Цианобактерии

1.

Микробиология
Цианобактерии

2. BX Cyanobacteria

• Грамотрицательные бактерии с классической
клеточной стенкой грамотрицательного типа
• Не имеют жгутиков
• Содержат тилакоиды*
• Фотолитоавтотрофы*: оксигенный* фотосинтез +
цикл Кальвина

3. Акинеты

BX Cyanobacteria
Акинеты
o Покоящиеся формы, ОТЛИЧНЫЕ o Уменьшение
от эндоспор
фотосинтеза и
o Утолщенные оболочки (КС и
увеличение дыхания
чехол)
o Множество гранул и запасными
веществами – гликогеном,
полифосфатами, цианофицин
o Предназначены для
переживания неблагоприятных
условий среды –
обезвоживания и пониженных
температур

4. Гетероцисты

BX Cyanobacteria
Гетероцисты
• Специализированный на азотфиксации особый тип клеток
• Множество приспособлений для работы нитрогеназного комплекса
O2
CO2
ФС I и ФС II
Углеводы
ПФОП
Углеводы
CO2 + Р5Ф
ФС I
Цикл Кальвина
Глу
Глу
Глн
АК
N2
Глн
N2
NH3
Нитрогеназный
комплекс
N2
HADH2
ATP
Fd

5. Гетероцисты

BX Cyanobacteria
Гетероцисты

6. Беоциты

BX Cyanobacteria
Беоциты
o Беоциты – мелкие клетки
цианобактерий,
образовавшиеся в результате
дробления
o Макроцит – дробящаяся клетка
o Спорангии – чехол,
наполненный беоцитами

7. BX Cyanobacteria

Электронные микрофотографии
ультратонких срезов Pleurocapsa
sp. CALU 1126
а – макроциты
б – пребеоциты
в и г – ранняя и поздняя стадии
дробления
д и е – свободный беоцит без и с
чехлом
М – макроциты С – спорангий
Б – беоцит Ч – чехол спорангия
Т – тилакоид В – везикулы
Пиневич А.В., Аверина С.Г., Гаврилова О.В., Мигунова
А.В. Беоциты цианобактерии Pleurocapsa sp.:
особенности дифференцированных клеток,
образующихся путем дробления – Микробиология, 2008 г. – Т. 77, №1. – С. 71-78

8. Гормогонии

BX Cyanobacteria
Гормогонии
• Короткие, отличные от обычных нити
цианобактерий
• Предназначены для расселения цианобактерий
на небольшие расстояния:
– Подвижные, положительный фототаксис,
скользящий тип движения
– Газовые вакуоли
• Формируются дифференциацией из родительских
трихом, в местах соединения гетероцист с
клетками

9. Гормогонии

BX Cyanobacteria
Гормогонии

10. Карбоксисомы

BX Cyanobacteria
Карбоксисомы
o Внутриклеточные
геометрически правильные
структуры
o Двадцатигранники
o Содержат РуБисКО и
карбоангидразы, одеты в
белковую оболочку

11. Карбоксисомы

BX Cyanobacteria
Карбоксисомы
• Функция – облегчение и
ускорение процессов
фиксации углерода

12. Тилакоиды

BX Cyanobacteria
Тилакоиды
o Внутрицитоплазматические мембраны
o На мембранах расположены фикобилисомы –
комплекс пигментов
o На этих же мембранах расположены все
компоненты дыхательной и фотосинтетической ЭТЦ

13. Фикобилисомы

BX Cyanobacteria
Фикобилисомы
• ССК цианобактерий, состоящий из различных пигментов:
аллофикоцианиновое ядро и стержни из фикоцианина,
фикоэритринов
• Могут подстраиваться под длины волн, модифицируя
простетические группы (фикобилины), а также окружающие их
белки

14. Z-схема фотосинтеза

P680
P700
NADPH2
Ферредоксин
NADPHредуктаза
NADP+
Феофитин
Пластохинон
Пластоцианин
Цитохром b6f
комплекс
hµ
P700
ATP
hµ
2H2O
4 eP680
hµ
4H+ + O2 ↑

15.

BX Cyanobacteria

16. Экология цианобактерий

BX Cyanobacteria
Экология цианобактерий
• Мезофилы по большей части, но есть как
термофилы, так и психрофилы
• Немногие виды приспосабливаются к пониженной
влажности и к повышенной солености
• Нейтрофилы по большей части, но есть и
щелочеустойчивые виды, и алкалофилы

17. Таксономия цианобактерий

BX Cyanobacteria
Таксономия цианобактерий
• Согласно филогенетической систематике – ?
кластеров
• Определитель бактерий Берджи – 5 субсекций
• Взрывообразное образование таксонов

18.

19. Субсекция I (Chroococcales)

BX Cyanobacteria
Субсекция I (Chroococcales)
• Одиночные бактерии/тетрады
• Бинарно-эквивалентное или неэквивалентное
деление

20. Субсекция II (Pleurocapsales)

BX Cyanobacteria
Субсекция II (Pleurocapsales)
• Одиночные клетки, бинарное деление
• Способны к образованию беоцитов

21. Субсекция III (Oscillatoriales)

BX Cyanobacteria
Субсекция III (Oscillatoriales)
• Трихомные бактерии
• Неветвящиеся
• Не образуют особых форм клеток

22. Субсекция IV (Nostocales)

BX Cyanobacteria
Субсекция IV (Nostocales)
• Трихомные бактерии
• Неветвящиеся
• Могут формировать дифференцированные клетки
(акинеты/гетероцисты/гормогонии)

23. Субсекция V (Stigonematales)

BX Cyanobacteria
Субсекция V (Stigonematales)
• Трихомные цианобактерий
• Могут формировать дифференцированные клетки
(акинеты/гетероцисты/гормогонии)
• Способны к истинному или ложному ветвлению