Особенности строения и процессов жизнедеятельности цианобактерий

Положение цианобактерий в системе живого мира

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.

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).

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.

Большинство цианобактерий – облигатные фототрофы. В темноте наблюдается активный эндогенный метаболизм. В этом случае субстратом выступает запасенный ранее гликоген. Возможно получение энергии в темноте за счет гликолиза. У некоторых цианобактерий обнаружена способность к хемогетеротрофному росту.

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.