Цианобактерии в системе живого мира: морфология и жизненный цикл, таксономические группы цианобактерий

Цианобактерии в системе живого мира

Отличительная особенность цианобактерий — в наличии черт, присущих разным царствам живых организмов. На протяжении долгого периода их причисляли к низшим растениям. Но с расширением знаний об эукариотической и прокариотической организации клеток, сине-зеленые водоросли (цианобактерии) стали частью бактерий.

Цианобактерии классифицируются по:

• закономерностям развития культуры;
• постоянным морфологическим признакам;
• специфике клеточного строения;
• нуклеотидной характеристике и размерам генома;
• особенностям углеродного и азотного обмена и др.

Морфология и жизненный цикл цианобактерий

Цианобактерии по строению являются грамотрицательными организмами и включают одноклеточные, многоклеточные и колониальные формы.

Трихом или филамент — специфическая нить, которая является единицей структуры многоклеточных форм. Трихомы бывают простыми, ветвящимися (бывает истинное и ложное ветвление) или могут состоять из одного ряда клеток.

Истинное ветвление заключается в том, что клетки нити делятся в разных плоскостях. В результате образуются однорядные нити с однорядными боковыми ветвями или же многорядные трихомы.

Ложное ветвление подразумевает соединение или прикрепление нитей под углом одна к другой.

Жизненный цикл и строение циантобактерий может сопровождаться формированием коротких нитей или единичных дифференцированных клеток. Эти клетки выполняют различные функции:

• участвуют в процессе размножения (баеоциты, гормогонии);
• способствуют выживанию в неблагоприятных условиях (акинеты или споры);
• помогают азоты фиксироваться в аэробных условиях (гетероцисты).

Способы размножения бактерий

Цианобактерии могут размножаться различными способами:

• бинарным делением;
• почкованием;
• множественным делением;
• гормогониями;
• при помощи обрывков трихома.

Процесс фотосинтеза

Клетки цианобактерий отличаются хорошо развитой системой внутриплазматических мембран, которые представлены в виде тилакоидов. В этих тилакоидах находятся компоненты фотосинтетического аппарата. Исключение составляет род Gloeobacter.

Бескислородный фотосинтез — главная особенность цианобактерий. Первая фотосистема сохраняется свою активность, а вторая фотосистема в это время отключается. Восстановленные соединения серы, водород, отдельные сахара, органические кислоты выступают как экзогенные доноры электронов.

Синтез АТФ происходит за счет циклического электронного транспорта — он связан с первой фотосистемой. Световой метаболизм цианобактерий достаточно гибкий, подтверждением чего является способность переключаться с одного типа фотосинтеза на другой, если условия меняются. Это имеет важное экологическое значение.

Почти все цианобактерии — облигатные фототрофы. При отсутствии света можно наблюдать активный эндогенный метаболизм. Запасенный ранее гликоген выполняет роль субстрата. Получение энергии в темноте возможно благодаря гликолизу.

Построение клетки

Чтобы построить клетку, цианобактериям нужен минимум неорганических веществ:

• углекислота;
• молекулярный азот, нитратные и аммонийные соли;
• минеральные соли, которые служат источником магния, железа, серы и фосфора;
• вода.

Таксономические группы цианобактерий

В соответствии с Международным кодексом номенклатуры бактерий, говорят о 5 порядках цианобактерий:

1. Chroococcales. Это одноклеточные, которые размножаются при помощи почкования или бинарного деления. Для них свойственно образование вокруг клеток чехлов.
2. Pleurocapsales. Также одноклеточные, которые размножаются множественным делением или одновременно бинарным и множественным делением.
3. Oscillatoriales. К ним относят многоклеточных нитчатых. Трихомы у них состоят из ряда вегетативных клеток. Неветвящиеся.
4. Nostocales. Также многоклеточные нитчатые. Трихомы состоят из ряда вегетативных клеток. Бывают гетероцисты и акинеты. Относятся к неветвящимся.
5. Stigoneomatales. Они имеют признаки, которые свойственны предыдущему порядку. Их вегетативные клетки имеют способность делиться в нескольких плоскостях. Как результат — формирование нитей с истинным ветвлением или многорядных трихом.