CYANOPROKARYOTA CYANOBACTERIA CYANOPHYTA MODROZELENE ALGE

Transcript

1 CYANOBACTERIA CYANOPHYTA MODROZELENE ALGE

2 najstarija grupa fotoautotrofnih organizama (fosilni ostaci od pre oko 3 milijarde godina) savremeni predstavnici: prokariotska ćelijska organizacija (domen Eubacteria) sadrže hlorofil a, karotenoide i fikobiline rezervna supstanca - glikogen odsustvo pokretnih spora u ciklusu razvića odsustvo polnog razmnožavanja široko rasprostranjene, sve ekološke grupe često modrozelene boje (gr. kyanos = tamno plav)

3 građa vegetativne ćelije, 4 osnovna dela: galertni omotač ćelijski zid hromatoplazma (periplazma) nukleoplazma (centroplazma, nukleoid) cijanoficinska zrnca i karboksizomi nukleoid galertni omotač ćelijski zid plazmalema ribozomi tilakoid hromatoplazma

4 Galertni omotač jednoćelijskih kapsula trihalnih funkcija: zaštita od isušivanja zaštita od parazita i epifita zaštita od herbivora zaštita od UV zračenja kretanje puzanjem ne učestvuje u deobi ćelije sara

5 Ćelijski zid vegetativne ćelije oscilinska vlakna S sloj spoljašnja membrana periplazmatični prostor murein ćelijska membrana Ćelijski zid kod algi koje se ne kreću Ćelijski zid kod algi koje se kreću

6 poprečni ćelijski zidovi trihalnih samo L1 i L2 sloj u njima pore kroz koje se odvija komunikacija između susednih ćelija preko mikroplazmodezmi L1 L2 L3 L4

7 HROMATOPLAZMA tilakoidi membranske strukture sa hlorofilom a, fikobilizomima (fikobilini), karotenoidima i zrncima glikogena (rezervna supstanca) 70S ribozomi ipak, najgušći u nukleoplazmi cijanoficinska zrnca rezerva azota karboksizomi višeugaona tela sa enzimima rubisko (fiksacija CO2) i ugljenik-anhidrazom (HCO3 - u CO2) volutinska zrnca rezerve fosfora

8 gasne vakuole (eng. aerotopes) od gasnih vezikula obavijenih čvrstom proteinskom membranom propustnom za gasove i nepropustnom za vodu gasne vezikule višeugaone na poprečnom preseku gasovi iz okolne sredine (gasovi male mol. težine H2, N2, O2, CO2, CH4) pritisak 1 atm

9 pod svetlosnim mikroskopom boja ćelije sa puno gasnih vakuola je tamnija, jer one zbog gasova u sebi upijaju svetlost

10 gasne vakuole se nalaze: u određenom delu životnog ciklusa ili određenim ćelijama (npr. ćelije hormogonija) stalno ili povremeno prisustvo gasnih vakuola obezbeđuje: manju spec. težinu algama koje ih poseduju kontrolu položaja u vodenom stubu posebno kod planktonskih predstavnika utiču na povećanje ili smanjenje plovnosti

11 NUKLEOPLAZMA ekvivalent jedru eukariota u centralnom delu ćelije, bezbojna sadrži genetički materijal, hromozom najčešće kružni molekul DNK nema histona (baznih proteina) nema membrane oko nukleoplazme nema jedarca puno 70S ribozoma

12 Specifične ćelije HETEROCISTA kod trihalnih modrozelenih algi nastaje transformacijom od vegetativne ćelije: rastvaraju se granule glikogena gube se tilakoidi i pigmenti, nemaju sposobnost fotosinteze ćelijski zid ima 7 slojeva pore, prostori za komunikaciju sa susednom ćelijom, na jednom kraju (monoporne) ili oba kraja (biporne)

13 prema položaju u trihomu heterocista može biti: bazalna terminlna interkalarna terminalna monoporna bazalna monoporna interkalarna biporna

14 heterocistase ne deli, kad ugine na tom mestu dolazi do fragmentacije trihoma unutar heterociste nema O2 anaerobni uslovi, to pogoduje funkcionisanju enzima nitrogenaze osnovna uloga u fiksaciji atmosferskog azota: iz heterociste u veg. ćeliju kroz pore prolaze glutamati (u njima vezan N) iz veg. ćelije u heterocistu kroz pore prolaze produkti fotosinteze

15 Specifične ćelije AKINET transformacijom od vegetativne ćelije: većih dimenzija više rezervnih materija (glikogena i cijanoficinskih zrnaca), zato je tamnije boje veoma debeo ćelijski zid bez pora tolerantniji na nepovoljne uslove sredine (sušu, ekstremne temperature, nedostatak N) veća količina DNK

16 funkcija akineta: preživljavanje nepovoljnih uslova sredine vegetativno razmnožavanje dele se i daju nove jedinke, period mirovanja nije obavezujući heterociste akineti

17 Građa talusa: Jednoćelijski (1) agregati ćelija (!) (2) kolonijski jednoćelijske jedinke (3) višećelijske jedinke (4) 1 Synechococcus sp. 2 1 Chamaesiphon sp. Chroococcus sp. 3 4 Gloeotrichia sp. Gloeocapsa sp.

18 Građa talusa: trihalni (končast) 1, 3 Arthrospira sp. homocitni (1) heterocitni (2) negranat (3) 4 2,3 Anabaena sp. granat (4) prividno granat (5) 5 Hapalosiphon sp. Tolypothrix sp.

19 samo kod končastih modrozelenih algi: trihom niz vegetativnih ćelija filament trihom obavijen sarom (galertnim omotačem) trihom sara filament trihom

20 ISHRANA, PIGMENTI, REZERVNE SUPSTANCE tipovi ishrane: fotoautotrofi - najbrojniji fotoauksotrofi fakultativni anaerobni fotoautotrofi fakultativni fotoheterotrofi fakultativni hemoheterotrofi fakultativni heterotrofi diazotrofi fiksacija atmosferskog azota

21 pigmenti: hlorofil a CYANOPROKARYOTA karotenoidi β karoten, miksoksantofil u unutrašnjosti tilakoida fikobilini u fikobilizomima na membrani tilakoida FIKOBILIZOM membrana tilakoida fikoeritrin fikocijanin alofikocijanin

22 Prochloraceae bez fikobilina, ali imaju hlorofile a i b, rodovi Prochloron i Prochlorococcus 1 rod - hlorofil a i d u planktonu mora, malih dimenzija (pikoplankton) u ascidijama kao endosimbionti Prochloron sp. Prochlorococcus sp.

23 osnovna rezervna supstanca su granule glikogena cijanoficinska zrnca u obliku višeugaonih telašaca privremena rezerva azota između tilakoida u hromatoplazmni volutinska zrnca (polifosfatan telašca) sferična privremena rezerva fosfata

24 RAZMNOŽAVANJE vegetativno i sporulativno polno nije zapaženo VEGETATIVNO: deobom ćelije jednoćelijske raskidanjem kolonije kolonijske fragmentacijom (hormogonijama) trihalne akinetima hormocistama manja grupa veg. ćelija obavijena zajedničkim debelim sluznim omotačem

25 SPORULATIVNO retko prisutno endospore Dermocarpa sp. egzospore Chamaesiphon sp. Dermocarpa sp. Chamaesiphon sp.

26 EKOLOGIJA I RASPORSTRANJENJE velika genetička raznovrsnost omogućava im zauzimanje širokog spektra staništa na svim geografskim širinama nalaze se u okeanima, morima i slatkoj vodi (u planktonu i bentosu) i različitim terestričnim ekosistemima (aerofite) brojni ekstremofili - naseljavaju staništa sa ekstremnim uslovima za život, npr. termalne vode i izvori, površina snega i leda, solane, pećine, zamrznuta jezera i stene na Antarktiku,...

27 endosimbionti u lišajevima, biljkama, protistama, sunđerima, hordatima (ascidijama)

28 troprsti lenjivac na i u mrtvom delu kože i pukotinama dlaka žive jednoćelijske cijanoprokariote i zelene alge, koje mu obezbeđuju dobru kamuflažu u tropskim kišnim šumama (maslinasto zelenkastu boju)

29 kod belih medveda i foka u zoološkim vrtovima povremeno je zapaženo razviće cijanoprokariota i zelenih algi na krznu, prednosti nepoznate

30 akvatične cijanoprokariota često dovode do cvetanja vode masovan razvoj najčešće planktonskih algi u, za njih, veoma povoljnim uslovima sredine nakon uginuća, u vodu se oslobađa velika količina cijanotoksina jedinjenja koja su normalan produkt njihovog metabolizma, ali su toksična za druge organizme, pa i čoveka

31 značajna uloga u formiranju stena u: slatkoj vodi sedra (tufovi ili travertina) okeanima i morima stromatoliti sedimentne stene nastale kao posledica fotosintetske aktivnosti cijanoprokariota i biljaka velika potrošnja CO 2 u fotosintezi dovodi do razlaganja Ca(HCO 3 ) 2 iz vode na slobodnu nestabilnu H 2 CO 3 i nerastvorljiv CaCO 3, koji se taloži sa drugim česticama iz vode u galertnim omotačima modrozelenih algi, one nastavljaju da rastu u novom sloju iznad novonastale stene

32 sedra ili travertin - drevno ime je lapis tiburtinus, što znači tiburski kamen, po starovekovnom gradu Tibur u Laciju (današnji Tivoli blizu Rima) Pamukkale, Turska NP Krka, Hrvatska Fontana Di Trevi, Rim Koloseum, Rim

33 stromatoliti (gr. stroma = dušek, krevet, sloj i lithos = stena) Zaliv ajkula u zapadnoj Australiji, Bahami

34 najstarija grupa autotrofnih organizama, termofili najstariji fosilni ostaci datiraju od oko pre oko 3 milijarde godina (iz prekambrijske ere arheozoik), to su fosilni stromatoliti sa cijanobakterijama samostalna i izolovana grana evolucije u okviru domena Eubacteria, učestvovale u primarnoj endosimbiozi

35 KLASIFIKACIJA Klasa: Chroococcophyceae Red: Chroococcales Klasa: Hormogoniophyceae Red: Oscillatoriales Red: Nostocales

36 Klasa Chroococcophyceae hemimonadne i kokoidne ćelije, izopolarne i heteropolarne ćelije sa gasnim vakuolama jednoćelijske i kolonijske (jedinke jednoćelijske) i agregati ćelija razmnožavanje deobom ćelije, raskidanjem kolonije, endosporama i egzosporama planktonske (slatke vode, mora i okeni), ređe bentosne, aerofitske, zemljišne, razni ekstremofili

37 Prochlorococcus sp. Synechococcus sp. Chroococcus sp. Gloeocapsa sp. Microcystis sp. Snowella sp. Merismopedia sp. Chamaesiphon sp.

38 Klasa Hormogoniophyceae trihalne (homcitne i heterocitne) i kolonijske (jedinke trihalne), sa sarom i bez sare, sa gasnim vakuolama negranate, granate ili prividno granate razmnožavanje hormogonijama, hormocistama, akinetima, raskidanjem kolonije produkuju toksine, obavljaju azotofiksaciju planktonske i bentosne (slatke vode, mora i okeani), aerofitske, zemljišne, razni ekstremofili

39 Oscillatoriales homocitni trihomi bez heterocisti Lyngbya sp. Spirulina sp. Planktothrix rubescens Trichodesmium erythraeum Microcoleus sp.

40 Nostocales hetereocitni trihomi sa heterocistama i akinetima Calothrix sp. Anabaena sp. Stigonema sp. Cylindrospermopsis sp. Scytonema sp.

41 Mastigocladus laminosus obligatni termofil, u termalnim izvorima širom sveta (i na Antarktiku) temp C; ph >7,5; nizak salinitet u termalnim banjama Srbije (Jošanička, Vranjska, Sijarinska)