Karakteristieke cyanobacteriën, morfologie, systematiek, toxiciteit

de cyanobacteriën, voorheen bekend als blauwgroene algen, zijn een phylum van bacteriën gevormd door de enige prokaryoten die zonlicht als energie en water kunnen gebruiken als een bron van elektronen in fotosynthese (oxygenische fotosynthese).

Omdat de bovenste planten pigmenten bevatten die hen toelaten geoxygeneerde fotosynthese uit te voeren. Dit phylum bevat ongeveer 2000 soorten in 150 geslachten, met een breed scala aan vormen en grootten.

Cyanobacteriën zijn zeer oude organismen. Microfossielen zijn gevonden met grote gelijkenis met moderne cyanobacteriën in afzettingen die teruggaan tot 2,1 miljard jaar. Biomerker moleculen die kenmerkend zijn voor cyanobacteriën zijn ook gevonden in mariene afzettingen van 2700 en 2500 miljoen jaar.

Vanwege het vermogen van cyanobacteriën om zuurstof te produceren en af ​​te geven als een bijproduct van fotosynthese, wordt aangenomen dat hun verschijning op aarde de modificatie van de atmosfeer mogelijk maakte, wat een grote gebeurtenis van oxygenatie veroorzaakte.

De toename van zuurstof heeft mogelijk een afname van de concentratie van atmosferisch methaan rond 2400 tot 2100 miljoen jaar geleden veroorzaakt, waardoor vele soorten anaerobe bacteriën zijn uitgestorven..

Sommige soorten cyanobacteriën kunnen krachtige toxines produceren in aquatische omgevingen. Deze toxines zijn secundaire metabolieten die vrijkomen in de omgeving wanneer de omgevingsomstandigheden extreem zijn, in eutrofische omgevingen, met hoge concentraties van minerale voedingsstoffen zoals fosfor en bepaalde pH- en temperatuuromstandigheden..

index

• 1 Algemene kenmerken
• 2 Morfologie
• 3 Systematisch
• 4 Toxiciteit
• 5 Referenties

features algemeen

Cyanobacteriën zijn gramnegatieve kleuringbacteriën, die eencellig kunnen zijn of kolonies vormen met de vorm van filamenten, vellen of holle bollen.

Binnen deze diversiteit kunnen verschillende soorten cellen worden waargenomen:

• De vegetatieve cellen zijn cellen die worden gevormd onder gunstige omgevingscondities, waarin fotosynthese plaatsvindt.
• De akinetes, endosporen geproduceerd in moeilijke omgevingscondities.
• Heterocyten, dikwandige cellen, die het stikstofase-enzym bevatten, dat betrokken is bij stikstofbinding in anaerobe omgevingen.

Cyanobacteriën zijn de eenvoudigste organismen die circadiane cycli vertonen, oscillaties van biologische variabelen op regelmatige tijdstippen in verband met periodieke veranderingen in de omgeving gedurende de dag. De circadiane klok in cyanobacteriën werkt vanuit de fosforyleringscyclus van KaiC.

Cyanobacteriën worden gedistribueerd in een grote verscheidenheid aan terrestrische en aquatische omgevingen: kale rotsen, rotsen die tijdelijk zijn bevochtigd in woestijnen, zoet water, oceanen, vochtige grond en zelfs in Antarctische rotsen..

Ze kunnen deel uitmaken van het plankton in waterlichamen, fototrofe biofilms vormen op blootgestelde oppervlakken of een symbiotische relatie aangaan met planten of schimmels die korstmossen vormen..

Sommige cyanobacteriën spelen een belangrijke rol in ecosystemen. Microcoleus vaginatus en M. vaginatus stabiliseert de grond met behulp van een polysaccharide-omhulsel dat hecht aan zanddeeltjes en water absorbeert.

De bacteriën van het geslacht Prochlorococcus produceer meer dan de helft van de fotosynthese van de open oceaan en lever een belangrijke bijdrage aan de wereldwijde zuurstofcyclus.

Verschillende soorten cyanobacteriën, zoals Aphanizomenon flos-aquae en Arthrospira platensis (Spirulina), worden geoogst of gekweekt als voedselbronnen, diervoeders, meststoffen en gezondheidsproducten.

morfologie

Cellen van cyanobacteriën hebben een sterk gedifferentieerde celwand, gram-negatief type met plasmamembraan en buitenmembraan gescheiden door een periplasmatische ruimte.

Bovendien hebben ze een intern systeem van thylakoïde membranen waarin de elektronenoverdrachtsketens die tussenkomen in fotosynthese en ademhaling verblijven. Deze verschillende membraansystemen geven deze bacteriën een unieke complexiteit.

Ze hebben geen flagellen. Sommige soorten hebben mobiele filamenten, hormogonieën genaamd, waarmee ze op oppervlakken kunnen glijden.

Meercellige filamenteuze vormen, zoals geslacht Oscillatoria, zijn in staat om een ​​golvende beweging te genereren door de oscillatie van de gloeidraad.

Andere soorten die waterkolommen bewonen, vormen gasblaasjes, gevormd door een groep eiwitten, die ze drijfvermogen geven.

Hormogonias zijn opgebouwd uit dunne cellen met aan de uiteinden scherpe cellen. Deze cellen worden vrijgegeven en gemobiliseerd, ontspruitend op plaatsen ver van de hoofdkolonie, waar nieuwe kolonies beginnen.

systematiek

De classificatie van cyanobacteriën op het hoogste taxonomische niveau is sterk besproken. Deze bacteriën werden aanvankelijk geclassificeerd als blauwgroene algen (Cyanophyta), volgens de botanische codes. Deze eerste onderzoeken waren gebaseerd op morfologische en fysiologische kenmerken.

Later, in de jaren zestig, toen de prokaryotische kenmerken van deze micro-organismen werden vastgesteld, werden de cyanobacteriën opnieuw ingedeeld onder de bacteriologische code.

I = Chroococcales deel, deel II = Pleurocapsales, deel III = Oscillatoriales sectie IV en Paragraaf V = Nostocales = stigonematales: In 1979 vijf secties die overeenkomen met vijf orden voorgestelde.

Het taxonomische systeem van cyanobacteriën werd radicaal veranderd met de introductie van elektronenmicroscopie en moleculaire en genetische methoden.

De taxonomie van cyanobacteriën is bijna continu geëvalueerd in de afgelopen 50 jaar, waarin radicaal verschillende voorstellen zijn gegenereerd. Het debat over de classificatie van cyanobacteriën gaat nog steeds door.

De laatste voorstellen van fylogenetische bomen voor deze rand te stellen het gebruik van de orders: Gloeobacterales, synechococcales, Oscillatoriales, Chroococcales, Pleurocapsales, Spirulinales, Rubidibacter / Halothece, Chroococcidiopsidales en Nostocales. Deze orden zijn samengesteld uit monofyletische geslachten, samengesteld uit vele soorten.

toxiciteit

Er wordt geschat dat er 150 geslachten cyanobacteriën zijn die ongeveer 2000 soorten bevatten, waarvan er ongeveer 46 enige toxine-producerende stam hebben..

In aquatische ecosystemen kan de abundantie van cyanobacteriën zeer hoge niveaus bereiken wanneer omgevingscondities geschikt zijn voor hun groei, wat de accumulatie van secundaire metabolieten in het cytoplasma begunstigt.

Wanneer de omgevingsomstandigheden ongunstig worden, met toenemende concentraties van minerale voedingsstoffen zoals fosfor, sterven de cyanobacteriën, waardoor cellysis en de afgifte van toxines in het milieu plaatsvindt.

Er zijn twee hoofdtypen toxines geïdentificeerd: hepatotoxinen en neurotoxinen. De neurotoxinen worden voornamelijk geproduceerd door soorten en stammen van de geslachten: Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, Trichodesmium en Cylindrospermopsis.

De neurotoxinen werken snel en veroorzaken de dood door ademstilstand een paar minuten na inname van hoge concentraties toxine. Saxitoxine is een paralytisch neurotoxine, opgenomen in bijlage 1 bij het Verdrag inzake chemische wapens.

Hepatotoxinen worden geproduceerd door de genres Microcystis, Anabaena, Nodularia, Oscillatoria, Nostoc en Cylindrospermopsis. Ze veroorzaken het meest voorkomende type intoxicatie gerelateerd aan cyanobacteriën. Ze handelen langzamer en kunnen de dood een paar uur of dagen na de intoxicatie veroorzaken.

referenties

1. Dmitry A. The. (2017). Cyanobacteriën: omica en manipulatie | Book. Caister Academic Press. Moskou, Rusland. 256 pp.
2. Komárek, J., Kaštovský, J., Mareš, J. and & JOhansen, J.R. (2014). Taxonomische classificatie van cyanoprokaryoten (cyanobacteriële genera) 2014, met behulp van een polyfasische benadering. Preslia 86: 295-335.
3. Gupta, R.C. Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents (2009). Academische pers. Pp 1168.
4. Howard-Azzeh, M., L. Shamseer, H.E. Schellhorn en R. S. Gupta. (2014). Fylogenetische analyse en moleculaire signaturen die een monofyletische clade van heterocysteuze cyanobacteriën definiëren en de naaste verwanten identificeren. Photosynthesis Research, 122 (2): 171-185.
5. Roset J, Aguayo S, Muñoz MJ. (2001). Detectie van cyanobacteriën en hun toxinen. Journal of Toxicology, 18: 65-71.
6. Bijdragers van Wikipedia. (2018, 2 oktober). Cyanobacteriën. in Wikipedia, de gratis encyclopedie. Opgeruimd 10:40, 12 oktober 2018, op en.wikipedia.org