Charakteristické sinice, morfologie, toxicita

1731
Anthony Golden

The sinice, Dříve známé jako modrozelené řasy, jsou kmenem bakterií tvořených jedinými prokaryoty schopnými využívat sluneční světlo pro energii a vodu jako zdroj elektronů ve fotosyntéze (kyslíková fotosyntéza).

Stejně jako vyšší rostliny obsahují pigmenty, které jim umožňují provádět okysličenou fotosyntézu. Tento kmen zahrnuje přibližně 2 000 druhů ve 150 rodech se širokou škálou tvarů a velikostí..

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

Sinice jsou velmi staré organismy. Mikrofosílie s velkou podobností s moderními sinicemi byly nalezeny v ložiscích starých 2,1 miliardy let. Charakteristické molekuly biomarkerů sinic byly také nalezeny v mořských ložiscích starých 2,7 a 2,5 miliardy let..

Vzhledem ke schopnosti sinic produkovat a uvolňovat kyslík jako vedlejší produkt fotosyntézy se předpokládá, že jeho vzhled na Zemi umožnil modifikaci atmosféry, což způsobilo velkou událost okysličení..

Zvýšení kyslíku mohlo způsobit pokles koncentrace metanu v atmosféře přibližně před 2,4 až 2,1 miliardami let, což způsobilo vyhynutí mnoha druhů anaerobních bakterií..

Některé kmeny druhů sinic mohou ve vodním prostředí produkovat silné toxiny. Tyto toxiny jsou sekundární metabolity, které se uvolňují do prostředí, když jsou podmínky prostředí extrémní, v eutrofním prostředí, s vysokou koncentrací minerálních živin, jako je fosfor, a za určitých podmínek pH a teploty..

Rejstřík článků

  • 1 Obecná charakteristika
  • 2 Morfologie
  • 3 Systematické
  • 4 Toxicita
  • 5 Reference

Vlastnosti Všeobecné

Sinice jsou gramnegativní barvicí bakterie, které mohou být jednobuněčné nebo mohou tvořit kolonie ve tvaru vláken, listů nebo dutých kuliček..

V rámci této rozmanitosti lze pozorovat různé typy buněk:

  • Vegetativní buňky jsou buňky, které se tvoří za příznivých podmínek prostředí, ve kterých dochází k fotosyntéze.
  • Akinetes, endospory vyrobené za drsných podmínek prostředí.
  • Heterocyty, silnostěnné buňky, které obsahují enzym dusičnan, který se podílí na fixaci dusíku v anaerobním prostředí.

Sinice jsou nejjednodušší organismy, které vykazují cirkadiánní cykly, oscilace biologických proměnných v pravidelných časových intervalech spojené s periodickými změnami prostředí během dne. Cirkadiánní hodiny v sinicích fungují z cyklu fosforylace KaiC.

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

Mohou tvořit součást planktonu ve vodních útvarech, vytvářet fototrofní biofilmy na exponovaných površích nebo vytvářet symbiotický vztah s rostlinami nebo lišejníky..

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

Bakterie rodu Prochlorococcus produkují více než polovinu fotosyntézy otevřeného oceánu a významně tak přispívají ke globálnímu kyslíkovému cyklu.

Různé druhy sinic, jako např Aphanizomenon flos-aquae Y Arthrospira platensis (Spirulina) se sklízejí nebo pěstují jako zdroje potravy, krmivo pro zvířata, hnojiva a zdravotní produkty.

Morfologie

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

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

Nemají bičíky. Některé druhy mají pohyblivá vlákna zvaná hormonogonie, která jim umožňují klouzat po povrchu..

Mnohobuněčné vláknité formy, jako je rod Oscilátor, jsou schopné generovat zvlněný pohyb oscilací vlákna.

Jiné druhy, které obývají sloupce vody, tvoří plynové vezikuly tvořené proteinovým obalem, který jim dodává vztlak..

Hormogonii tvoří tenké buňky s ostrými buňkami na koncích. Tyto buňky se uvolňují a mobilizují, klíčí na místech daleko od hlavní kolonie, kde začínají nové kolonie..

Systematický

O klasifikaci sinic na nejvyšších taxonomických úrovních se vedla živá debata. Tyto bakterie byly původně podle botanických kódů klasifikovány jako modrozelené řasy (Cyanophyta). Tyto počáteční studie byly založeny na morfologických a fyziologických charakteristikách..

Později, v 60. letech, kdy byly prokázány prokaryotické vlastnosti těchto mikroorganismů, byly sinice překlasifikovány pod bakteriologický kód.

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

Taxonomický systém sinic se radikálně změnil zavedením elektronové mikroskopie a molekulárních a genetických metod..

Taxonomie sinic byla přezkoumávána téměř nepřetržitě za posledních 50 let, kdy byly předloženy radikálně odlišné návrhy. Diskuse o klasifikaci sinic stále pokračuje.

Nejnovější návrhy fylogenetických stromů pro tento kmen navrhují použití řádů: Gloeobacterales, Synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales y Nostocales. Tyto řády jsou složeny z monofyletických rodů složených z mnoha druhů.

Toxicita

Odhaduje se, že existuje 150 rodů sinic obsahujících přibližně 2 000 druhů, z nichž asi 46 má nějaký kmen produkující toxiny.

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

Když se podmínky prostředí stanou nepříznivými, dojde ke zvýšení koncentrací minerálních živin, jako je fosfor, sinice, které způsobí buněčnou lýzu 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, Oscilátor, Trichodesmium Y Cylindrospermopsis.

Neurotoxiny působí rychle a způsobují smrt při zástavě dýchání během několika minut po požití vysokých koncentrací toxinu. Saxitoxin je paralyzující neurotoxin uvedený v příloze 1 Úmluvy o chemických zbraních.

Hepatotoxiny jsou produkovány rody Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscilátor, Nostoc Y Cylindrospermopsis. Způsobují nejběžnější typ otravy související s sinicemi. Pracují pomaleji a několik hodin nebo dní po otravě mohou vést ke smrti.

Reference

  1. Dmitrij A. Los. (2017). Sinice: Omics a manipulace Rezervovat. Caister Academic Press. Moskva, Rusko. 256 stran.
  2. Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. Y & JOhansen, J.R. (2014). Taxonomická klasifikace kyanoprokaryot (rodů sinic) 2014 pomocí polyfázického přístupu. Preslia 86: 295-335.
  3. Gupta, R.C. Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. (2009). Akademický tisk. 1168.
  4. Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, H. E. Schellhorn a R. S. Gupta. (2014). Fylogenetická analýza a molekulární podpisy definující monofyletickou třídu heterocystových sinic a identifikující její nejbližší příbuzné. Fotosyntéza Research, 122 (2): 171-185.
  5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Detekce sinic a jejich toxinů. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
  6. Přispěvatelé z Wikipedie. (2018, 2. října). Sinice. v Wikipedia, The Free Encyclopedia. Citováno 10:40, 12. října 2018, z en.wikipedia.org

Zatím žádné komentáře