Cianobakterije

Kultura cianobakterij

Kaj so cianobakterije?

The cianobakterije, Preden so znani kot modre ali modro zelene alge, so rob bakterij, ki jih tvorijo edini prokarioti, ki lahko uporabljajo sončno svetlobo, kot sta energija in voda kot vir elektronov v fotosintezi (kisikalna fotosinteza)).

Tako kot zgornje rastline vsebujejo pigmente, ki jim omogočajo, da izvajajo kisikovo fotosintezo. Ta rob vključuje približno 2.000 vrst v 150 rodovih, s široko paleto oblik in velikosti.

Cianobakterije so zelo stari organizmi. Mikrofosili so bili z veliko podobnostjo s sodobnimi cianobakterijami v nahajališčih iz pred dvema letoma.100 milijonov let.

Najdene so bile tudi značilnosti cianobakterij biomarkerjev v morskih nahajališčih.700 in 2.500 milijonov let.

Zaradi sposobnosti cianobakterij proizvodnje in sproščanja kisika kot stranskega produkta fotosinteze se verjame, da je njen videz na Zemlji omogočil spreminjanje atmosfere, kar je povzročilo velik dogodek oksigenacije.

Povečanje kisika bi lahko povzročilo zmanjšanje koncentracije atmosferskega metana približno 2.400 do 2.100 milijonov let, kar povzroča izumrtje številnih vrst anaerobnih bakterij.

Nekateri sevi vrst cianobakterij lahko proizvajajo močne toksine v vodnih okoljih.

Ti toksini so sekundarni presnovki, ki se sproščajo v okolje, ko so okoljski pogoji ekstremni, v evtrofnih okoljih z visokimi koncentracijami mineralnih hranil, kot je fosfor, in posebnimi pogoji pH in temperature.

Značilnosti cianobakterij

- So bakterije gram -negativnega obarvanja, ki so lahko enocelične ali oblikujejo kolonije v obliki nitk, listov ali votlih kroglic.

- V tej raznolikosti lahko opazimo različne vrste celic:

• Vegetativne celice so tiste, ki tvorijo v ugodnih okoljskih pogojih, v katerih se pojavlja fotosinteza.
• Akinetes, endospore, proizvedene v težkih okoljskih razmerah.
• Heterociti, debele stenske celice, ki vsebujejo encim nitrogenaze, ki posega v fiksacijo dušika v anaerobnih okoljih.

Vam lahko služi: psihofili

- Cianobakterije so najpreprostejši organizmi, ki imajo cirkadiane cikle, nihanja bioloških spremenljivk v rednih časovnih presledkih, povezanih s periodičnimi spremembami okolja čez dan. Cirkadijska ura v cianobakteriji deluje iz cikla fosforilacije Kaic.

- Razdeljeni so v veliki raznolikosti zemeljskega in vodnega okolja: gole kamnine, kamnine, začasno navlažene v puščavah, sladki vodi, oceanih, mokrih tleh in celo v antarktičnih kamninah.

- Lahko so del planktona v vodnih telesih, tvorijo fototrofične biofilme na izpostavljenih površinah ali vzpostavijo simbiotični odnos z rastlinami ali gobami, ki tvorijo lišaje.

- Nekatere cianobakterije igrajo pomembno vlogo v ekosistemih. Mikrokolej vaginatus in M. Vaginatus Tla stabilizirajo s polisaharidnim ovojem, ki se veže na delce peska in absorbira vodo.

- Bakterije žanra Prochlorococcus Pripravite več kot polovico fotosinteze odprtega oceana, s čimer prispevate k globalnemu ciklu kisika.

- Več vrst cianobakterij, kot je Afanizomenon flos-aquae in Arthrospira Platensis (Spirulina) se pobirajo ali gojijo kot viri hrane, živalske hrane, gnojila in zdravstvenih izdelkov.

Morfologija

- Celice cianobakterij imajo zelo diferencirano celično steno, gram -negativno tip, s plazemsko membrano in zunanjo membrano, ločeno s perplapsmičnim prostorom.

- Imajo notranji sistem tilakoidnih membran, v katerem prebivajo verige prenosa elektronov, ki sodelujejo v fotosintezi in dihanju. Ti različni membranski sistemi dajejo tem bakterijam edinstveno zapletenost.

- Nimajo flagela. Nekatere vrste imajo mobilne filamente, imenovane hormogonian, ki jim omogočajo, da drsijo po površinah.

Vam lahko služi: chytridiomycota: kaj je, značilnosti, življenjski cikel, habitat

- Večcelične oblike nitastih, kot je spol Nihajno, Lahko ustvarijo valovito gibanje skozi nihanje nitke.

- Druge vrste, ki naseljujejo vodne stebre, tvorijo plinske vezikle, ki jih tvori beljakovinski ovoj, ki jim omogočajo plovnost.

- Hormagonije tvorijo tanke celice z ostrimi celicami na koncih. Te celice se sprostijo in mobilizirajo, podajajo se v krajih, ki so daleč od glavne kolonije, kjer se začnejo nove kolonije.

Sistematično

O razvrstitvi cianobakterij na najvišjih taksonomskih ravneh je bilo močno razpravljalo. Te bakterije so bile sprva razvrščene kot zelene alge-Azule (cyanophyta), glede na botanične kode.

Te začetne študije so temeljile na morfoloških in fizioloških značilnostih.

Kasneje, v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so bile vzpostavljene prokariotske značilnosti teh mikroorganizmov, so bile cianobakterije prerazvrščene pod bakteriološkim kodeksom.

Leta 1979 je bilo predlaganih 5 razdelkov, ki ustrezajo 5 naročilom: oddelek I = chroococcal, oddelek II = pleurocapsales, oddelek III = oscilatorijski, oddelek IV = nostokal in odsek V = stigonematals.

Taksonomski sistem cianobakterij je bil korenito spremenjen z uvedbo elektronske mikroskopije in molekularne in genetske metode.

Taksonomija cianobakterij je bila v zadnjih 50 letih skoraj neprekinjeno pregledana, v katerem so bili ustvarjeni radikalno različni predlogi. Razprava o klasifikaciji cianobakterij se še vedno nadaljuje.

Najnovejši predlogi za filogenetska drevesa za ta rob predlagajo uporabo vrst: Gloeobacterilals, Synechococcal, Oscillatorial, Chroococcal, Pleurocapsales, Duhovniki, Rubidibacter/Halotece, Chroococcidepsidal in Nostocal. Ta naročila so sestavljena iz enofiletičnih žanrov, spojin številnih vrst.

Strupenost

Ocenjujejo, da obstaja 150 žanrov cianobakterij, ki vsebujejo približno 2.000 vrst, od katerih ima približno 46 nekaj seva, ki proizvaja toksina.

Lahko vam služi: gram pozitivne bakterije: značilnosti, struktura, bolezni

V vodnih ekosistemih lahko številčnost cianobakterij doseže zelo visoke ravni, kadar so okoljski pogoji primerni za rast, kar je naklonjeno kopičenju sekundarnih presnovkov v citoplazmi.

Ko okoljski pogoji postanejo neugodni, s povečanjem koncentracij mineralnih hranilnih snovi, kot so fosfor, cianobakterije, ki proizvajajo celično lizo in sproščanje toksinov na sredini.

Ugotovljeni sta bili dve glavni vrsti toksinov: hepatotoksini in nevrotoksini.  Nevrotoksini nastajajo predvsem z vrstami in rodovi: Anabaena, Afanizomenon, Nihajno, Trichodesmium in CylindrosperMopsis.

Nevrotoksini delujejo hitro, kar nekaj minut od vnosa koncentracije toksina povzroči respiratorno aretacijo. Saksitoksin je paraliziran nevrotoksin, ki je vključen v Prilogo 1 konvencije o kemičnem orožju.

Hepatotoksine proizvajajo z žanri Mikrocisti, Anabaena, Nodularia, Nihajno, Nostoc in CylindrosperMopsis. 

Povzročajo najpogostejšo vrsto zastrupitve, povezane s cianobakterijami. Delujejo počasneje in lahko sprožijo smrt nekaj ur ali dni po zastrupitvi.

Vrste cianobakterij

Lahko poimenujemo nekaj vrst cianobakterij, med katerimi izpostavimo proizvajalce hepatotoksinov in nevrotoksinov, poleg zgoraj omenjenih:

- Aeruginosa mikrocistis

- Anabaena spiroidi

- Cylindrospermopsis raciborskii

- Rashidopsis curvata

- Sredozemlje

- PlankTolyngbya contotor

- Anabanesis Circularis 

- Synechococcus

- Arthrospira Plansis

- Spumigena nodularia

Reference

1. Dmitrij a. The. (2017). Cianobakterije: omiki in manipulacija | Knjiga. Caister Academic Press. Moskva, Rusija.
2. Gupta, r.C. Priročnik za toksikologijo kemičnih vojn. (2009). Akademski tisk. 
3. Roset J, Aguayo S, Muñoz M.J. (2001). Zaznavanje cianobakterij in njihovi toksini. Toksikološka revija.
4. Wikipedia sodelavci (2018). Cianobakterije. V Wikipedia, brezplačna enciklopedija. Pridobljeno 10:40, 12. oktobra 2018, od in.Wikipedija.org