Mikrobiologia, Tlenowe bakterie fototroficzne Sinice, Tlenowe bakterie fototroficzne: sinice


Akademia Techniczno-Humanistyczna

Bielsko-Biała

Wydział Ochrony Środowiska

Tlenowe bakterie fototroficzne

Sinice

Wykonała:

Marzena Bartniczak

Sinice mają chlorofil α i inne barwniki, a podczas ich fotosyntezy wydzielany jest tlen. Dlatego też dawniej ze względu na podział komórki zaliczano je do Schizophyta. Następnie po odkryciu cech fizjologicznych wspólnych z roślinami zielonymi włączono je do królestwa roślin jako glony niebieskozielone. Jednakże od czasu, kiedy rozróżniamy prokariota i eukariota sinice zostały włączone do bakterii

Cechy sinic takie jak budowa komórki, ściana komórkowa zawierająca murenię , obecność rybosomów 70S świadczą , że sinice są gramoujemnymi organizmami prokariotycznymi.

Morfologia i klasyfikacja

Ze względu na morfologie sinice można podzielić na 5 grup:

  1. Grupa I: Sinice chrookokalne

Ich komórki występują pojedynczo lub w łączą się w agregaty za pomocą otoczek lub śluzu.

Dzielą się przez podział poprzeczny lub pączkowanie. Zaliczamy do nich:

  1. Grupa II: Sinice pleurokapsularne

Są to formy jednokomórkowe, które rozmnażają się tylko przez podziały wielokrotne. Powstają wtedy małekomórki zwane beocytami. Zaliczamy do nich:

Cecha charakterystyczną ostatnich trzech grup zwanych sinicami nitkowymi jest to, że:

Dlatego sinice zaliczane do tych grupy nitkowych są nazywane hormogonalnymi sinicami niebieskozielonymi i są to:

  1. Grupa III: Sinice nitkowe nietworzące heterocyst

Nici składają się tylko z komórek wegetatywnych. Przedstawicielami tej grupy są:

  1. Grupa IV: Sinice nitkowe tworzące heterocyst

Heterocysty są tworzone, gdy nici są hodowane bez azotu w formie związku dodanego do podłoża. Zaliczamy do nich:

  1. Grupa V: Sinice nitkowe tworzące heterocyst

Sinice z tej grupy różnią się od przedstawicieli poprzedniej sposobem podziału komórki w więcej niż jednej płaszczyźnie. Do tej gupy zaliczamy:

Schematyczne rysunki niektórych sinic

0x01 graphic

Ekologia

Sinice występują w wodach i glebie. Można je zobaczyć jako ciemnoniebieskie lub czarne naloty na skałach w okolicach jezior i oceanów.

Są organizmami pionierskimi z powodu zdolności do wiązania azotu atmosferycznego i życia w ekstremalnych warunkach. Inne sinice potrafią żyć w symbiozie np. Nostoc rośnie w poroście Peltigera oraz w korzeniach Cyca i Gunnera.

Budowa komórki

Protoplast jest otoczony ścianą komórkową, w której występuje warstwa mureny pokryta błoną zewnętrzną zawierającą lipopolisacharydy. Część sinic wytwarza egzopolisacharydy tworząc śluz lub otoczki pokrywające komórki lub pochewki otaczające całe nici.

Aparat fotosyntetczny tworzą tylakoidy ułożone równolegle do błony cytoplazmatycznej lub w postaci pofałdowanej na obrzeżach komórki.

0x08 graphic

System błon fotosyntetycznych u sinic

A Rzędy fikobilisomów na błonach tylakoidów Microcoleus vaginatus. B U Nostoc muscorum pofałdowane, podwójne lamelle (błony tylakoidów) ułożone są pojedynczo lub w grupach. Widoczna jest zewnętrza warstwa wielowarstwowej ściany komórkowej. (A)

Błona zawiera chlorofil α , β-karoten i ketokaroteniody oraz składniki fotosyntetycznego systemu transportu elektronów. Cecha charakterystyczną tylakoidów sinic jest obecność fikobilisomów krążkowych struktur przyczepionych do zewnętrznej powierzchni tylakoidów w skład której wchodzi: fikocyjanina fikobiliproteina, allofikocyjanina, fikoerytryna i kilka polipeptydów.

Tylko jedna z sinic, Gloeobacter violaceus, nie posiada tylakoidów i fikobilisomów, ma chlorofil a umiejscowiony w błonie cytoplazmatycznej, a białka fikobilinowe są przyłączone, w postaci ciągłej warstwy, do wewnętrznej części błony cytoplazmatycznej.

U sinic barwa światła padającego wpływa na stosunek ilościowy barwników niebieskich i czerwonych. W przypadku padania światła niebieskiego i zielonego syntetyzowana jest głównie fikoerytryna a w świetle czerownym fikocyjanina. Ta adaptacja chromatyczna zapenia bardzo skuteczne wykorzystanie światła w różnych siedliskach

Komórki wyspecjalizowane

0x01 graphic

A B

Schemat podłużnego przekroju przez komórki sinic. A Komórka wegetatywna; B heterocysta. Objaśnienia: Cm - błona cytoplazmatyczna; Cs - karboksysomy; Cy - ziarna cyjanoficyny; Fs -warstwa włóknista; Hs - warstwa homogenia; Ls - warstwa lamellarna; P - polifosforan; Pb - fikobilisom; Rb - rybosomy; Th - tylakoidy; VZ - komórka wegetatywna; Zw - ściana komórkowa

Sinice są zdolne do tworzenia pewnej liczby wysoce wyspecjalizowanych komórek heterocyst Polarne ziarnistości to ziarna cyjanoficyny, a zwarte warstwy otaczające gramujemną ścianę komórkową składają się z polisacharydów zbudowanych z glukozy, galaktozy, mannozy i ksylozy połączonych wiązaniami β-1,3-glikozydowymi. Są one odporne na działanie lizozymu. Przez pory są one połączone w nici z sąsiadującymi z nimi komórkami wegetatywnymi.

Heterocysty są miejscem wiązania azotu. Powstają one, gdy brakuje azotu w formie związku chemicznego (NH4+ lub NO3-). Są to komórki zróżnicowane morfologicznie. . Syntetyzowana jest nitrogenaza, a białka fikobilinowe ulegają degradacji, a chlorofil a zostaje zachowany.

Akinety to formy przetrwalne. Można je rozpoznać po rozmiarze, intensywnym zabarwieniu i grubych ścianach komórkowych. Są to komórki zróżnicowane morfologicznie. W nici mogą być położone terminalnie (u Cylindrospermum) lub między innymi komórkami (u Anabaena)

Hormogonia to krótkie odcinki nici utworzone wskutek rozerwania dłuższych filamentów. Ich tworzenie sprzyja rozprzestrzenianiu się sinic.

Beocyty to komórki reproduktywne sinic pleurokapsularnych. Powstają one wskutek wielokrotnych podziałów komórki macierzystej. Są otoczone wspólną ścianą, pozostałą po komórce macierzystej, i dodatkowo grubą warstwą włóknistego egzopolisacharydu.

Ruchy ślizgowe

Sinice są ruchliwe. Jednakże jest to tylko ruch pełzający odbywający się po stałym podłożu.

Zachodzi on przez rotację nici wokół jej osi podłużnej co wywołuje wrażenie kołysania lub drgania.

Wiązanie azotu

Sinice są zdolne do wiązania azotu atmosferycznego. W normalnych warunkach wzrostu na świetle wiązanie azotu jest niemożliwe (enzym nitrogenaza jest wrażliwy na tlen), jednakże syntezę enzymu można umożliwić stosując odpowiednie warunki: inkubacja komórek w warunkach beztlenowych na świetle, w obecności DCMU (dichlorofenylometylomocznik).

Metabolizm tlenowy

Wiele sinic występuje w wodach zawierających znaczne stężenie siarkowodoru. W obecności H2S zachodzi fotosynteza beztlenowa :

CO2 + 2H2S <CH2O> + H2O + 2S

Bezwzględna fotoautotrofia

Sinice to fotoautotrofy tzn. mogą rosnąć tylko w obecności światła. Tylko kilka sinic może rosnąć w ciemności utleniając cukry tzn. są chemoorganotroficzne.

Bakterie prochloralne

Łączą one cechy typowe dla prokariotów z cechami zielenic. Maja typową budowę prokariotyczną (gramoujemna ściana komórkowa z peptydoglikanem, brak organelli i jądra), ale oprócz chlorofilu α zawierają także chlorofil b. Od sinic odróżnia je brak białek fikobilinowych, cyjanoficyny i kwasu poli-β-hydroksymasłowego. Zaliczamy do nich:


Wyszukiwarka