Karakteristiske cyanobakterier, morfologi, toksicitet

4006
Egbert Haynes

Det cyanobakterier, Tidligere kendt som blågrønne alger, de er en bakteriefylum dannet af de eneste prokaryoter, der er i stand til at bruge sollys til energi og vand som en kilde til elektroner i fotosyntese (iltet fotosyntese).

Ligesom højere planter indeholder de pigmenter, der giver dem mulighed for at udføre iltet fotosyntese. Denne stamme inkluderer omkring 2000 arter i 150 slægter med en bred vifte af former og størrelser..

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

Cyanobakterier er meget gamle organismer. Mikrofossiler med stor lighed med moderne cyanobakterier er fundet i forekomster, der går tilbage til 2,1 milliarder år. Karakteristiske biomarkørmolekyler af cyanobakterier er også fundet i 2,7 og 2,5 milliarder år gamle marine aflejringer..

På grund af cyanobakteriernes evne til at producere og frigive ilt som et biprodukt af fotosyntese antages det, at dets udseende på jorden tillod ændring af atmosfæren og forårsagede en stor iltningsbegivenhed..

Forøgelsen af ​​ilt kan have forårsaget et fald i atmosfærisk metankoncentration for ca. 2,4 til 2,1 milliarder år siden, hvilket forårsager udryddelse af mange arter af anaerobe bakterier..

Nogle stammer af cyanobakterier kan producere potente toksiner i vandmiljøer. Disse toksiner er sekundære metabolitter, der frigives i miljøet, når miljøforholdene er ekstreme, i eutrofiske miljøer, med høje koncentrationer af mineralske næringsstoffer såsom fosfor og særlige betingelser for pH og temperatur..

Artikelindeks

  • 1 Generelle egenskaber
  • 2 Morfologi
  • 3 Systematisk
  • 4 Toksicitet
  • 5 Referencer

Egenskaber generel

Cyanobakterier er gramnegative farvningsbakterier, som kan være encellede eller danne kolonier i form af filamenter, ark eller hule kugler..

Inden for denne mangfoldighed kan forskellige typer celler observeres:

  • Vegetative celler er dem, der dannes under gunstige miljøforhold, hvor fotosyntese forekommer.
  • Akinetes, endosporer produceret under barske miljøforhold.
  • Heterocytter, tykvæggede celler, der indeholder enzymet nitrogenase, som er involveret i nitrogenfiksering i anaerobe miljøer.

Cyanobakterier er de enkleste organismer, der udviser cirkadiske cyklusser, svingninger af biologiske variabler med regelmæssige tidsintervaller forbundet med periodiske miljøændringer i løbet af dagen. Døgnets ur i cyanobakterier fungerer fra KaiC-fosforyleringscyklussen.

Cyanobakterier er fordelt i en stor mangfoldighed af terrestriske og vandmiljøer: nøgne klipper, midlertidigt våde klipper i ørkener, ferskvand, oceaner, fugtig jord og endda i klipper i Antarktis.

De kan udgøre en del af plankton i vandområder, danne fototrofiske biofilm på udsatte overflader eller etablere et symbiotisk forhold til planter eller lavdannende svampe..

Nogle cyanobakterier spiller en vigtig rolle i økosystemer. Microcoleus vaginatus Y M. vaginatus stabiliserer jorden ved hjælp af en polysaccharidskede, der binder til sandpartikler og absorberer vand.

Bakterier af slægten Prochlorococcus producere mere end halvdelen af ​​fotosyntese af det åbne hav, hvilket yder et vigtigt bidrag til den globale iltcyklus.

Forskellige arter af cyanobakterier, såsom Aphanizomenon flos-aquae Y Arthrospira platensis (Spirulina) høstes eller dyrkes som fødekilder, dyrefoder, gødning og sundhedsprodukter.

Morfologi

Cyanobakterielle celler har en meget differentieret, gram-negativ cellevæg med en plasmamembran og en ydre membran adskilt af et periplasmisk rum..

Derudover har de et internt system af thylakoidmembraner, hvor elektronoverførselskæderne, der er involveret i fotosyntese og respiration, ligger. Disse forskellige membransystemer giver disse bakterier en unik kompleksitet.

De har ikke flageller. Nogle arter har bevægelige filamenter kaldet hormogonia, som giver dem mulighed for at glide på overflader..

De flercellede trådformer, såsom slægten Oscillatorier, de er i stand til at generere en bølgende bevægelse gennem filamentets svingning.

Andre arter, der befinder sig i vandkolonner, danner gasblærer, dannet af en proteinkappe, som giver dem opdrift..

Hormogonia består af tynde celler med skarpe celler i enderne. Disse celler frigives og mobiliseres, spirer steder langt fra hovedkolonien, hvor nye kolonier starter..

Systematisk

Klassificeringen af ​​cyanobakterier på de højeste taksonomiske niveauer er blevet debatteret meget. Disse bakterier blev oprindeligt klassificeret som blågrønne alger (Cyanophyta) ifølge botaniske koder. Disse indledende undersøgelser var baseret på morfologiske og fysiologiske egenskaber..

Senere, i 1960'erne, da disse mikroorganismers prokaryote egenskaber blev etableret, blev cyanobakterier omklassificeret under den bakteriologiske kode.

I 1979 blev der foreslået 5 sektioner, der svarer til 5 ordrer: sektion I = Chroococcales, sektion II = Pleurocapsales, sektion III = Oscillatoriales, sektion IV = Nostocales og sektion V = Stigonematales.

Det taksonomiske system af cyanobakterier blev ændret radikalt med indførelsen af ​​elektronmikroskopi og molekylære og genetiske metoder..

Taksonomien af ​​cyanobakterier er blevet gennemgået næsten kontinuerligt i de sidste 50 år, hvor der er genereret helt forskellige forslag. Debatten om klassificering af cyanobakterier fortsætter stadig.

De seneste forslag til fylogenetiske træer til denne fylum foreslår anvendelse af ordrer: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales y Nostocales. Disse ordrer er sammensat af monofyletiske slægter, der består af mange arter.

Toksicitet

Det anslås, at der er 150 slægter af cyanobakterier, der indeholder ca. 2000 arter, hvoraf ca. 46 har en eller anden toksinproducerende stamme.

I akvatiske økosystemer kan overflod af cyanobakterier nå meget høje niveauer, når miljøforhold er passende for deres vækst, hvilket favoriserer ophobning af sekundære metabolitter i cytoplasmaet..

Når miljøforholdene bliver ugunstige med stigninger i koncentrationerne af mineralske næringsstoffer som fosfor, dør cyanobakterier, hvilket producerer cellelyse og frigivelse af toksiner i miljøet..

To hovedtyper af toksiner er blevet identificeret: hepatotoksiner og neurotoksiner. Neurotoksiner produceres hovedsageligt af arter og stammer af slægterne: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatorier, Trichodesmium Y Cylindrospermopsis.

Neurotoksiner virker hurtigt og forårsager død ved åndedrætsstop inden for få minutter efter indtagelse af høje koncentrationer af toksin. Saxitoxin er et lammende neurotoksin, der er anført i bilag 1 til konventionen om kemiske våben.

Hepatotoksiner produceres af slægterne Mikrocystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatorier, Nostoc Y Cylindrospermopsis. De forårsager den mest almindelige type forgiftning relateret til cyanobakterier. De arbejder langsommere og kan føre til døden et par timer eller dage efter forgiftning.

Referencer

  1. Dmitry A. Los. (2017). Cyanobakterier: Omics og manipulation | Bestil. Caister Academic Press. Moskva, Rusland. 256 s.
  2. Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, J.R. (2014). Taxonomisk klassificering af cyanoprokaryoter (cyanobakterielle slægter) 2014 ved hjælp af en polyfasisk tilgang. Preslia 86: 295-335.
  3. Gupta, R.C. Håndbog til toksikologi af kemiske krigsførelsesagenter. (2009). Akademisk presse. Pp 1168.
  4. Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, H. E. Schellhorn og R. S. Gupta. (2014). Fylogenetisk analyse og molekylære signaturer, der definerer en monofyletisk klade af heterocystøse cyanobakterier og identificerer dens nærmeste slægtninge. Fotosynteseforskning, 122 (2): 171-185.
  5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Påvisning af cyanobakterier og deres toksiner. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
  6. Wikipedia-bidragydere. (2018, 2. oktober). Cyanobakterier. I Wikipedia, The Free Encyclopedia. Hentet 10:40, 12. oktober 2018, fra en.wikipedia.org

Endnu ingen kommentarer