Прогулка в мир бактерий и цианобактерий

Цианобактерии

Цианобактерии, или сине-зеленые водоросли (лат. Cyanobacteria) – обширная группа грамотрицательных бактерий крупных размеров, отличительной особенностью которых является способность к фотосинтезу. Цианобактерии – это наиболее сложно устроенные и дифференцированные прокариоты.

Так как эти организмы по своей физиологии имеют много общих черт с эукариотическими водоростями, то согласно некоторым классификациям, цианобактерии рассматриваются в составе растений как сине-зеленые водоросли.

В настоящее время в альгологии известно более 150 родов и около 1000 видов цианобактерий, бактериологи насчитывают около 400 штаммов.

Редкие виды обладают токсичностью и условно-патогенны для человека. Сине-зеленые водоросли основные элементы, вызывающие «цветение» воды, что приводит к массовой гибели рыб, отравлениям животных и людей.

Для некоторых видов характерна редкая комбинация свойств: способность к фотосинтезу и одновременно фиксации азота из атмосферного воздуха.

Строение. В строении цианобактерий имеются характерные особенности. Эти организмы отличаются разнообразной морфологией. Общее в структуре любого вида сине-зеленых водоростей – это слизистая оболочка (гликокаликс из пептидогликанов) и отсутствие жгутиков.

Слизистую оболочку покрывает наружная мембрана. Размеры клеток цианобактерий могут быть от 1 мкм до 100 мкм.

Цвет разных видов меняется от салатового до темно-синего в связи со способностью изменять соотношение фотосинтетических пигментов в клетке соответственно спектральному составу света.

Цианобактерии – одноклеточные организмы, могут формировать колонии, известны нитчатые формы. Размножение осуществляется посредством бинарного деления, возможно множественное деление. Продолжительность жизненного цикла при благоприятных условиях составляет 6-12 часов.

Внутреннее строение. В клетке каждого организма имеется полноценный аппарат для осуществления фотосинтеза с выделением кислорода.

Энергия, полученная посредством фотосинтеза, используется для продуцирования органических веществ из СО2. По способу питания подавляющее большинство сине-зеленых водоростей являются облигатными фототрофами.

Но они могут в течение короткого периода времени существовать за счет расходования накопленного на свету гликогена.

Значение. По мнению ученых, именно эти организмы спровоцировали в начале протерозойского периода (примерно 2,5 млрд лет назад) глобальную перестройку атмосферы – «кислородную катастрофу». Это повлекло кардинальные изменения в биосфере и гуронское оледенение.

В Китае и странах Южной Америки сине-зеленые водоросли родов спирулина и носток используют в пищу. После высушивания из них делают муку. Спирулину используют как пищевую добавку, так как эта водоросль обладает рядом полезных свойств.

Источник: http://beaplanet.ru/prokarioty/bakterii/cianobakterii.html

Цианобактерии‎ (Cyanobacteria)

Цианобактерии‎ (Cyanobacteria), или сине-зелёные водоросли — одни из древнейших растительных орга­низмов; остатки их известны из докембрийских слоев.

Однако, несмотря на длительный период развития, современные сине-зеленые почти не отли­чаются от своих предков. Название свое они получили от присутствия до­бавочного к хлорофиллу пигмента синего цвета — фикоциана.

Кроме того, присутствует также в некотором количестве красный пигмент — фикоэритрин, свойственный багрянкам (красным водорослям).

Клетки цианобактерий резко отличаются от клеток других растительных типов, обнаруживая чрезвычайно простое устройство. Клет­ка покрыта пектиновой оболочкой, часто ослизняющейся. Поэтому клетки часто бывают объединены общим чехлом, слизистой обверткой.

Однако различают окра­шенный постенный слой протопласта — корковый слой и бесцвет­ное центральное тело (рис. 256, 1).

В центральном теле протопласта сосредоточены нуклеиновые вещества, в частности тимонуклеиновая кислота, характерная для ядра. Таким обра­зом, у этой примитивной группы организмов, как у других бактерий, еще нет расчленения на ядро и протоплазму. Корковый слой соответствует хроматофору, хотя он морфологически не выражен и пигменты распределены в нем равномерно.

В результате фотосинтеза образуется полисахарид гликоген, крахмал же никогда не образуется. Гликоген скопляется в виде мелких шариков в постенном слое.

Как у всех бактерий, здесь образуются споры, служащие для сохранения особей в течение неблагоприятного для развития времени.

Сине-зеленые водоросли распространены в пресных и реже в морских водах. В боль­шом количестве они развиваются на сырых, болотистых почвах. Лучше раз­виваются в присутствии органических (особенно азотистых) веществ.

Неко­торые из сине-зеленых встречаются в горячих источниках с температурой воды до +70 °C. Здесь они образуют туфовые отложения. Поселяясь на из­вестняках, они переводят кальций известняков в растворимые соли.

Их де­ятельность приводит к распадению известняков (так называемые «сверля­щие» водоросли).

Многие сине-зеленые сожительствуют с другими растительными организмами. Некото­рые виды их являются симбионтами в лишайниках (образуя там так назы­ваемые гонидии), например виды Nostoc. Другие со­жительствуют с печеночниками, проникая иногда во внутренние слои их тела; третьи живут в корнях различных саговников и т. д.

Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) насчитывают около 1400 видов и разделяются на несколько классов и порядков. Здесь имеются одноклеточные, нитчатые и колониальные формы. В соответствии с разными классификациями, однозначно выделяют следующие порядки:

• порядок Хроококковые (Chroococcales);
• порядок Ностоковые (Nostocales);
• порядок Осциллаториевые (Oscillatoriales);
• порядок Прохлорофиты (Prochlorales);
• порядок Стигонемовые (Stigoneomatales);

Также по разным классификациям имеют место: Материал с сайта http://worldofschool.ru

• порядок Беггиатовые (Beggiatoales);
• порядок Плеврокапсовые (Pleurocapsales);
• класс Gloeobacteria.

Рис. 256. Сине-зеленые водоросли: 1. Строение клетки Oscillatoria: а — центральное тело, 6 — корковой слой, соответ­ствующий хроматофору. 2. Хроококк (Chroococcus). 3. Oscillatoria. 4. Lyngbia с гормогониями. 5. Anabaena с гетероцистой (г) и спорой (в); слева ее прорастание. 6 — Nostoc; д — общий вид; е — нити с гетероцистами

На этой странице материал по темам:

Источник: http://WorldOfSchool.ru/biologiya/stati/mikro/org/bakterii/ciano/cianobakterii-cyanobacteria

Болезни, связанные с водой: цианобактериальные токсины

Цианобактерии или сине-зеленые водоросли встречаются во всем мире, особенно в спокойных богатых питательными веществами водах. Некоторые виды цианобактерий производят токсины, воздействующие на животных и людей.

Люди могут подвергаться воздействию токсинов цианобактерий, когда пьют зараженную воду или купаются в ней.

Самые частые и серьезные последствия для здоровья возникают при выпивании воды, содержащей токсины (цианобактерии), или ее попадании в организм при рекреационном водопользовании.

У людей проявляются разнообразные симптомы, включающие раздражение кожи, желудочные колики, рвоту, тошноту, диарею, высокую температуру, боль в горле, головную боль, боль в мышцах и суставах, волдыри во рту и повреждение печени.

При купании в воде, содержащей токсины цианобактерий, может развиться аллергическая реакция, например астма, раздражение глаз, сыпь и волдыри вокруг рта и носа. Животные, птицы и рыбы также могут получить отравление при высоких уровнях цианобактерий, производящих токсины.

Цианобактерии, известные также как сине-зеленые водоросли, получили такое название, поскольку эти организмы обладают свойствами как водорослей, так и бактерий, хотя они и отнесены сегодня к бактериям. Сине-зеленый цвет объясняется их способностью к фотосинтезу, как и у растений.

Токсины цианобактерий классифицируются по их воздействию на организм человека. Гепатотоксины (воздействующие на печень) производятся некоторыми штаммами цианобактерий Microcystis, Anabaena, Oscillatoria, Nodularia, Nostoc, Cylindrospermopsis и Umezakia.

Нейротоксины (воздействующие на нервную систему) производятся некоторыми штаммами Aphanizomenon и Oscilatoria. Цианобактерии вида Cylindroapermopsis raciborski могут также производить токсичные алкалоиды, вызывающие у людей гастроэнтерологические симптомы или болезнь почек.

Не все цианобактерии этих видов производят токсины, и, вероятно, существуют токсины, которые еще не признаны в качестве таковых.

Люди в основном подвергаются воздействию токсинов цианобактерий, когда пьют загрязненную воду или купаются в ней. Другими источниками являются пищевые таблетки из водорослей. Некоторые виды образуют на поверхности воды пленку, однако высокие концентрации могут также присутствовать во всей массе зараженной воды.

Поверхностная пленка представляет особую опасность для здоровья человека в силу ее высокотоксического воздействия при контакте. Контакт, особенно со стороны детей, следует избегать.

Цветение цианобактерий обычно происходит регулярно в одних и тех же водоемах, что создает риск повторяющегося воздействия на здоровье определенных групп населения. Давно известно, что токсины цианобактерий в озерах и прудах в различных частях мира вызывают отравления у животных и людей. Один из первых случаев их токсического воздействия был зарегистрирован в Ките 1000 лет назад (Chorus и Bartram, 1999 г.).

Цианобактерии увязываются с болезнями в различных частях всего мира, в т.ч. Северной и Южной Америке, Африке, Австралии, Европе, Скандинавии и Китае. Точные цифры числа людей, подвергающихся их воздействию во всем мире, отсутствуют.

Лицам, подвергшимся воздействию цианобактерий через питьевую воду и при рекреационном использовании водоемов, требуется интенсивный больничный уход.

• Сокращение роста концентрации питательных веществ (эвтрофикации) в озерах и водоемах, особенно путем более качественного управления системами обработки сточных вод и борьбы с загрязнением удобрениями (в том числе навозом) в сельском хозяйстве.
• Информирование сотрудников здравоохранения и водоснабжения, а также населения о рисках питья, купания или занятия водным спортом в воде, которая может содержать высокую концентрацию цианобактерий.
• В соответствующих случаях обработка воды, предназначенной для питьевого водоснабжения, с целью удаления микроорганизмов и их токсинов.

Toxic Cyanobacteria in Water: a guide to their public health consequences, monitoring and management, edited by J. Bartram& I. Chorus. Geneva, World Health Organization, 1999.

Prepared for World Water Day 2001. Reviewed by staff and experts at the Federal Environmental Agency, Germany, and the Water, Sanitation and Health Unit (WSH), World Health Organization (WHO), Geneva.

Источник: https://www.who.int/water_sanitation_health/diseases/cyanobacteria/ru/

Цианобактерии

“Мои знакомые только и говорят о каких-то молекулах-убийцах, которыми диверсанты якобы заразили питьевую воду, чтобы всех извести. Я очень доверяю журналу “Здоровье”, поэтому прошу именно вас: расскажите об этом подробнее. И если действительно молекулы-убийцы существуют, как нам от них спасаться?”

М. И. УШАКОВА, Москва

Мы попросили прокомментировать это письмо члена-корреспондента РАМН Александра Яковлевича Кульберега. Профессор первым в нашей стране начал заниматься проблемами, связанными с цианобактериями и производимыми ими молекулами-убийцами. В лаборатории иммунохимии Института микробиологии и эпидемиологии имени Н. Ф. Гамалеи, которую возглавляет А.Я.Кульберг, накоплен богатый научный материал.

Роль цианобактерий

– “Диверсия”, – говорит Александр Яковлевич, – была совершена почти 3 миллиарда лет назад. Тогда, когда на Земле и земли-то не было, а был сплошной мировой океан, появились цианобактерии, именуемые также сине-зелеными водорослями, или алгой.

Существует гипотеза, что алга была занесена из космоса и, став “легкими” планеты, предопределила развитие жизни на Земле. Роль цианобактерии состоит в том что они продуцируют значительную часть всего кислорода, и она же превращает азот атмосферы в органический азот.

Чего только не произошло за 3 миллиарда лет: рождались и гибли материки, вспенивались горные хребты, клокочущие вулканы выплескивали огнедышащую лаву, дважды Землю сковывал ледяной панцырь, под которым гибло все живое… Но алга выжила! И сегодня под микроскопом я вижу такую же цианобактерию, которая была обнаружена в древних породах, имеющих возраст десятки миллионов лет. 

Цианобактерии – не только самые древние, но и самые вездесущие микроорганизмы. Их обнаруживают в вечной мерзлоте и кипящем гейзере, в прозрачном лесном ручье и могучих полноводных реках. И та вода, что льется из водопроводного крана в Москве, Новосибирске, Якутске, Нью-Иорке, Париже и Риме, тоже “кишит” продуктами цианобактерий, то бишь алги.

Каждая бактерия снабжена механизмом “бессмертия”, который ученые называют генетической диверсификацией. Это значит, что бактерии способны к мутагенезу, то есть производят таких потомков, которых в данный конкретный момент требует среда обитания.

Нужно пережить ледниковый период? Пожалуйста! Наступает глобальное потепление, отмечается парниковый эффект? Приспособимся и к этому…  

Сегодня из-за все возрастающего грубого вмешательства человека в окружающую среду (ядерные испытания, погибающие реки и моря, умирающие леса, озоновые дыры…) алга в очередной раз включила механизм своего выживания. И это несет смертельную угрозу человечеству.

Но что, простите, может “козявка” против “венца творенья” и “царя природы”? Она может стереть человека с лица Земли. И процесс, как говорится, уже пошел.

Дело в том, что в момент опасности цианобактерии вырабатывают особые молекулы, которые служат инициаторами их мутагенеза. По сигналу этих молекул сообщество цианобактерий увеличивает скорость размножения и изменения своей наследственности, воспроизводя потомков, прекрасно приспособленных к новым неблагоприятным условиям и готовых нести “знамя” алги сквозь миры и века.

Вот эти сигнальные молекулы и были названы молекулами-убийцами, или “дьявольскими пулями”, потому что именно они, проникая с водой и пищей в организм человека, способны провоцировать серьезнейшие нарушения.

Обладая токсичным и мутагенным эффектом, молекулы подавляют наш иммунитет. А когда организм лишен внутренней защиты, открывается “сине-зеленая улица” для любых самых страшных болезней – от дифтерии до онкологических заболеваний и СПИДа.

Научные журналы не перестают публиковать тревожные статьи об агрессии цианобактерий против человека. Так, в недавнем номере “Сайнтифик америкэн” две научные публикации посвящены токсинам, производимым цианобактериями.

Один из них блокирует проводимость нервных импульсов в клетках центральной и периферической нервной системы, вызывая психозы различной тяжести. Другой токсин губительно действует на печень. 

Борьба с цианобактериями

В том, что вода сейчас просто перенасыщена молекулами-убийцами, виноват, конечно, человек. Его бездумная деятельность по “преобразованию” природы приобрела небывалый размах.

Но то, что мы называем цивилизацией и семимильными шагами прогресса, простейшие, в том числе и сине-зеленые водоросли, воспринимают как вселенскую катастрофу. Они поняли, какую угрозу им несет “венец творенья” и как себя защитить от него.

А вот мы перед ними практически бессильны. Ведь человек не может жить без воды. И никакие меры: ни кипячение, ни озонирование, ни хлорирование, ни активированный уголь, ни серебро, – практически ничто не способно разрушить “дьявольские пули”, содержащиеся в ней.

Поэтому, кстати, все импортные и отечественные бытовые и технические водоочистительные приборы не избавляют от молекул-убийц.

И уничтожить сине-зеленые водоросли тоже нельзя (ведь не вырежете же вы свои легкие: чем дышать-та будете?) – слишком велика зависимость всего живого ни планете от этих микроорганизмов.

Не воевать нам с ними надо, а мирно сосуществовать! Надо создать сине-зеленым (а заодно и нам с вами) комфортные условия жизни: никаких химических выбросов в водоемы и атмосферу, никаких поворотов рек вспять! Чистый воздух, вода, ясное солнце…

Тогда им не надо будет мутировать и в неимоверных количествах производить “дьявольские пули”, которые свистят у нашего виска.

Главное – к сроку пустить завод (пусть и без очистных сооружений!), осуществить запуск космического корабля или провести очередное испытание ядерного оружия.

А какой резонанс вся эта технократическая деятельность вызовет в микромире, никому, понятно, и дела нет!

Однако те, кто осознает реальную угрозу жизни, пытаются найти защиту от молекул-убийц. Нам удалось создать фильтры биологической очистки воды.

И это удалось: фильтры не только уничтожают “дьявольские пули”, но и очищают воду от некоторых хлорорганических загрязнений, от нитратов и пестицидов, солей тяжелых металлов, насыщая ее кислородом.

Методика простая, себестоимость невелика. Если наладить серийное производство, бытовой фильтр обойдется тысяч в двадцать. Пока мы делаем их небольшими партиями.

Российская академия медицинских наук одобрила исследования и предложила их правительству Российской Федерации как часть федеральной программы по улучшению водоснабжения России.

Если бы сегодня началась массовая установка подобных фильтров, очищающих от “дьявольских пуль” воду, используемую для питья, производства детского питания, пищевых продуктов и напитков, можно было бы рассчитывать на снижение массовой заболеваемости, уменьшение детской и материнской смертности, улучшение качества здоровья населения. Это позволило бы в определенной степени смягчить последствия экологической катастрофы.

Только смягчить, но не устранить их вовсе! Любые фильтры – всего лишь паллиатив.

Одни снижают уровень тяжелых металлов в воде, но бессильны перед хлорорганическими соединениями, другие уничтожают болезнетворные микроорганизмы, окисляют вредные фенолы, но чрезмерно насыщают воду ионами калия, фтора, йода, магния, третьи убирают избыточную хлорку, но не действуют на сине-зеленых…

Идеального и отвечающего всем требованиям фильтра пока не изобрел никто. Пожалуй, это и невозможно, потому что человек с катастрофической скоростью загрязняет водные ресурсы все новыми и новыми химическими соединениями. Вот недавно в Воронеже целое водохранилище полили с вертолетов ядовитой смесью против малярийных комаров. Как-то это аукнется?

Не в фильтрах надо искать спасение (хотя сегодня нам без них не обойтись: какая-никакая, а все-таки защита!). Единственный путь к спасению – человек должен прекратить варварское загрязнение окружающей среды.

Записала Ольга ЗЕДАЙН

Источник: https://zdravyshka.ru/lechenie-narodnymi-sredstvami/vozbuditeli-boleznej/cianobakterii.html

3. Бактерии (Bacteria)

    Наибольшую известность получила фенотипическая классификация бактерий,   основанная на строении их клеточной стенки, включённая, в частности, в IX   издание Определителя   бактерий Берги (1984—1987).

Крупнейшими таксономическими группами в ней стали 4   отдела: Gracilicutes (грамотрицательные), Firmicutes (грамположительные), Tenericutes (микоплазмы;   отдел с единственным классом Mollicutes) и Mendosicutes (археи).

В последнее время всё большее развитие получает филогенетическая   классификация бактерий,   основанная на данных молекулярной биологии. Одним из первых методов оценки   родства по сходству генома был предложенный ещё в 1960-х годах метод сравнения содержания гуанина и цитозина в ДНК.

Другим методом, произведшим в 1970-е настоящую   революцию в микробиологии, стал анализ последовательности генов в 16s   рРНК, который позволил выделить несколько филогенетических ветвей эубактерий   и оценить связи между ними. Для классификации на уровне вида применяется метод   ДНК-ДНК гибридизации.

Анализ выборки хорошо изученных видов позволяет   считать что 70 % уровень гибридизации характеризует один вид, 10—60 % — один   род, менее 10 % — разные рода.

Филогенетическая классификация отчасти повторяет фенотипическую, так, группа Gracilicutes присутствует и в той и в другой.

В то же время систематика   грамотрицательных бактерий была полностью пересмотрена, архебактерии и вовсе выделены в самостоятельный таксон высшего ранга,   часть таксономических групп разбита на части и перегруппирована, в одни группы   объединены организмы с совершенно разными экологическими функциями, что вызывает   ряд неудобств и недовольство части научного сообщества. Объектом нареканий   становится и то, что проводится фактически классификация молекул, а не   организмов.

  8. Происхождение, эволюция, место в развитии жизни на Земле

Рис. 8.1. Докембрийский строматолитБактерии наряду с археями были одними из первых живых организмов на Земле,   появившись около 3,9—3,5 млрд лет назад.

Эволюционные взаимоотношения между   этими группами ещё до конца не изучены, есть как минимум три основные   гипотезы:   Н.

Пэйс предполагает наличие у них общего предка протобактерии, Заварзин считает архей тупиковой ветвью эволюции эубактерий, освоившей экстремальные   местообитания; наконец, по третьей гипотезе археи — первые живые организмы, от   которых произошли бактерии.

Для   эволюции бактерий характерен ярко выраженный физиолого-биохимический уклон: при   относительной бедности жизненных форм и примитивном строении, они освоили   практически все известные сейчас биохимические процессы. Прокариотная биосфера имела   уже все существующие сейчас пути трансформации вещества.

Эукариоты, внедрившись   в неё, изменили лишь количественные аспекты их функционирования, но не   качественные, на многих этапах циклов элементов бактерии по-прежнему сохраняют   монопольное положение.

Одними из древнейших бактерий являются цианобактерии. В породах, образованных   3,5 млрд лет назад, обнаружены продукты их жизнедеятельности — строматолиты (рис.8.

   К этому времени относятся образования, свойственные облигатно аэробной Metallogenium.

Появление кислорода в атмосфере нанесло серьёзный удар по анаэробным   бактериям. Они либо вымирают, либо уходят в локально сохранившиеся   бескислородные зоны. Общее видовое разнообразие бактерий в это время   сокращается.

   Постоянный горизонтальный перенос генов приводит к неоднозначностям в картине   эволюционных связей, эволюция протекает крайне медленно (а, возможно, с   появлением эукариот и вовсе прекратилась), зато в изменяющихся условиях   происходит быстрое перераспределение генов между клетками при неизменном общем   генетическом пуле.

 9. Роль бактерий в природе

    Многие бактерии вызывают болезни человека, животных и растений, другие играют   исключительно важную роль в функционировании биосферы,   например, лишь бактерии способны ассимилировать   азот атмосферы. Бактерии являются одними из наиболее просто устроенных живых   организмов (кроме вирусов). Полагают, что они —   первые организмы, появившиеся на Земле.

  Экологические и биосферные функции

    Количество клеток прокариот оценивается в 4—6 х 1030, их суммарная   биомасса составляет 350—550 млрд т.

, в ней запасено 60—100 % от углерода всех растений, а запас азота и фосфора в виду их большего   относительного содержания в бактериях существенно превосходит запас этих   элементов в фитомассе Земли.

В то же время бактерии характеризуются коротким   жизненным циклом и высокой скоростью обновления биомассы. Уже на основании этого   можно оценить их вклад в функционирование основных биогеохимических циклов.

Бактерии способны расти как в присутствии атмосферного кислорода (аэробы), так   и при отсутствии (анаэробы).   Участвуют в формировании структуры и плодородия почв, в образовании полезных   ископаемых и разрушении растительной и животной мортмассы; поддерживают   запасы углекислого газа и кислорода в атмосфере.

  Патогенные бактерии

Рис. 9.1. Микрофотография бацилл сибирской язвы. Окраска по ГрамуПатогенными называются бактерии, паразитирующие на других организмах. Бактерии вызывают большое количество заболеваний человека,   таких как чума (Yersinia pestis), сибирская   язва (Bacillus anthracis, рис.9.

1), лепра (проказа, возбудитель: Mycobacterium leprae), дифтерия (Corynebacterium diphtheriae), сифилис (Treponema pallidum), холера (Vibrio   cholerae), туберкулёз (Mycobacterium tuberculosis), листериоз (Listeria monocytogenes) и др.

Открытие патогенных свойств у бактерий   продолжается: в 1976 обнаружена болезнь   легионеров, вызываемая Legionella pneumophila, в 1980-е—1990-е было показано, что Helicobacter   pylori вызывает язвенную болезнь и даже рак   желудка, а также хронический гастрит.   Бактериальным инфекциям подвержены также растения и животные.

Многие бактерии,   являющиеся в норме безопасными для человека или даже обычными обитателями его   кожи или кишечника, в случае нарушения иммунитета или общего ослабления организма могут выступать в качестве патогенов.

Опасность бактериальных заболеваний была сильно снижена в конце XIX века с изобретением   метода вакцинации,   а в середине XX века с   открытием антибиотиков.

  Бактерии в мутуалистических отношениях с другими организмами

    Многие бактерии находятся в симбиотических, в   том числе в мутуалистических отношениях с другими организмами. Растения, например, выделяют значительную долю   созданной в процессе фотосинтеза органики поверхностью корней.

Преобразованная   таким образом часть почвы (ризосфера) благоприятна для развития бактерий, в том   числе азотфиксирующих. Увеличение интенсивности азотфиксации (называемой в таком   случае ассоциативной) улучшает условия минерального питания растений.   Бактерии-азотфиксаторы обитают также в клубеньках бобовых и других групп растений.

В симбиозе со многими морскими животными   (прежде всего, губками и асцидиями, а также с   некоторыми растениями (например, водным   папортником азолоой) и грибами (в составе лишайников) живут и цианобактерии.

Бактерии населяют желудочно-кишечный тракт животных и человека и необходимы   для нормального пищеварения. Особенно они важны для травоядных, которые питаются   не столько растительной пищей, сколько продуктами её бактериального   преобразования, а частично переваривают и самих бактерий.

  Бактерии и человек

Тысячелетиями человек использовал молочнокислые   бактерии для производства сыра, йогурта, кефира, уксуса, а также квашения.

В настоящее время разработаны методики по использованию фитопатогенных   бактерий в качестве безопасных гербицидов,   энтомопатогенных — вместо инсектицидов.   Наиболее широкое применение получила Bacillus thuringiensis, выделяющая   токсины (Cry-токсины),   действующие на насекомых. Помимо бактериальных инсектицидов, в сельском   хозяйстве нашли применение бактериальные   удобрения.

Бактерии, вызывающие болезни человека, используются как биологическое   оружие.

Благодаря быстрому росту и размножению, а также простоте строения, бактерии   активно применяются в научных исследованиях по молекулярной   биологии, генетике, генной   инженерии и биохимии.   Самой хорошо изученной бактерией стала Escherichia coli.   Информация о процессах метаболизма бактерий позволила производить бактериальный   синтез витаминов, гормонов, ферментов, антибиотиков и др.

Перспективным направлением является обогащение руд с помощью сероокисляющих   бактерий, очистка бактериями загрязнённых нефтепродуктами или ксенобиотиками   почв и водоёмов.

В кишечнике человека в норме обитает от 300 до 1000 видов бактерий общей   массой до 1 кг, численность их клеток на порядок превосходит численность клеток   человеческого организма.

Они играют важную роль в переваривании   углеводов, синтезируют витамины,   вытесняют патогенные бактерии.

Можно образно сказать, что микрофлора человека   является дополнительным «органом», который отвечает за защиту организма от   инфекций и пищеварение.

 1, 2, 3

А.С.Антоненко

Источник: https://wwlife.ru/index.php/main/item/1500-3-bakterii-bacteria

Особенности Цианобактерий

Цианобактерии (сине-зелёные водоросли, цианопрокариоты или цианеи) — значительная группа крупных  бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода.

На вид они действительно сине-зеленые…  «Виновник» этой окраски особый пигмент — фикоцианин, причем, возможны разные оттенки синего, зеленого или желтого.

Для одноклеточных синезеленых водорослей характерен коккоидныйтип строения тела. У  многоклеточных индивидов встречается нитчатая, реже разнонитчатая форма строения таллома.

 Очень редко наблюдается определенная тенденция к пластинчатому или объемному расположению клеток. В нитевидных колониях плазматическая взаимосвязь между клетками отсутствует.

Особенности клеточного строения

Как и  все другие бактерии, клетка прокариотическая, т.е. ядра нет.

• нет жгутиков и ресничек
• мембрана утолщена клеточной стенкой;
• нуклеойд с генетической информацией;
• рибосомы;
• различные гранулы;
• фотосинтетический аппарат — (не хлоропласт!!!) — фотосинтез может быть двух видов:

оксигенный — (протекает в кислородных условиях) — почти полный аналог растительного фотосинтеза — CO2 + H2O (донор электронов). Выделяется O2;

аноксигенный ( хемотрофный) — ((протекает в кислородных условиях) — поглощается CO2 , но донором электронов выступает  сероводород или сульфиды. Выделяется сера.

А еще особенностью цианобактерий является то, за счет чего эти бактерии называются «циано» — продуктом их фото-хемосинтеза является не глюкоза, а цианофициновый крахмал.

Особенности размножения цианобактерий

Только делением напополам (амитоз) (иногда неравномерно)

митоза и мейоза нет

полового процесса нет

• Бесполое размножение  — образуются споры».

При наступлении неблагоприятных условий (высушивание, холод, дефицит питательных веществ) «спецспоры» —  крупные неподвижные споры с еще более утолщенной стенкой, внутри клеток — запасы питательных веществ, могут сохранять жизнеспособность в течение десятков лети переживать так анаэробные условия.

Экологическое значение цианобактерий

Считаются одними из самых древних — им приписывают роль образования озонового (кислородного) слоя Земли во времена Архея.

Распространены буквально повсюду.

Особенность цианобактерий — непарзитический тип существования.  Есть свободноживущие, очень много симбионтов.

«Цветение воды» в водоемах и аквариумах — результат размножения цианобактерий.

Азотфиксация. Атмосфера Земли на 78% состоит из азота, но способность к его фиксации обнаружена только у прокариот, а среди водорослей исключительно у цианофит. Синезеленые водоросли – уникальные организмы, которые способны к фиксации как углекислого газа, так и атмосферного азота.

Биологическая фиксация атмосферного азота является одним из важных факторов повышения почвенного плодородия.

Обсуждение: “Особенности цианобактерий”

(Правила комментирования)

Источник: https://distant-lessons.ru/osobennosti-cianobakterij.html

Цианобактерии совмещают в одной клетке фотосинтез и фиксацию атмосферного азота

Цианобактерии — изобретатели оксигенного фотосинтеза и создатели кислородной атмосферы Земли — оказались еще более универсальными «биохимическими фабриками», чем ранее считалось. Выяснилось, что они могут совмещать в одной и той же клетке фотосинтез и фиксацию атмосферного азота — процессы, ранее считавшиеся несовместимыми.

Цианобактерии, или, как их раньше называли, синезеленые водоросли, сыграли ключевую роль в эволюции биосферы. Именно они изобрели наиболее эффективный вид фотосинтеза — оксигенный фотосинтез, идущий с выделением кислорода.

Более древний аноксигенный фотосинтез, идущий с выделением серы или сульфатов, может происходить только в присутствии восстановленных соединений серы (таких как сероводород) — веществ достаточно дефицитных.

Поэтому аноксигенный фотосинтез не мог обеспечить производство органики в количестве, необходимом для развития разнообразных гетеротрофов (потребителей органики), включая животных.

Без цианобактерий не было бы и растений, ведь растительная клетка — результат симбиоза нефотосинтезирующего одноклеточного организма с цианобактериями. Все растения осуществляют фотосинтез при помощи особых органелл — пластид, которые суть не что иное, как симбиотические цианобактерии. И не ясно еще, кто главный в этом симбиозе.

Некоторые биологи говорят, пользуясь метафорическим языком, что растения — всего лишь удобные «домики» для проживания цианобактерий.

Цианобактерии не только создали биосферу «современного типа», но и по сей день продолжают ее поддерживать, производя кислород и синтезируя органику из углекислого газа. Но этим не исчерпывается круг их обязанностей в глобальном биосферном круговороте.

Цианобактерии — одни из немногих живых существ, способных фиксировать атмосферный азот, переводя его в доступную для всего живого форму.

Азотфиксация абсолютно необходима для существования земной жизни, а осуществлять ее умеют только бактерии, и то далеко не все.

Главная проблема, с которой сталкиваются азотфиксирующие цианобактерии, состоит в том, что ключевые ферменты азотфиксации — нитрогеназы — не могут работать в присутствии кислорода, который выделяется при фотосинтезе. Поэтому у азотфиксирующих цианобактерий выработалось разделение функций между клетками.

Эти виды цианобактерий образуют нитевидные колонии, в которых одни клетки занимаются только фотосинтезом и не фиксируют азот, другие — покрытые плотной оболочкой «гетероцисты» — не фотосинтезируют и занимаются только фиксацией азота.

До недавнего времени считалось, что совместить фотосинтез и азотфиксацию в одной и той же клетке невозможно. Однако 30 января Артур Гроссман и его коллеги из Института Карнеги (Вашингтон, США) сообщили о важном открытии, показывающем, что ученые до сих пор сильно недооценивали метаболические способности цианобактерий.

Оказалось, что живущие в горячих источниках цианобактерии рода Synechococcus (к этому роду относятся примитивные, древние, чрезвычайно широко распространенные одноклеточные цианобактерии) ухитряются совмещать в своей единственной клетке оба процесса, разделяя их во времени.

Днем они фотосинтезируют, а ночью, когда концентрация кислорода в микробном сообществе (циано-бактериальном мате) резко падает, переключаются на азотфиксацию.

Открытие американских ученых не стало полной неожиданностью. В прочтенных за последние годы геномах нескольких разновидностей Synechococcus были обнаружены гены белков, связанных с азотфиксацией. Не хватало только экспериментальных подтверждений того, что эти гены действительно работают.

Таким образом, удалось выяснить, откуда берут азот термофильные микробные маты, живущие при температурах, непригодных для роста обычных нитчатых азотфиксирующих цианобактерий с гетероцистами.

Кроме того, открытие позволяет по-новому взглянуть на древнейшие этапы развития микробной жизни на нашей планете.

Ведь первые известные в ископаемом состоянии остатки живых организмов (их возраст — около 3,5 млрд лет) напоминают одноклеточных цианобактерий, близких к Synechococcus.

Источник: Hot-Spring Bacteria Flip a Metabolic Switch.

См. также:
Б. В. Громов. Цианобактерии в биосфере.
Ископаемые бактерии.
Зарождение жизни. Прокариотная биосфера.

Александр Марков

1

Показать комментарии (1)

Свернуть комментарии (1)

• Не совсем понятно, в чём важность открытия. Ещё в учебнике микробиологии Гусевой и Минеевой 1992 года написано: “Вегетативные клетки многих изученных культур обнаруживают нитрогеназную активность в анаэробных и микроаэробных условиях. Только для единичных культур, например представителей рода Gloeothece, показана способность вегетативных клеток к азотфиксации в аэробных условиях, при этом до 95% фиксированного азота приходится на темновой период, т. е. процессы фотосинтеза и азотфиксации разделены во времени. В целом же проблема фиксации N2 в аэробных условиях значительной частью цианобактерий решена путем формирования дифференцированных клеток определенного типа — гетероцист, в которых чувствительный к O2 аппарат фиксации молекулярного азота отделен от фотосинтетического аппарата с помощью определенных ультраструктурных и биохимических перестроек. Таким образом, способность подавляющего большинства цианобактерий к азотфиксации в аэробных условиях связана с гетероцистами.” Ответить

Написать комментарий

Источник: https://elementy.ru/news/430086

Цианобактерии

Слайд 1

Цианобактерии Работа учащихся 6А класса школы №1688 Щеголева Виктора Руководитель учитель биологии Евдокимова Анастасия Павловна

Слайд 2

Цель проекта: Вырастить бактериальный мат, изучить многообразие, особенности строения и жизнедеятельности цианобактерий, выяснить значение этих организмов для жизни на Земле.

Задачи проекта: Научиться методам работы с живыми организмами; Получить навыки работы с оптическим и цифровым микроскопом; Научиться методике поиска нужной информации, используя различные источники; Научиться грамотно оформлять результаты своей работы.

Слайд 3

1. Прокариоты и эукариоты. 2. Особенности строения цианобактерий. 3. Многообразие цианобактерий. 4. Наше исследование. 5. Значение цианобактерий. 6. Выводы . 7. Практическое применение нашего проекта . 8. Используемые источники. План работы.

Слайд 4

Прокариоты (бактерии и цианобактерии) Эукариоты (растения, животные, грибы) ДНК не заключена в ядерную мембрану Имеется клеточное ядро ДНК не организована в хромосомы ДНК вместе с особыми белками образует хромосомы Клетки делятся путем прямого деления Клетки делятся путем непрямого деления (митоза) Отсутствуют мембранные органоиды Имеются мембранные органоиды (ЭПС, КГ, митохондрии, лизосомы и т.д.) Клетки очень мелкие (0,3 – 5 мкм) Клетки более крупные (5 – 80 мкм) Прокариоты и эукариоты. Все организмы по особенностям строения клеток можно разделить на прокариотов (не имеющих в клетках ядра) и эукариотов (имеющих в клетках оформленное ядро). В таблице представлены основные отличия прокариотов от эукариотов.

Слайд 5

Многообразие цианобактерий. Одноклеточные формы : одиночные клетки или колонии Многоклеточные формы: нитчатые Пор. Chroococcales Пор. Pleurocapsales Пор. Oscillatoriales Пор. Nostocales Пор.

Stigoneomatales Размножение бинарным делением в одной или более плоскостях или почкованием Размножение множественным делением или чередованием бинарного множественного деления Трихомы неветвящиеся, состоят из одного ряда только вегетативных клеток.

Отличительный признак: способность вегетативных клеток трихома к делению более чем в одной плоскости, приводящему к появлению многорядных трихомов или трихомов с истинным ветвлением На сегодня известно более 170 родов и около 1500 видов цианобактерий. В таблице представлена одна из наиболее известных классификаций этих организмов.

Слайд 6

В конце мая мы поместили в банку с водой из аквариума немного зеленого налета и поставили на освещенное место. Постепенно в банке начал расти бактериальный мат. Бактериальные маты – это биоценозы, состоящие из прокариот и располагающиеся на дне водоемов или в их прибрежной зоне. По форме они похожи на пленки плесени.

Древние бактериальные маты были единственными биоценозами на Земле. В настоящее время бактериальные маты наиболее распространены в горячих источниках. Через полгода у нас в банке образовался достаточно крупный бактериальный мат, и мы исследовали его строение с помощью оптического микроскопа и с помощью цифрового микроскопа .

Наше исследование

Слайд 7

Наше исследование. Этот бактериальный мат формировался около полугода. Теперь достаточно биологического материала для изучения особенностей строения цианобактерий.

Слайд 8

Слайд 9

Значение цианобактерий В природе В жизни человека Являются первичными продуцентами органического вещества в воде и почве; Насыщают воду и атмосферу кислородом; Участвуют в почвообразовании, в фиксации атмосферного азота; Вызывают цветение водоемов, продуцируют сильные нейротоксические яды, в результате чего вода становится непригодной для питья.

Используются в качестве экологически чистого удобрения на рисовых полях (анабена); Образуют много белка и биологически активных веществ (витаминов), поэтому используются для изготовления лекарственных препаратов ( спирулина ); Впервые геном фотосинтезирующего организма был расшифрован на примере цианобактерии.

Цианобактерии – ценные биологические объекты исследований; В Китае и странах Южной Америки некоторые цианобактерии используют в пищу.

Слайд 10

Некоторые виды рыб (чаще из рода сомиков, например Парчовый птеригоплихт ) употребляют цианобактерии в пищу. Цианобактерии – древнейшие фотосинтезирующие организмы, изменившие состав атмосферы на Земле, они сформировали первые биоценозы – бактериальные маты, существующие на Земле и по сей день.

Цели, которые стояли перед нами, достигнуты, мы нашли ответы на поставленные вопросы.

Слайд 11

Практическое применение нашего проекта. Мы думаем, что данный проект может быть использован как дополнительный материал на уроках биологии в 6 классе при изучении темы «Царство бактерий), а также в старших классах при изучении фотосинтеза, способов питания, развитии жизни на Земле. Может быть, ребята, познакомившись с нашим исследованием, тоже захотят заняться проектной деятельностью.

Слайд 12

Используемые источники. http://art.thelib.ru/science/researches/cianobakterii_dokazali_vraschenie_zemli_zamedlyaetsya.html http://www.microbium.ru/vliyanie-na-cianobakterii-gerbi-cidov / http://www.microbium.ru/category/cianobakterii/ http://www.medbiol.ru/medbiol/cyanobact/000210e5.

htm http://mir-prekrasen.net/referat/824-cianobakterii.html http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/tsianobakterii-pomogayut-lechit-kost http://science.compulenta.ru/591431/ http://indexmed.net/blog/96.html http://scienceblog.ru/tag/cianobakterii / http://veterinarua.

ru/mikrobiologiya/458-tsianobakterii.html

Источник: https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2013/08/30/tsianobakterii

Особенности строения и процессов жизнедеятельности цианобактерий

Определение 1

Цианобактерии – это группа прокариотических организмов, способная участвовать в процессах фотосинтеза.

Цианобактерии обладают чертами, характерными для разных царств живых организмов. Долгое время их относили к низшим растениям, но по мере расширения знаний о эукариотической и прокариотической клеточной организации, синезеленые водоросли (цианобактерии) стали относить к бактериям.

Для классификации цианобактерий используют:

• закономерности развития культуры;
• постоянные морфологические признаки;
• особенности клеточного строения;
• нуклеотидная характеристика и величина генома;
• особенности углеродного и азотного обмена и т.д.

Морфология, жизненный цикл цианобактерий

Цианобактерии – это грамотрицательные организмы, включающие одноклеточные, многоклеточные и колониальные формы. У многоклеточных форм единицей структуры является специфическая нить – трихом, или филамент.

Трихомы могут быть простыми, состоящими из одного ряда клеток или ветвящимися. Различают истинное и ложное ветвление.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

При истинном ветвлении клетки нити делятся в разных плоскостях, при этом образуются однорядные нити с однорядными боковыми ветвями или многорядные трихомы. При ложном ветвлении происходит соединение или прикрепление нитей под углом друг к другу.

Во время жизненного цикла цианобактерии могут формировать короткие нити или единичные дифференцированные клетки, выполняющие разные функции:

• необходимые в процессе размножения (гормогонии, баеоциты);
• для выживания в неблагоприятных условиях (акинеты, или споры);
• для фиксации азота в аэробных условиях (гетероцисты).

Характерной чертой как одноклеточных, так и многоклеточных форм является способность к скользящему движению.

Способы размножения цианобактерий:

• бинарное деление;
• почкование;
• множественное деление;
• с помощью обрывков трихома;
• гормогониями

В клетках цианобактерий хорошо развита система внутрицитоплазматических мембран в виде тилакоидов. В них расположены компоненты фотосинтетического аппарата (искл. род Gloeobacter).

Замечание 1

Характерная особенность цианобактерий – способность к бескислородному фотосинтезу. Активность I фотосистемы сохраняется, в то время как II фотосистема отключается. В качестве экзогенных доноров электронов используются восстановленные соединения серы, водород, некоторые сахара, органические кислоты.

Синтез АТФ осуществляется благодаря циклическому электронному транспорту, который связан с I фотосистемой.
Способность переключаться с одного типа фотосинтеза на другой при изменении условий является доказательством гибкости светового метаболизма цианобактерий, что имеет важное экологическое значение.

Для построения клетки цианобактерии нуждаются в минимальном количестве неорганических веществ:

• углекислота;
• молекулярный азот, нитратные и аммонийные соли;
• минеральные соли, служащие источником магния, серы, фосфора, железа;
• вода.

Цианобактерии проявляют азотфиксирующую активность, которая зависит от содержания в среде молекулярного кислорода и связанного азота.

Основные таксономические группы цианобактерий

Согласно с Международным кодексом номенклатуры бактерий выделяют пять порядков цианобактерий:

• Порядок Chroococcales. Одноклеточные. Размножаются бинарным делением или почкованием. Характерно образование чехлов вокруг клеток.
• Порядок Pleurocapsales. Одноклеточные. Размножаются множественным делением или бинарным и множественным делением поочередно.
• Порядок Oscillatoriales. Многоклеточные нитчатые. Трихомы состоят из ряда вегетативных клеток, неветвящиеся.
• Порядок Nostocales. Многоклеточные нитчатые. Трихомы состоят из ряда вегетативных клеток, встречаются гетероцисты и акинеты, неветвящиеся.
• Порядок Stigoneomatales. Признаки, характерные для пор. Nostocales. Вегетативные клетки способны делиться в нескольких плоскостях, в результате чего формируются нити с истинным ветвлением или многорядные трихомы.

Источник: https://spravochnick.ru/biologiya/osobennosti_stroeniya_i_processov_zhiznedeyatelnosti_cianobakteriy/