Общие сведения о цианобактериях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Крымский Агротехнологический Университет

Агрономический факультет

РЕФЕРАТ

на тему: Общие сведения о цианобактериях

Выполнила: Глазова А.В.

Проверила: Иванова-Ханина Л.В.

Симферополь 2014 г.

Содержание

1. Общие сведения о цианобактериях

2. Строение цианобактерий

3. Распространение цианобактерий

4. Роль в природе

Список литературы

1. Общие сведения о цианобактериях

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.

Цианобактерии распространены в морях и пресных водоемах, почвенном покрове, могут участвовать в симбиозах (лишайники). Весомую часть фитопланктона водоемов составляют водоросли данной группы. Они способны образовывать толстые многослойные покровы на субстрате. 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.

2. Строение цианобактерий

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.

Рис. 1. Морфология цианобактерий: 1)Gloeocapsa; 2)Nostoc; 3) Anabaena; 4) Oscillatoria, 5) Lyngbya;

Специализированные клетки: А) гормогонии; б) гетероцисты

3. Распространение цианобактерий

Цианобактерии широко распространены в самых разнообразных экологических нишах по всему земному шару, за что получили название космополитных организмов. Такое широкое распространение связано с биологическими свойствами цианобактерии -- специфическим метаболизмом, высокой устойчивостью к изменению таких параметров среды, как температура, влажность,, освещенность, засоленность, ультрафиолетовое и радиационное облучение и т.д. Цианобактерии обитают в тундре, в снегах и льдах, в пустынях, в горячих исто чниках с температурой до 80С, в засоленных озерах и почве. В незаселенных местообитаниях они начинают сукцессию и образуют почвенный слой.

Цианобактерии осваивают различные субстраты в водной и наземной среде, способны осуществлять метаболизм в темноте, в течение десятков лет сохраняют жизнеспособность в высушенном состоянии и оживают при увеличении влажности субстрата или воздуха в течение нескольких минут. Все это указывает на большую филогенетическую древность группы.

Цианобактерии водоемов. Водная среда является для цианобактерий первичным и естественным местообитанием. Они широко распространены в морях и в различных континентальных водоемах: в соленых и пресных, со стоячей и проточной, с чистой и загрязненной водой, в холодных и горячих источниках, однако по разнообразию морские формы уступают пресноводным (Кондратьева, 1996). В водоемах повсеместно распространены и планктонные, и бентосные формы цианобактерий. Массовое развитие цианобактерий часто является причиной «цветения» воды, причем в зонах с более теплым климатом «цветение» бывает более бурным. Это явление отмечено не только для пресных, но и для соленых водоемов. Среди цианобактерий континентальных соленых водоемов не встречены морские виды или они составляют очень незначительный процент. В таких водоемах встречаются в основном пресноводные формы, способные выдерживать высокие концентрации солей. Обитатели соленых водоемов условно могут быть подразделены на три группы. Первые - типичные представители соленых водоемов, которые никогда не встречаются в пресных. Вторая группа -- обитатели пресных вод, приспособившиеся к жизни в соленых водоемах. И третья группа -- обычные обитатели пресных водоемов, иногда заносимые в соленые и способные переносить высокие концентрации солей.

Цианобактерии термальных источников. Термальные источники, то есть водоемы, температура которых не зависит от температуры окружающей среды и составляет свыше 30С, также являются местом обитания цианобактерии. Цианобактерии способны обитать также в местах со значительной концентрацией сероводорода, где они осуществляют аноксигенный фотосинтез. Отмечено присутствие цианобактерии в грязях и минеральных источниках (Андреюк и др., 1990).

Цианобактерии почв. Цианобактерии широко распространены в почвенных биоценозах. Они принимают участие в накоплении органического вещества и азота, перераспределении различных почвенных элементов, в формировании и разрушении» минеральных субстратов. Цианобактерии заселяют как поверхность, так и различные горизонты почв и поэтому могут считаться первыми гумусообразователями. Они первыми поселяются на голых скалах при отсутствии какого-либо начального органического субстрата. Это возможно благодаря способности цианобактерии к фиксации атмосферного азота. Таким образом, они подготавливают субстрат для дальнейшего заселения его другими организмами. На вновь образуемых, поверхностях цианобактерии являются поставщиками энергетического материала; для гетеротрофных организмов, первым звеном, формирующейся пищевой цепи будущего биоценоза. В почвах наиболее широко представлены цианобактерии из, порядков Chroococcales, Nostocales u Oscillatoriales. Массовое скопление их на , поверхности почвы также носит название «цветение». Распределение цианобактерии в различных типах почв зависит от совокупности ряда факторов -- климата, материнской породы и растительного покрова. Почвенные формы чрезвычайно-засухоустойчивы. Так, вид Nostoc commune обладает способностью к восстановлению жизненных функций через 107 лет (Андреюк и др., 1990). Цианобактерии постоянно присутствуют в поднятой с почв пыли, что является одним из путей их распространения. Возможность жить на поверхности почвы дает цианобактериям их способность противостоять интенсивному солнечному свету путем выработки специальных приспособлений -- темных слизистых чехлов и особой пигментной системы.

Некоторые виды этих организмов участвуют в освоении склонов вулканов. Обычно они обнаруживаются на самых ранних этапах колонизации вулканической лавы, причем среди этих форм встречаются как образующие,так и не образующие гетероцисты.

4. Роль в природе

Цианобактерии, по общепринятой версии, явились «творцами» современной кислородсодержащей атмосферы на Земле, что привело к «кислородной катастрофе» -- глобальному изменению состава атмосферы Земли, произошедшему в самом начале протерозоя (около 2,4 млрд лет назад) которое привело к последующей перестройке биосферы и глобальному гуронскому оледенению. В настоящее время, являясь значительной составляющей океанического планктона, цианобактерии стоят в начале большей части пищевых цепей и производят значительную часть кислорода (вклад точно не определен: наиболее вероятные оценки колеблются от 20 % до 40 %). Цианобактерия Synechocystis стала первым фотосинтезирующим организмом, чей геном был полностью расшифрован.

В настоящее время цианобактерии служат важнейшими модельными объектами исследований в биологии. Им приписывают целебные и оздоравливающе свойства, которые, однако, в настоящее время не нашли подтверждения. Рассматривается возможное применение цианобактерий в создании замкнутых циклов жизнеобеспечения, а также как массовой кормовой или пищевой добавки.

Цианобактерии обладают способностью к азотфиксации, что делает их весьма перспективными продуцентами белка. В цитоплазме клеток откладывается продукт, близкий к гликогену. Такие представители цианобактерий, как носток, спирулина, триходесмиум съедобны и непосредственно употребляются в пищу. Носток образует на бесплодных землях корочки, которые разбухают при увлажнении. В Японии местное население использует в пищу пласты ностока, образующиеся на склонах вулкана и называет их ячменным хлебом Тенгу (Тенгу - добрый горный дух).Спирулина (Spirulina platensis) происходит из Африки -- района озера Чад.Spirulina maxima растет в водах озера Тескоко в Мексике. Еще ацтеки собирали ее с поверхности озер и употребляли в пищу.Из спирулины делали галеты представлявшие собой высушенную массу спирулины.

Анализ показал, что в спирулине содержится 65% белков (больше, чем в соевых бобах), 19% углеводов, 6% пигментов, 4% липидов, 3% волокон и 3% золы. Для белков характерно сбалансированное содержание аминокислот. Клеточная стенка этой водоросли хорошо переваривается.

Спирулину можно культивировать в открытых прудах или в замкнутой системе из полиэтиленовых труб. Урожайность очень высокая: получают до 20 г сухой массы водоросли с 1 м² в день, это выше, чем выход пшеницы, примерно в 10 раз.

Отечественная фармацевтическая промышленность выпускает препарат «Сплат» на основе цианобактерии Spirulina platensis. Он содержит комплекс витаминов и микроэлементов и применяется как общеукрепляющее и иммуностимулирующе средство

цианобактерия морфология природный кислород

Список литературы

1. Емцев В.Т. Микробиология: Учебник для вузов / Емцев В.Т Мишустин Е.Н. - 5-е изд.; перераб. и доп. - М.Дрофа.2005. - 448 с.

2. Гусев М.В. Микробиология: Учебник для вузов. - 4-е изд., - М.: Академия, 2007. - 464 с.

3. Асонов Н.Р. Микробиология: Учебник -4-е изд., перераб. и доп.- М.: КолосC, 2005.-352с.

Размещено на Allbest.ru