Charakterystyczne sinice, morfologia, toksyczność

790
Jonah Lester

Plik cyjanobakteria, Dawniej znane jako niebieskozielone algi, są gromadą bakterii utworzoną przez jedyne prokarioty zdolne do wykorzystywania światła słonecznego jako źródła energii i wody jako źródła elektronów w fotosyntezie (fotosynteza tlenowa).

Podobnie jak rośliny wyższe zawierają pigmenty, które pozwalają im na przeprowadzenie fotosyntezy natlenionej. Ta gromada obejmuje około 2000 gatunków w 150 rodzajach, o szerokiej gamie kształtów i rozmiarów..

Oscillatoria sp. Autor: Wiedehopf20 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], źródło Wikimedia Commons

Sinice to bardzo stare organizmy. Mikroskamieniałości o dużym podobieństwie do współczesnych cyjanobakterii znaleziono w osadach sprzed 2,1 miliarda lat. Charakterystyczne cząsteczki biomarkerów sinic znaleziono również w osadach morskich liczących 2,7 i 2,5 miliarda lat..

Ze względu na zdolność cyjanobakterii do wytwarzania i uwalniania tlenu jako produktu ubocznego fotosyntezy uważa się, że ich pojawienie się na Ziemi pozwoliło na modyfikację atmosfery, powodując duże zdarzenie natleniające..

Wzrost zawartości tlenu mógł spowodować spadek stężenia metanu w atmosferze około 2,4 do 2,1 miliarda lat temu, powodując wyginięcie wielu gatunków bakterii beztlenowych..

Niektóre szczepy gatunków cyjanobakterii mogą wytwarzać silne toksyny w środowisku wodnym. Te toksyny są wtórnymi metabolitami, które są uwalniane do środowiska w ekstremalnych warunkach środowiskowych, w środowiskach eutroficznych, przy wysokich stężeniach mineralnych składników odżywczych, takich jak fosfor, oraz w określonych warunkach pH i temperatury..

Indeks artykułów

  • 1 Charakterystyka ogólna
  • 2 Morfologia
  • 3 Systematyczne
  • 4 Toksyczność
  • 5 Referencje

Charakterystyka generał

Sinice to bakterie barwiące Gram-ujemne, które mogą być jednokomórkowe lub tworzyć kolonie w kształcie włókienek, płatków lub pustych kulek..

W ramach tej różnorodności można zaobserwować różne typy komórek:

  • Komórki wegetatywne to takie, które powstają w sprzyjających warunkach środowiskowych, w których zachodzi fotosynteza.
  • Akinetes, przetrwalniki produkowane w trudnych warunkach środowiskowych.
  • Heterocyty, grubościenne komórki, które zawierają enzym azotazę, który bierze udział w wiązaniu azotu w środowiskach beztlenowych.

Sinice to najprostsze organizmy, które wykazują cykle dobowe, oscylacje zmiennych biologicznych w regularnych odstępach czasu, związane z okresowymi zmianami środowiskowymi w ciągu dnia. Zegar okołodobowy u sinic działa na podstawie cyklu fosforylacji KaiC.

Sinice występują w bardzo różnorodnych środowiskach lądowych i wodnych: nagie skały, tymczasowo mokre skały na pustyniach, słodka woda, oceany, wilgotna gleba, a nawet w skałach Antarktydy.

Mogą tworzyć część planktonu w zbiornikach wodnych, tworzyć fototroficzne biofilmy na odsłoniętych powierzchniach lub tworzyć symbiotyczny związek z roślinami lub grzybami tworzącymi porosty..

Niektóre sinice odgrywają ważną rolę w ekosystemach. Microcoleus vaginatus Y M. vaginatus stabilizuje glebę za pomocą osłony polisacharydowej, która wiąże cząsteczki piasku i pochłania wodę.

Bakterie z rodzaju Prochlorococcus wytwarzają ponad połowę fotosyntezy otwartego oceanu, wnosząc istotny wkład w globalny cykl tlenowy.

Różne gatunki cyjanobakterii, np Aphanizomenon flos-aquae Y Arthrospira platensis (Spirulina), są zbierane lub uprawiane jako źródło żywności, pasza dla zwierząt, nawozy i produkty zdrowotne.

Morfologia

Komórki sinic mają wysoce zróżnicowaną, gram-ujemną ścianę komórkową z błoną plazmatyczną i zewnętrzną błoną oddzieloną przestrzenią peryplazmatyczną..

Ponadto mają wewnętrzny układ błon tylakoidów, w których znajdują się łańcuchy przenoszenia elektronów zaangażowane w fotosyntezę i oddychanie. Te różne systemy membranowe nadają tym bakteriom wyjątkową złożoność.

Nie mają wici. Niektóre gatunki mają ruchome włókna zwane hormogonią, które pozwalają im ślizgać się po powierzchniach..

Formy wielokomórkowe nitkowate, takie jak rodzaj Oscylatoria, są zdolne do generowania falującego ruchu poprzez oscylacje włókna.

Inne gatunki zamieszkujące kolumny wody tworzą pęcherzyki gazu, utworzone przez otoczkę białkową, która nadaje im pływalność..

Hormogonia składa się z cienkich komórek z ostrymi komórkami na końcach. Komórki te są uwalniane i mobilizowane, kiełkując w miejscach oddalonych od głównej kolonii, gdzie zaczynają się nowe kolonie..

Systematyczny

Gorąco dyskutowano o klasyfikacji sinic na najwyższych poziomach taksonomicznych. Bakterie te zostały początkowo sklasyfikowane jako sinice (Cyanophyta), zgodnie z kodami botanicznymi. Te wstępne badania opierały się na cechach morfologicznych i fizjologicznych..

Później, w latach sześćdziesiątych XX wieku, kiedy ustalono cechy prokariotyczne tych mikroorganizmów, cyjanobakterie zostały przeklasyfikowane do kodu bakteriologicznego.

W 1979 roku zaproponowano 5 przekrojów odpowiadających 5 rzędom: sekcja I = Chroococcales, sekcja II = Pleurocapsales, sekcja III = Oscillatoriales, sekcja IV = Nostocales i sekcja V = Stigonematales.

System taksonomiczny sinic uległ radykalnej zmianie wraz z wprowadzeniem mikroskopii elektronowej oraz metod molekularnych i genetycznych..

Taksonomia sinic była poddawana przeglądowi niemal nieprzerwanie w ciągu ostatnich 50 lat, w trakcie których wygenerowano radykalnie różne propozycje. Nadal trwa debata na temat klasyfikacji sinic.

Najnowsze propozycje drzew filogenetycznych dla tej gromady proponują użycie rzędów: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales y Nostocales. Rzędy te składają się z rodzajów monofiletycznych, złożonych z wielu gatunków.

Toksyczność

Szacuje się, że istnieje 150 rodzajów cyjanobakterii zawierających około 2000 gatunków, z których około 46 ma szczepy wytwarzające toksyny.

W ekosystemach wodnych liczebność sinic może osiągnąć bardzo wysoki poziom, gdy warunki środowiskowe są odpowiednie dla ich wzrostu, co sprzyja gromadzeniu się wtórnych metabolitów w cytoplazmie..

Gdy warunki środowiskowe stają się niekorzystne, wraz ze wzrostem stężenia mineralnych składników odżywczych, takich jak fosfor, giną cyjanobakterie, powodując lizę komórek i uwalnianie toksyn do środowiska..

Zidentyfikowano dwa główne typy toksyn: hepatotoksyny i neurotoksyny. Neurotoksyny są wytwarzane głównie przez gatunki i szczepy z rodzajów: Anabaena, Aphanizomenon, Oscylatoria, Trichodesmium Y Cylindrospermopsis.

Neurotoksyny działają szybko, powodując śmierć z powodu zatrzymania oddechu w ciągu kilku minut po spożyciu wysokich stężeń toksyny. Saksytoksyna jest paraliżującą neurotoksyną, wymienioną w załączniku 1 do Konwencji o zakazie broni chemicznej.

Hepatotoksyny są wytwarzane przez rodzaje Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscylatoria, Nostoc Y Cylindrospermopsis. Powodują najczęściej występujące zatrucia związane z sinicami. Działają wolniej i mogą doprowadzić do śmierci kilka godzin lub dni po zatruciu.

Bibliografia

  1. Dmitry A. Los. (2017). Sinice: omiki i manipulacje | Książka. Caister Academic Press. Moskwa, Rosja. 256 stron.
  2. Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, J.R. (2014). Klasyfikacja taksonomiczna cyjanoprokariontów (rodzajów cyjanobakterii) 2014 przy zastosowaniu podejścia wielofazowego. Preslia 86: 295–335.
  3. Gupta, R.C. Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. (2009). Academic Press. Pp 1168.
  4. Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, H. E. Schellhorn i R. S. Gupta. (2014). Analiza filogenetyczna i sygnatury molekularne definiujące monofiletyczny klad heterocystycznych cyjanobakterii i identyfikujące jego najbliższych krewnych. Photynthesis Research, 122 (2): 171–185.
  5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Wykrywanie sinic i ich toksyn. Journal of Toxicology, 18: 65–71.
  6. Współtwórcy Wikipedii. (2018, 2 października). Cyjanobakteria. W Wikipedia, wolna encyklopedia. Pobrano 10:40, 12 października 2018, z en.wikipedia.org

Jeszcze bez komentarzy