Что такое подцарство оксифотобактерии
Подцарство оксифотобактерии – Oxyphotobacteria
Подцарство объединяет два таксона – отделы цианобактерии и хлороксибактерии.
К хлороксибактериям (Chloroxybacteria) относятся бактерии, обитающие в симбиозе с морскими животными в тропических и субтропических морях, и свободноживущие в северной части Атлантического и Тихого океанов. Открыты в начале 70-х годов. Объединены в род Prochloron. Имеют набор фотосинтезирующих пигментов, сходный с набором пигментов зеленых водорослей и растений.
Цианобактерии (Cyanobacteria) – самая обширная, наиболее богатая формами и самая распространенная группа фотосинтезирующих прокариот (существует около 2000 видов). Они также известны под названием сине-зеленых водорослей (благодаря содержанию хлорофилла и способности осуществлять фотосинтез с выделением кислорода).
Цианобактерии включают одноклеточные и многоклеточные формы (рис. 8. 3).
Рис. 8. 3. Схематическое изображение некоторых цианобактерий.
Распространены цианобактерии в различных водоемах, в почве и на рисовых полях. Их протопласт окружен клеточной стенкой, в которой поверх пептидогликанового слоя имеются «наружная мембрана» и липополисахаридный слой. Фотосинтетический аппарат представлен тилакоидами, которые либо расположены параллельно плазматической мембране, либо сильно извиты и помещаются в периферических участках цитоплазмы.
У цианобактерий имеются сильно дифференцированные клетки, которым нет аналогов ни в одной другой группе бактерий: гетероцисты – имеют толстые клеточные стенки, слабую пигментацию и полярные гранулы, являющиеся местом фиксации азота (N2) в аэробных условиях; акинеты – покоящиеся клетки, выделяющиеся размерами, сильной пигментацией и толстой клеточной стенкой; гормогонии – короткие отрезки, служащие для размножения; баеоциты («мелкие клетки») – репродуктивные клетки, образующиеся при бинарном делении материнской клетки (из одной материнской клетки получается от 4 до 1000 баеоцитов).
В озерах часто бывают вспышки массового размножения цианобактерий. Данный процесс получил название «цветение воды». При этом водоемы перенасыщаются продуктами жизнедеятельности цианобактерий и лишаются запасов кислорода, что отрицательно сказывается на жизни остальных обитателей.
Дата добавления: 2015-08-08 ; просмотров: 2706 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Подцарство оксифотобактерии включает отдел очень древних живых организмов – цианобактерий, называемых также сине-зелеными водорослями.
Цианобактериb, или сине-зеленые водоросли (Cyanobacteria), относятся к фототрофным прокариотам. Несмотря на то что их организация близка к прокариотам (строение клеток, наличие муреина, способность фиксировать азот), имеются и отличия от бактерий: наличие фотосистемы II; организация пигментной системы, аналогичной красным водорослям; фотосинтез с выделением кислорода; водный (в основном пресноводный) образ жизни.
Строение.Клетки – по форме округлые, эллиптические, цилиндрические, бочонковидные – могут оставаться одиночными, объединяться в колонии или образовывать многоклеточные нити.
Клеточная стенка довольно толстая, содержит некоторое количество целлюлозы. Но главными её компонентами являются иные полисахариды и пектиновые вещества. Подобно многим прокариотам, клеточная стенка сине-зеленых водорослей содержит муреин (гликопептид). В клеточной стенке есть поры для сообщения между клетками. Поверх клеточной стенки часто выделяется слизь в виде толстого чехла, предохраняющего от высыхания и облегчающего скольжение.
Кроме того, в цианобактериях возможно фиксирование атмосферного азота. Настоящие вакуоли с клеточным соком редки, но в цитоплазме многих видов этих водорослей имеются газовые вакуоли, или псевдовакуоли Нитчатые формы водорослей (например, осциллятория, носток) помимо обычных клеток имеют более крупные вакуоли, наполненные азотом – гетероцисты (рис.4). Гетероцисты способны фиксировать азот, снабжая таким образом, азотистыми веществами прочие клетки. Считается, что эти вакуоли регулируют плавучесть клетки и позволяют ей парить в толще воды.
У цианобактерий найдены пигменты: хлорофилл a,несколько каротинов и ксантофиллов, а также фикобиллины, модифицирующие их окраску от сине-зеленой, фиолетовой и красноватой почти до черной (синие – фикоцианин и красный фикоэритрин). Пигменты располагаются в одиночных тилакоидах. Фотосинтезирующий аппарат цианобактерий имеет фотосистемы I и II, поэтому способен к аэробному фотосинтезу с выделением кислорода. Продукты фотосинтеза могут накапливаться, хотя и в небольших количествах. Чаще всего это гликопротеид, похожий по химическому составу на гликоген. Большинство цианобактерий, будучи автотрофными организмами, могут синтезировать все вещества клетки за счёт энергии света. Однако они способны и к смешанному типу питания (как гетеротрофы).
Рис. 4. Сине-зеленые водоросли (цианобактерии – Cyanophyta):
А – осциллатория (Oscillatoria); Б – носток (Nostoc); В – анабена (Anabaena); Г – лингбия (Lyngbya); Д – ривулярия (Rivularia); E – глеокапса (Gleocapsa); Ж — хроококк (Chroococcus); 1 –общий вид; 2 – вид при малом увеличении микроскопа; 3 – отдельная нить при большом увеличении; 4 – гетероцисты
Дли цианобактерий, как и для бактерий, характерно наличие нуклеоида в центральной части клетки. B качестве запасных включений в цитоплазме имеются гликоген, волютин, белок цианофицин.
Размножение.И отличие от настоящих бактерий у цианобактерий, не имеющих жгутиков, полового процесса нет.
Вегетативное размножение одноклеточных и колониальных форм происходит за счёт деления клетки пополам (как у бактерии); у нитчатых форм разделение происходит по гетероцистам.
Распространение и значение.За счет своей миксотрофности (авто- и гетеротрофный способ питания), а также азотфиксации сине-зеленые водоросли встречаются и в воде, и на суше. Их массовое развитие в воде вызывает «цветение» воды. При гниении клеток в воду выделяются токсические вещества, поэтому вода приобретает неприятный запах. Благодаря газовым вакуолям цианеи всплывают на поверхность воды, на которой образуется маслянистая пленка, не пропускающая воздух. Вода становится непригодной для питья и вызывает массовую гибель рыб (замор). На суше образуют налеты на камнях и коре деревьев, входя в симбиоз с грибами и образуя лишайники. Среди относительно немногих случаев полезного использования человеком цианобактерий – искусственное разведение видов анабена (Anabena oryza) на рисовых полях в тропиках с целью обогащения почвы соединениями азота. Внесение в почву перед посевом анабены повышает урожайность риса на 50 % за счет фиксации азота из атмосферы. Некоторые виды спирулины (Spirulina maxima) содержат физиологически активные вещества, йодсодержащие гормоны и простагландины и рекомендуются для использования в качестве пищевых добавок.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
ПОДЦАРСТВО ОКСИФОТОБАКТЕРИИ — OXYPHOTOBACTERIA
Подцарство оксифотобактерии включает отдел очень древних живых организмов – цианобактерий, называемых также сине-зелеными водорослями.
Цианобактериb, или сине-зеленые водоросли (Cyanobacteria), относятся к фототрофным прокариотам. Несмотря на то что их организация близка к прокариотам (строение клеток, наличие муреина, способность фиксировать азот), имеются и отличия от бактерий: наличие фотосистемы II; организация пигментной системы, аналогичной красным водорослям; фотосинтез с выделением кислорода; водный (в основном пресноводный) образ жизни.
Строение.Клетки – по форме округлые, эллиптические, цилиндрические, бочонковидные – могут оставаться одиночными, объединяться в колонии или образовывать многоклеточные нити.
Клеточная стенка довольно толстая, содержит некоторое количество целлюлозы. Но главными её компонентами являются иные полисахариды и пектиновые вещества. Подобно многим прокариотам, клеточная стенка сине-зеленых водорослей содержит муреин (гликопептид). В клеточной стенке есть поры для сообщения между клетками. Поверх клеточной стенки часто выделяется слизь в виде толстого чехла, предохраняющего от высыхания и облегчающего скольжение.
Кроме того, в цианобактериях возможно фиксирование атмосферного азота. Настоящие вакуоли с клеточным соком редки, но в цитоплазме многих видов этих водорослей имеются газовые вакуоли, или псевдовакуоли Нитчатые формы водорослей (например, осциллятория, носток) помимо обычных клеток имеют более крупные вакуоли, наполненные азотом – гетероцисты (рис.4). Гетероцисты способны фиксировать азот, снабжая таким образом, азотистыми веществами прочие клетки. Считается, что эти вакуоли регулируют плавучесть клетки и позволяют ей парить в толще воды.
У цианобактерий найдены пигменты: хлорофилл a,несколько каротинов и ксантофиллов, а также фикобиллины, модифицирующие их окраску от сине-зеленой, фиолетовой и красноватой почти до черной (синие – фикоцианин и красный фикоэритрин). Пигменты располагаются в одиночных тилакоидах. Фотосинтезирующий аппарат цианобактерий имеет фотосистемы I и II, поэтому способен к аэробному фотосинтезу с выделением кислорода. Продукты фотосинтеза могут накапливаться, хотя и в небольших количествах. Чаще всего это гликопротеид, похожий по химическому составу на гликоген. Большинство цианобактерий, будучи автотрофными организмами, могут синтезировать все вещества клетки за счёт энергии света. Однако они способны и к смешанному типу питания (как гетеротрофы).
Рис. 4. Сине-зеленые водоросли (цианобактерии – Cyanophyta):
А – осциллатория (Oscillatoria); Б – носток (Nostoc); В – анабена (Anabaena); Г – лингбия (Lyngbya); Д – ривулярия (Rivularia); E – глеокапса (Gleocapsa); Ж — хроококк (Chroococcus); 1 –общий вид; 2 – вид при малом увеличении микроскопа; 3 – отдельная нить при большом увеличении; 4 – гетероцисты
Дли цианобактерий, как и для бактерий, характерно наличие нуклеоида в центральной части клетки. B качестве запасных включений в цитоплазме имеются гликоген, волютин, белок цианофицин.
Размножение.И отличие от настоящих бактерий у цианобактерий, не имеющих жгутиков, полового процесса нет.
Вегетативное размножение одноклеточных и колониальных форм происходит за счёт деления клетки пополам (как у бактерии); у нитчатых форм разделение происходит по гетероцистам.
Распространение и значение.За счет своей миксотрофности (авто- и гетеротрофный способ питания), а также азотфиксации сине-зеленые водоросли встречаются и в воде, и на суше. Их массовое развитие в воде вызывает «цветение» воды. При гниении клеток в воду выделяются токсические вещества, поэтому вода приобретает неприятный запах. Благодаря газовым вакуолям цианеи всплывают на поверхность воды, на которой образуется маслянистая пленка, не пропускающая воздух. Вода становится непригодной для питья и вызывает массовую гибель рыб (замор). На суше образуют налеты на камнях и коре деревьев, входя в симбиоз с грибами и образуя лишайники. Среди относительно немногих случаев полезного использования человеком цианобактерий – искусственное разведение видов анабена (Anabena oryza) на рисовых полях в тропиках с целью обогащения почвы соединениями азота. Внесение в почву перед посевом анабены повышает урожайность риса на 50 % за счет фиксации азота из атмосферы. Некоторые виды спирулины (Spirulina maxima) содержат физиологически активные вещества, йодсодержащие гормоны и простагландины и рекомендуются для использования в качестве пищевых добавок.
Что такое подцарство оксифотобактерии
Синезеленые водоросли насчитывают до 1500 видов [3]. В разных литературных источниках у разных авторов они упоминаются под разными названиями: цианеи, цианобионты, цианофиты, цианобактерии, цианеллы, синезеленые водоросли, сине-зеленые водоросли [12], цианофицеи [13]. Развитие исследований приводит некоторых авторов к изменению взглядов на природу этих организмов и, соответственно, к изменению названия. Так, например, еще в 2001 г. В.Н. Никитина относила их к водорослям и называла цианофитами, а в 2003 г. уже определила их как цианопрокариоты [15, 16]. В основном название выбирается в соответствии с классификацией, предпочтение которой отдает тот или иной автор.
По классификации водорослей Паркера (1982 г.), синезеленые относятся к царству Procaryota, отделу Cyanophycota, классу Cyanophyceae [18].
Схема National Center for Biotechnology Information (NCBI) Taxonomy Browser (2004 г.) определяет их как тип и относит к царству Monera.
Рассмотренные в статье таксономические схемы цианобактерий для наглядности сведены в таблицу 1.
Таблица 1. Таксономические схемы цианобактерий
Международный кодекс номенклатуры бактерий, 1978
бактерий Берджи, 1984-1989
NCBI Taxonomy Browser, 2004
Классификация цианобактерий находится в стадии развития и, по существу, все приводимые рода и виды в настоящее время следует рассматривать как временные и подлежащие значительной модификации.
Основным принципом классификации все еще является фенотипический. Однако такая классификация удобна, так как позволяет определять образцы достаточно простым способом.
Наиболее популярной является таксономическая схема Определителя бактерий Берджи, которая также разделяет бактерии на группы по фенотипическим признакам.
Согласно последнему изданию руководства Берджи, цианобактерии входят в домен Bacteria [24].
Таксономическая схема «Определителя бактерий Берджи» основана на нескольких классификациях: Риппка, Друэ, Гейтлера, классификации, созданной в результате критической переоценки системы Гейтлера, классификации Анагностидиса и Комарека.
Система Друэ основана в основном на морфологии организмов из гербарных образцов, что делает ее неприемлемой для практики. Сложная система Гейтлера основана почти исключительно на морфологических признаках организмов из природных образцов. Путем критической переоценки родов Гейтлера создана еще одна система, основанная на морфологических признаках и способах размножения. В результате критической переоценки родов Гейтлера создана система, основанная, прежде всего, на морфологических признаках и способе размножения цианобактерий. Путем проведения сложной модификации системы Гейтлера с учетом данных по морфологии, ультраструктуре, способах размножения, изменчивости создана современная расширенная система Анагностидиса и Комарека [17]. Наиболее простая система Риппка, приведенная в «Определителе бактерий Берджи», основана почти исключительно на изучении лишь тех цианобактерий, которые имеются в культурах. Данная система использует морфологические признаки, способ размножения, ультраструктуру клеток, физиологические особенности, химический состав и иногда генетические данные [17]. Эта система, как и система Анагностидиса и Комарека, является переходной, так как приближается отчасти к генотипической классификации, т.е. отражает филогению и генетическое родство.
По таксономической схеме Определителя бактерий Берджи, цианобактерии делятся на пять подгрупп. К I и II подгруппам относятся одноклеточные формы или ненитчатые колонии клеток, объединенных наружными слоями клеточной стенки или гелеподобным матриксом. Бактерии каждой подгруппы различаются способом размножения. К III, IV и V подгруппам относятся нитчатые организмы. Бактерии каждой подгруппы различаются между собой способом деления клеток и, как результат, формой трихомов (разветвленные или неразветвленные, однорядные или многорядные). В каждую подгруппу входит несколько родов цианобактерий, а также, наряду с родами, так называемые «группы культур», или «сверхроды», которые в дальнейшем, как предполагается, могут быть разделены на ряд дополнительных родов [17].
Так, например, «группа культур» Cyanothece (подгруппа I) включает семь изученных штаммов, выделенных из разных условий обитания. В целом первая подгруппа включает девять родов (Chamaesiphon, Cyanothece, Gloeobacter, Microcystis, Gloeocapsa, Gloeothece, Myxobaktron, Synechococcus, Synechocystis). Подгруппа II включает шесть родов (Chroococcidiopsis, Dermocarpa, Dermocarpella, Myxosarcina, Pleurocapsa, Xenococcus). Подгруппа III включает девять родов (Arthrospira, Crinalium, Lyngbya, Microcoleus, Oscillatoria, Pseudanabaena, Spirulina, Starria, Trichodesmium). Подгруппа IV включает семь родов (Anabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermum, Nodularia, Nostoc, Scytonema, Calothrix). Подгруппа V включает одиннадцать родов потенциально нитчатых цианобактерий, отличающихся высокой степенью морфологической сложности и дифференцировки (многорядные нити). Это рода Chlorogloeopsis, Fisherella, Geitleria, Stigonema, Cyanobotrys, Loriella, Nostochopsis, Mastigocladopsis, Mastigocoleus, Westiella, Hapalosiphon.
Некоторые авторы [9] на основании анализа гена 16S pРНК относят к цианобактериям и прохлорофитов (порядок Prochlorales), сравнительно недавно открытую группу прокариот, осуществляюших, как и цианобактерии, оксигенный фотосинтез. Прохлорофиты во многом схожи с цианобактериями, однако, в отличие от них, наряду с хлорофиллом а содержат хлорофилл b, не содержат фикобилиновых пигментов.
В систематике цианобактерий еще достаточно много неясного, большие разногласия возникают на каждом уровне их исследования. Но, как полагает Кукк, «виноваты» в такой судьбе сине-зеленые водоросли сами» [12].
Работа выполнена при поддержке гранта фундаментальных исследований ДВО РАН на 2006-2008 гг. «Микроорганизмы Дальнего Востока России: систематика, экология, биотехнологический потенциал».
Презентация к уроку «Подцарство Оксифотобактерии» с занимательным материалом
«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
Подцарство Оксифотобактерии Подготовила учитель биологии Баринова А.А.
План 1.Характеристика 2. Места обитания 3.Значение
1.Характеристика подцарства Оксибактерии Подцарство Оксифотобактерии Oxyphotobacteriobionta делится на два отдела: Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) и Хлороксибактерии. К последнему отделу относят прокариот, объединенных в род прохлорон, открытый в 70-х годах 20 века. Происхождение их неясно. Набор фотосинтетических пигментов идентичен зеленым водорослям и высшим растениям (хлорофиллы а и b). Обитают в симбиозе с асцидиями в тропических и субтропических морях.
Древние цианобактерии, возможно, помогли появиться на Земле новым формам жизни. (Фото Dr. Ron Dengler.) Миллионы лет назад на Земле внезапно возникло множество новых видов живых существ, от членистоногих до иглокожих. Этот феномен назваликембрийским взрывом, и учёные до сих пор пытаются найти ему объяснение. Одним из важных факторов кембрийского взрыва считают увеличение кислорода в атмосфере, что подтверждается и геологическими данными. Правда, не совсем понятно, почему уровень кислорода повысился именно в это время. Исследователи из Бристольского университета (Великобритания) полагают, что дело тут было не столько в кислороде, сколько в азоте. Используя генетические данные, они попытались восстановить взаимоотношения между сине-зелёными водорослями, кои, благодаря своему фотосинтезу, могли вызвать в атмосфере значительные перемены и повлиять тем самым на пути эволюции.
Цианобактерия V, Озеро Роксен (c) okidoki kommunikation
Цианобактерия носток Синезелёная водоросль
Распространены цианобактерии в различных водоемах, в почве и на рисовых полях. Их протопласт окружен клеточной стенкой, в которой поверх пептидогликанового слоя имеются «наружная мембрана» и липополисахаридный слой. Фотосинтетический аппарат представлен тилакоидами, которые либо расположены параллельно плазматической мембране, либо сильно извиты и помещаются в периферических участках цитоплазмы. У цианобактерий имеются сильно дифференцированные клетки, которым нет аналогов ни в одной другой группе бактерий:гетероцисты – имеют толстые клеточные стенки, слабую пигментацию и полярные гранулы, являющиеся местом фиксации азота (N2) в аэробных условиях; акинеты – покоящиеся клетки, выделяющиеся размерами, сильной пигментацией и толстой клеточной стенкой; гормогонии – короткие отрезки, служащие для размножения; баеоциты («мелкие клетки») – репродуктивные клетки, образующиеся при бинарном делении материнской клетки (из одной материнской клетки получается от 4 до 1000 баеоцитов).
Цианобактерии В горячих источниках могут жить и цианобактерии, и пурпурные, и серные бактерии — их многообразие и создает удивительную палитру этих необычных водоемов. Возможно, именно такие горячие водоемы населяли первые жители нашей планеты. (На снимке — один из горячих источников Йеллоустонского национального парка.) Фото с сайта www.mrfs.net
Яд для фотосинтеза В высокогорном озере Моно на востоке американского штата Калифорния обитают удивительные цианобактерии. При фотосинтезе они используют не кислород, а мышьяк, ядовитый практически для всех остальных форм жизни. Возможно, именно с них и начался процесс фотосинтеза на нашей планете, а тот фотосинтез, что снабжает нас всех кислородом и энергией, появился позже. Ученые исследовали расположенное на высоте 2 км щелочное и сильносоленое озеро, когда обнаружили на камнях крупные колонии бактерий в виде налётов зеленого и красного цвета. Ими оказались пурпурные Ectothiorhodospira и цианобактерии, похожие на известную группу Oscillatoria.
В озерах часто бывают вспышки массового размножения цианобактерий. Данный процесс получил название «цветение воды». При этом водоемы перенасыщаются продуктами жизнедеятельности цианобактерий и лишаются запасов кислорода, что отрицательно сказывается на жизни остальных обитателей.
О. Атитлан располагается в горах, выше 3000 м над уровнем моря. Озеро занимает запруженную вулканическим пеплом долину.