Цианобактерия - гэта ... Цианобактерии: будова, агульныя звесткі

Сярод існуючых цяпер арганізмаў сустракаюцца такія, аб прыналежнасці якіх да якога-небудзь царстве жывой прыроды ідуць пастаянныя спрэчкі. Так адбываецца і істотамі пад назвай цианобактерии. Хоць нават назвы дакладнага у іх няма. Занадта шмат сінонімаў:

• синезеленые багавінне;
• цианобионты;
• фикохромовые дробянки;
• цианеи;
• слизиевые водарасці і іншыя.

Вось і атрымліваецца, што цианобактерия - гэта зусім дробны, але ў той жа час такі складаны і супярэчлівы арганізм, які патрабуе ўважлівага вывучэння і разгляду сваёй структуры з мэтай вызначэння дакладнай таксанамічных прыналежнасці.

Гісторыя існавання і адкрыцця

Мяркуючы па выкапням рэштках, гісторыя існавання синезеленых багавіння сыходзіць сваімі каранямі далёка ў мінулае, на некалькі мільёнаў гадоў таму. Такія высновы дазволілі зрабіць даследаванні навукоўцаў-палеантолагаў, прааналізаваць горныя пароды (іх ўчасткі) тых далёкіх часоў.

На паверхні узораў былі выяўленыя цианобактерии, будынак якіх нічым не адрознівалася ад такога ў сучасных формаў. Гэта сведчыць аб высокай ступені прыстасаванасці дадзеных істот да розных умоў пражывання, да іх крайняй трываласці і выжывальнасці. Відавочна, што за мільёны гадоў адбывалася мноства змяненняў у тэмпературным і газавым складзе планеты. Аднак нішто не паўплывала на жыццяздольнасць цианей.

У сучаснасці цианобактерия - гэта аднаклетачны арганізм, які быў адкрыты адначасова з астатнімі формамі бактэрыяльных клетак. Гэта значыць Антоніо Ван Левенгук, Луі Пастэрам і іншымі даследчыкамі ў XVIII-XIX стагоддзях.

Больш дакладнага вывучэньня яны падвергліся пазней, з развіццём электроннай мікраскапіі і мадэрнізаваных спосабаў і метадаў даследавання. Былі выяўленыя асаблівасці, якімі валодаюць цианобактерии. Будынак клеткі ўключае шэраг новых, ня якія сустракаюцца ў іншых істот, структур.

класіфікацыя

Пытанне вызначэння іх таксанамічных прыналежнасці застаецца адкрытым. Пакуль вядома толькі адно: цианобактерии - пракарыёты. Пацвярджэннем гэтаму з'яўляюцца такія асаблівасці, як:

• адсутнасць ядра, мітахондрый, хларапластаў;
• наяўнасць у клеткавай сценкі муреина;
• малекулы S-рыбасом ў складзе клеткі.

Тым не менш цианобактерии - пракарыёты, якія налічваюць каля 1500 тысяч разнавіднасцяў. Усе іх класіфікавалі і аб'ядналі ў 5 вялікіх марфалагічных груповак.

1. Хроококковые. Досыць шматлікая група, якая аб'ядноўвае адзінкавыя або каланіяльныя формы. Высокія канцэнтрацыі арганізмаў ўтрымліваюцца разам за кошт агульнай слізі, якая выдаткоўваецца клеткавай сценкай кожнай асобіны. Па форме да гэтай групы ставяцца палачкападобныя і шаровідные структуры.
2. Плеврокапсовые. Вельмі падобныя з папярэднімі формамі, аднак з'яўляецца асаблівасць у выглядзе фарміравання беоцитов (падрабязней аб гэтай з'яве пазней). Якія ўваходзяць сюды цианобактерии ставяцца да трох асноўных класах: Плеврокапсы, Дермокапсы, Миксосарцины.
3. Оксиллатории. Галоўная асаблівасць гэтай групы ў тым, што ўсе клеткі аб'ядноўваюцца ў агульную слизевую структуру пад назвай трихома. Дзяленне адбываецца, не выходзячы за межы гэтай ніткі, ўнутры. Осциллатории ўключаюць у свой склад выключна вегетатыўныя клеткі, дзеляцца бясполым спосабам напалову.
4. Ностоковые. Цікавыя за сваю криофильность. Здольныя жыць на адкрытых ледзяных пустынях, утвараючы на іх каляровыя налёты. Так званае з'ява "цвіцення ледзяных пустыняў". Формы дадзеных арганізмаў таксама нитчатые ў выглядзе трихом, аднак размнажэнне палавое, пры дапамозе спецыялізаваных клетак - гетероцист. Аднесці сюды можна наступных прадстаўнікоў: Анабены, Ностоки, Калотриксы.
5. Стигонемовые. Вельмі падобныя з папярэдняй групай. Галоўнае адрозненне ў спосабе размнажэння - яны здольныя дзяліцца множнасці ў межах адной клеткі. Самы папулярны прадстаўнік дадзенага аб'яднання - Фишереллы.

Такім чынам, і класіфікуюць цианей па марфалагічным крытэру, так як па астатніх ўзнікае шмат пытанняў і атрымліваецца блытаніна. Батанікі і мікрабіёлагі да агульнага назоўніка ў сістэматыцы цианобактерий пакуль прыйсці не могуць.

месца, дзе

Дзякуючы наяўнасці адмысловых прыстасаванняў (гетероцист, беоцитов, незвычайных тиллакоидов, газавых вакуоляў, здольнасці фіксаваць малекулярны азот і іншых) дадзеныя арганізмы рассяліліся паўсюдна. Яны здольныя выжываць нават у самых экстрэмальных умовах, у якіх наогул ні адзін жывы арганізм існаваць не можа. Напрыклад, гарачыя термофильные крыніцы, анаэробныя ўмовы з атмасферай серавадароду, кіслае асяроддзе з рн менш 4.

Цианобактерия - гэта арганізм, спакойна выжывае на марскім пяску і скалістых выступах, ледзяных глыбах і гарачых пустынях. Даведацца і вызначыць прысутнасць цианей можна па характэрнаму каляроваму налёту, які ўтвараюць іх калоніі. Колер можа быць розным, ад сінявата-чорнага да ружовага і фіялетавага.

Синезелеными іх называюць за тое, што часта на паверхні звычайных прэсных або салёных вод яны фармуюць сіне-зялёную слизевую плёнку. Такая зьява атрымала назву "цвіценне вады". Яго можна бачыць практычна на любым возеры, якое пачынае зарастаць і забалочвацца.

Асаблівасці будовы клеткі

Цианобактерии будынак маюць звычайнае для будовы пракарыятычнай арганізмаў, аднак маюцца і сякія-такія асаблівасці.

Агульны план будовы клеткі наступны:

• клеткавая сценка з поліцукрыдаў і муреина;
• плазматычная мембрана билипидного будынка;
• цытаплазма са свабодна размеркаваным генетычным матэрыялам у выглядзе малекулы ДНК;
• тиллакоиды, якія выконваюць функцыю фотасінтэзу і змяшчаюць пігменты (хларафіл, ксантафіл, кароціноіды).

Асаблівыя часткі клеткі разгледзім далей.

Віды спецыялізаваных структур

У першую чаргу гэта гетероцисты. Дадзеныя структуры - не часткi, а самі клеткі ў складзе трихомы (агульнай каланіяльнай ніткі, аб'яднанай сліззю). Яны адрозніваюцца пры разглядзе ў мікраскоп сваім складам, так як асноўная функцыя іх - выпрацоўка фермента, які дазваляе фіксаваць малекулярны азот з паветра. Таму пігментаў у гетероцистах практычна няма, а вось азоту досыць шмат.

Па-другое, гэта гормогонии - участкі, вырваныя з трихомы. Служаць месцамі размнажэння.

Беоциты - гэта своеасаблівыя даччыныя клеткі, у масе надзелаў з адной матчынай. Часам іх колькасць дасягае тысячы за адзін перыяд дзялення. Да такой асаблівасці здольныя Дермокапсы і іншыя Плеврокапсодиевые.

Акинеты - асаблівыя клеткі, якія знаходзяцца ў стане спакою і ўключаныя ў склад трихомы. Адрозніваюцца больш масіўнай, багатай поліцукрыдамі клеткавай сценкай. Роля іх падобная з гетероцистами.

Газавыя вакуолі - іх маюць усе цианобактерии. Будынак клеткі першапачаткова мае на ўвазе іх наяўнасць. Роля іх - прымаюць удзел у працэсах цвіцення вады. Іншая назва падобных структур - карбоксисомы.

Клеткавыя ўключэння. Яны, безумоўна, ёсць і ў раслінных, і ў жывёл, і ў бактэрыяльных клетках. Аднак у синезеленых багавіння гэтыя ўключэння некалькі іншыя. Да іх адносяцца:

• глікаген;
• гранулы полифосфата;
• цианофицин - адмысловае рэчыва, якое складаецца з аспартата, аргініна. Служыць для назапашвання азоту, так як гэтыя ўключэння знаходзяцца ў гетероцистах.

Гэта тое, чым валодае цианобактерия. Асноўныя часткі і спецыялізаваныя клеткі і арганоіды - вось тое, што дазваляе цианеям ажыццяўляць фотасінтэз, але пры гэтым ставіцца да бактэрый.

размнажэнне

Дадзены працэс не ўяўляе асаблівых складанасцяў, так як такі ж, які маюць звычайныя бактэрыі. Цианобактерии могуць дзяліцца вегетатыўна, часткамі трихом, звычайнай клеткай напалам, альбо ажыццяўляць палавой працэс.

Часта ў гэтых працэсах удзельнічаюць спецыялізаваныя клеткі гетероцисты, акинеты, беоциты.

спосабы перамяшчэння

Клетка цианобактерии звонку пакрыта клеткавай сценкай, а часам яшчэ і пластом спецыяльнага поліцукрыды, здольнага фармаваць слизевую капсулу вакол яе. Менавіта дзякуючы гэтай асаблівасці і ажыццяўляецца рух цианей.

Жгутиков або спецыяльных вырастаў няма. Рух можа ажыццяўляцца толькі па цвёрдай паверхні пры дапамозе слізі, кароткімі скарачэннямі. Некаторыя Осциллатории маюць вельмі незвычайны спосаб перамяшчэння - яны круцяцца вакол сваёй восі і адначасова выклікаюць кручэнне ўсёй трихомы. Так адбываецца рух па паверхні.

Здольнасць да фіксацыі азоту

Дадзенай асаблівасцю валодае практычна кожная цианобактерия. Гэта магчыма, дзякуючы наяўнасці фермента нитрогеназы, здольнай фіксаваць малекулярны азот і перакладаць яго ў легкатраўнай форму злучэнняў. Адбываецца гэта ў структурах гетероцистах. Такім чынам, тыя віды, што іх не маюць, фіксаваць азот з паветра не здольныя.

Наогул, гэты працэс робіць цианобактерии вельмі важнымі істотамі для жыцця раслін. Пасяляючыся ў глебе, цианеи дапамагаюць прадстаўнікам флоры засвойваць звязаны азот і весці нармальны лад жыцця.

анаэробныя віды

Некаторыя формы синезеленых водарасцяў (напрыклад, Осциллатории) здольныя жыць у зусім анаэробных умовах і атмасферы серавадароду. У гэтым выпадку адбываецца перапрацоўка злучэння ўнутры арганізма і ў выніку ўтворыцца малекулярная сера, якая выходзіць у навакольнае асяроддзе.