У чому особливість ціанобактерій

Особливості будови та процесів життєдіяльності ціанобактерій

Ціанобактерії – це група прокаріотичних організмів, здатна брати участь у процесах фотосинтезу.

Ціанобактерії мають риси, характерні для різних царств живих організмів. Довгий час їх відносили до нижчих рослин, але в міру розширення знань про еукаріотичні та прокаріотичні клітинні організації, синьозелені водорості (ціанобактерії) стали відносити до бактерій.

Для класифікації ціанобактерій використовують:

закономірності розвитку;
постійні морфологічні ознаки;
особливості клітинної будови;
нуклеотидна характеристика та величина геному;
особливості вуглецевого та азотного обміну і т.д.

Морфологія, життєвий цикл ціанобактерій

Ціанобактерії - це грамнегативні організми, що включають одноклітинні, багатоклітинні та колоніальні форми. У багатоклітинних форм одиницею структури є специфічна нитка – тріхом, або філамент.

Трихоми можуть бути простими, що складаються з одного ряду клітин або гілкуються. Розрізняють справжнє та хибне розгалуження.

При справжньому розгалуженні клітини нитки діляться у різних площинах, у своїй утворюються однорядні нитки з однорядними бічними гілками чи багаторядні трихоми. При помилковому розгалуженні відбувається з'єднання чи прикріплення ниток під кутом друг до друга.

Під час життєвого циклу ціанобактерії можуть формувати короткі нитки або поодинокі диференційовані клітини, що виконують різні функції:

необхідні у процесі розмноження (гормогонії, баєоцити);
для виживання у несприятливих умовах (акінети, або суперечки);
для фіксації азоту в аеробних умовах (гетероцисти)

Характерною рисою як одноклітинних, і багатоклітинних форм є здатність до ковзного руху.

Способи розмноження ціанобактерій:

бінарний поділ;
брунькування;
множинний поділ;
за допомогою уривків трихома;
гормогоніями

У клітинах ціанобактерій добре розвинена система внутрішньоцитоплазматичних мембран у вигляді тілакоїдів. Вони розташовані компоненти фотосинтетичного апарату (искл. рід Gloeobacter).

Характерна риса ціанобактерій - Здатність до безкисневого фотосинтезу. Активність I фотосистеми зберігається, тоді як II фотосистема вимикається. Як екзогенні донори електронів використовуються відновлені сполуки сірки, водень, деякі цукру, органічні кислоти.

Синтез АТФ здійснюється завдяки циклічному електронному транспорту, який пов'язаний із I фотосистемою. Здатність перемикатися з одного типу фотосинтезу на інший за зміни умов є доказом гнучкості світлового метаболізму ціанобактерій, що має важливе екологічне значення.

Більшість ціанобактерій – облігатні фототрофи. У темряві спостерігається активний ендогенний метаболізм. І тут субстратом виступає запасений раніше глікоген. Можливе одержання енергії у темряві за рахунок гліколізу. У деяких ціанобактерій виявлено здатність до хемогетеротрофного зростання.

Для побудови клітини ціанобактерії потребують мінімальної кількості неорганічних речовин:

вуглекислота;
молекулярний азот, нітратні та амонійні солі;
мінеральні солі, що служать джерелом магнію, сірки, фосфору, заліза;
вода.

Ціанобактерії виявляють азотфіксуючу активність, яка залежить від вмісту в середовищі молекулярного кисню та зв'язаного азоту.

Основні таксономічні групи ціанобактерій

Відповідно до Міжнародного кодексу номенклатури бактерій виділяють п'ять порядків ціанобактерій:

Порядок Chroococcales.Одноклітинні. Розмножуються бінарним розподілом або брунькуванням. Характерне утворення чохлів навколо клітин.
Порядок Pleurocapsales.Одноклітинні. Розмножуються множинним розподілом або бінарним та множинним розподілом по черзі.
Порядок Oscillatoriales. Багатоклітинні нитчасті. Трихоми складаються з ряду вегетативних клітин, що не гілкуються.
Порядок Nostocales.Багатоклітинні нитчасті. Трихоми складаються з ряду вегетативних клітин, зустрічаються гетероцисти та акінети, що не гілкуються.
Порядок Stigoneomatales.Ознаки, характерні для пір. Nostocales. Вегетативні клітини здатні ділитися у кількох площинах, у результаті формуються нитки із справжнім розгалуженням чи багаторядні трихоми.

Особливості ціанобактерій

Ціанобактерії ( синьо-зелені водорості , ціанопрокаріоти або ціанії ) - значна група великих бактерій, здатних до фотосинтезу, що супроводжується виділенням кисню.

Особливості ціанобактерій

На вигляд вони справді синьо-зелені… «Винник» цього забарвлення — особливий пігмент. фікоціанін, причому можливі різні відтінки синього, зеленого або жовтого.

Для одноклітинних синьо-зелених водоростей характерний кокоїдний тип будови тіла. У багатоклітинних індивідів зустрічається нитчаста, рідше різнонітчаста форма будови талому. Дуже рідко спостерігається певна тенденція до пластинчастого або об'ємного розташування клітин. У ниткоподібних колоніях плазматичний взаємозв'язок між клітинами відсутній.Вони можуть бути прикріпленими або неприкріпленими до субстрату, нерухомими або здатними до ковзного руху

Особливості клітинної будови

Як і інші бактерії, клітина прокариотична, тобто. ядра немає.

немає джгутиків та вій
мембрана потовщена клітинною стінкою;
нуклеойд з генетичною інформацією;
рибосоми;
різні гранули;
фотосинтетичний апарат - (Не хлоропласт.) - Фотосинтез може бути двох видів:

оксигенний - (Протікає в кисневих умовах) - майже повний аналог рослинного фотосинтезу - CO₂ + H₂O (донор електронів). Виділяється O_2;

аноксигенний ( хемотрофний) - ((протікає в кисневих умовах) - поглинається CO₂ але донором електронів виступає сірководень або сульфіди. Виділяється сірка.

А ще особливістю ціанобактерій є те, за рахунок чого ці бактерії називаються.ціано»- Продуктом їх фото-хемосинтезу є не глюкоза, а ціанофіциновий крохмаль.

Особливості розмноження ціанобактерій

Тільки поділом навпіл (амітоз) (іноді нерівномірно)

При настанні несприятливих умов (висушування, холод, дефіцит поживних речовин) «спецспори» - великі нерухомі суперечки з ще більш потовщеною стінкою, всередині клітин - запаси поживних речовин, можуть зберігати життєздатність протягом десятків років переживати так анаеробні умови.

Екологічне значення ціанобактерій

Вважаються одними з найдавніших – їм приписують роль утворення озонового (кисневого) шару Землі за часів Архея.

Поширені буквально всюди.

Особливість ціанобактерій непарзитичний тип існування. Є вільноживучі, дуже багато симбіонтів.

Синьо-зелені водорості – важливі компоненти морського фітопланктону.

«Цвітіння води» у водоймах та акваріумах – результат розмноження ціанобактерій.

Азотфіксація. Атмосфера Землі на 78% складається з азоту, але здатність до його фіксації виявлена лише у прокаріотів, а серед водоростей виключно у ціанофіт. Синьо-зелені водорості – унікальні організми, які здатні до фіксації як вуглекислого газу, так і атмосферного азоту.

Біологічна фіксація атмосферного азоту є одним із важливих факторів підвищення ґрунтової родючості.