velké rozmanitosti suchozemského a vodního prostředí: holé skály, skály dočasně zvlhčené v pouštích, sladká voda, oceány, vlhká půda a dokonce i v antarktických skalách..

Mohou být součástí planktonu ve vodních útvarech, vytvářejí fototrofní biofilmy na exponovaných površích nebo navazují symbiotický vztah s rostlinami nebo plísněmi tvořícími lišejníky..

Některé cyanobakterie hrají v ekosystémech důležitou roli. Microcoleus vaginatus a M. vaginatus stabilizuje půdu pomocí polysacharidového pouzdra, které se váže na částice písku a absorbuje vodu.

Bakterie rodu Prochlorococcus produkují více než polovinu fotosyntézy otevřeného oceánu, což významně přispívá ke globálnímu cyklu kyslíku.

Několik druhů cyanobakterií, jako např. \ T Aphanizomenon flos-aquae a Arthrospira platensis (Spirulina), jsou sklízeny nebo pěstovány jako zdroje potravin, krmiva pro zvířata, hnojiva a zdravotnické produkty.

Morfologie

Buňky cyanobakterií mají vysoce diferencovanou buněčnou stěnu, gramnegativní typ s plazmatickou membránou a vnější membránou oddělenou periplazmatickým prostorem..

Kromě toho mají vnitřní systém tylakoidních membrán, kde se nacházejí řetězce přenosu elektronů, které zasahují do fotosyntézy a dýchání. Tyto různé membránové systémy dávají těmto bakteriím jedinečnou složitost.

Nemají bičík. Některé druhy mají mobilní vlákna zvaná hormogonie, které jim umožňují klouzat po povrchu.

Mnohobuněčné vláknité formy, jako je pohlaví Oscillatoria, jsou schopny generovat zvlněný pohyb oscilací vlákna.

Jiné druhy, které obývají vodní sloupce tvoří plynové váčky, tvořené luskem bílkovin, které jim dávají vztlak.

Hormogonie jsou tvořeny tenkými buňkami s ostrými buňkami na koncích. Tyto buňky jsou uvolňovány a mobilizovány, klíčí v místech daleko od hlavní kolonie, kde začínají nové kolonie.

Systematika

Diskuse o klasifikaci cyanobakterií na nejvyšších taxonomických úrovních byla silně diskutována. Tyto bakterie byly původně klasifikovány jako modrozelené řasy (Cyanophyta) podle botanických kódů. Tyto počáteční studie byly založeny na morfologických a fyziologických vlastnostech.

Později, v šedesátých letech, kdy byly stanoveny prokaryotické vlastnosti těchto mikroorganismů, byly cyanobakterie reklasifikovány pod bakteriologický kód.

V roce 1979 bylo navrženo 5 úseků, které odpovídají 5 řádům: sekce I = Chroococcales, oddíl II = Pleurocapsales, oddíl III = Oscillatoriales, oddíl IV = Nostocales a sekce V = Stigonematales.

Taxonomický systém cyanobakterií byl radikálně změněn zavedením elektronové mikroskopie a molekulárních a genetických metod.

Taxonomie cyanobakterií byla v posledních 50 letech posuzována téměř nepřetržitě, kdy byly vytvořeny radikálně odlišné návrhy. Diskuse o klasifikaci cyanobakterií stále pokračuje.

Poslední návrhy fylogenetických stromů pro tento kmen navrhují použití řádu: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales a Nostocales. Tyto řády jsou složeny z monophyletic rodů, složený z mnoha druhů.

Toxicita

Odhaduje se, že existuje 150 rodů cyanobakterií, které obsahují přibližně 2000 druhů, z nichž přibližně 46 má nějaký kmen produkující toxiny.

Ve vodních ekosystémech může hojnost cyanobakterií dosáhnout velmi vysokých hodnot, pokud jsou podmínky prostředí vhodné pro jejich růst, což podporuje akumulaci sekundárních metabolitů v cytoplazmě.

Když se podmínky prostředí stanou nepříznivými, přičemž se zvýší koncentrace minerálních živin, jako je fosfor, cyanobakterie zemře, což způsobí lýzu buněk a uvolnění toxinů do životního prostředí..

Byly identifikovány dva hlavní typy toxinů: hepatotoxiny a neurotoxiny. Neurotoxiny jsou produkovány hlavně druhy a kmeny rodů: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium a Cylindrospermopsis.

Neurotoxiny působí rychle a vyvolávají smrt při zástavě dýchání několik minut po požití vysokých koncentrací toxinu. Saxitoxin je paralytický neurotoxin, obsažený v příloze 1 Úmluvy o chemických zbraních.

Hepatotoxiny jsou produkovány žánry Microcystis, Anabaena, Nodularie, Oscillatoria, Nostoc a Cylindrospermopsis. Způsobují nejběžnější typ intoxikace související s cyanobakteriemi. Působí pomaleji a mohou vyvolat smrt několik hodin nebo dnů po intoxikaci.

Odkazy

  1. Dmitry A. The. (2017). Cyanobakterie: Omika a manipulace Kniha. Caister Academic Press. Moskva, Rusko. 256 pp.
  2. Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. a & J.Ohansen, J.R. (2014). Taxonomická klasifikace cyanoprokaryonů (rodů sinic) 2014 s využitím polyfázického přístupu. Preslia 86: 295-335.
  3. Gupta, R.C. Příručka toxikologie chemických bojových agentů (2009). Akademická tisková zpráva. Pp 1168.
  4. Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, H. E. Schellhorn a R. S. Gupta. (2014). Fylogenetická analýza a molekulární signatury definující monofyletickou clade heterocyklických cyanobakterií a identifikaci jejích nejbližších příbuzných. Photosynthesis Research, 122 (2): 171-185.
  5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Detekce cyanobakterií a jejich toxinů. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
  6. Přispěvatelé Wikipedie. (2018, 2. října). Cyanobakterie In Wikipedie, otevřená encyklopedie. Získáno 10:40, 12. října 2018, z en.wikipedia.org