10.Общая характеристика цианобактерий: строение клетки, таллома, способы размножения.

Это большая группа оксигенных фототрофных прокариот. У них, как у водорослей и высших растений, фотосинтез происходит в аэробных условиях при участии хлорофилла а, который входит в состав двух фотосистем с использованием воды как донора электронов и выделением в окружающую среду свободного кислорода.. Цианобактерии преимущественно микроскопические организмы, но многие формы образуют крупные макроскопические колонии. При массовом развитии многих видов их скопления хорошо заметны невооруженным взглядом.Известно коло 2 тысяч видов цианобактерий. Это очень древняя группа организмов, возраст некоторых ископаемых цианобактерий составляет свыше 3 млрд. лет. Цианобактерии – это одноклеточные и многоклеточные организмы с коккоидным, пальмеллоидным, нитчатым и разнонитчатым типом структуры таллома. Жгутиков нет, тем не менее многие формы подвижны. Подвижность обеспечивается благодаря изгибам белковых нитей в одном из слоев клеточной стенки и выделению слизи. Поэтому эти организмы передвигаются скольжением по субстрату. Обязательная составная часть тела нитчатых цианобактерий – трихом – нитевидное образование, состоящее из одного, реже двух-многих рядов физиологически взаимосвязанных клеток. Трихом – цепочки клеток, связанных плазмодесмами. Цвет клеток и талломов цианобактерий преимущественно сине-зеленый, в зависимости от соотношения пигментов колеблется от розовой, зеленой, бурой, коричневой до черной. Основные пигменты цианобактерий: хлорофилл «а», каротиноиды, фикобилипротеиды: фикоцианин, аллофикоцианин (оба имеют синий цвет) и фикоэритрин (красный). Эта группа по составу пигментов наиболее сходна с красными и криптофитовыми водорослями. Запасное вещество – гликогеноподобный полисахарид.

Рассмотрим строение клетки цианобактерий на примере представителя из рода Lyngbya

Снаружи от цитоплазматической мембраны расположена клеточная стенка, состоящая из четырех слоев. Второй слой состоит из муреина (опорный полимерный пептидогликан, состоящий из двух аминосахаров и трех аминокислот; основной компонент клеточной стенки бактерий, отсутствующий у эукариот). Именно этот муреиновый слой и определяет прочность клеточной стенки цианобактерий. Поверх клеточных стенок находятся слизистые слои. У многоклеточных слизь, выделяемая разными клетками обычно сливается, формируя общий чехол или иначе слизистое влагалище. В продольных стенках и септах имеются поры. Протопласты соседних в нити клеток соединяются тяжами, которые называются плазмодесмами. Через плазмодесмы осуществляется передвижение веществ от клетки к клетке. Протопласт клетки характеризуется прежде всего отсутствием органелл - выраженного ядра, ядрышек, вакуолей с клеточным соком, хлоропластов и митохондрий. Центральная часть клетки содержит фибриллы ДНК. Фотосинтетический аппарат, как правило, расположен по периферии клетки и образован сложной системой пластинчатых мембранных структур, которые называются тилакоиды. Тилакоиды не отграничены мембранами от цитоплазмы и содержат фотосинтетические пигменты, которые встроены в их мембраны. Фикобилипротеиды сосредоточены в особых гранулах – фикобилисомах, которые также расположены на тилакоидах. В цитоплазме находятся так же рибосомы и запасные вещества. Продукт фитосинтеза цианобактерий – гликогеноподобный полисахарид, запасными веществами также являются волютин (это полифосфаты), цианофициновые гранулы (они запасают азот) Клетки многих цианобактерий содержат так называемые аэротопы или газовые вакуоли, которые содержат газы. Эти структуры регулируют плавучесть организмов. Газовые вакуоли (или иначе газовые везикулы) представляют собой тесно упакованные наподобие сот субъединицы в виде полых цилиндров с коническими шапочками. Их мембраны состоят только из белков. У нитчатых водорослей все клетки нити могут быть полностью одинаковыми У большинства нитчатых форм клетки дифференцированы по форме и функции. Различают вегетативные клетки, гетероцисты и акинеты. Гетероцисты и акинеты возникают путем дифференцировки вегетативных клеток.

Одноклеточные организмы размножаются простым делением клеток надвое, при этом клеточная стенка врастает внутрь клетки подобно ирисовой диафрагме.

Образование акинет – это лишь один из способов размножения цианобактерий. Один из самых распространенных способов размножения нитчатых форм является образование гормогониев, от которые происходит название класса гормогониевые - основного класса цианобактерий. Гормогониями называют фрагменты трихома, на которые он распадается. Клетки гормогония выделяют слизь, гормогоний выскальзывает из чехла, окружающего трихом и совершая колебательные движения перемещаются по субстрату или в воде. Затем он прорастают в новый организм.

Кроме того некоторые цианобактерии образуют споры или путем их отшнуровывания от клетки, либо содержимое клетки полностью делится и формируется много спор внутри оболочки материнской клетки. Половое размножение у цианобактерий отсутствует.

Цианобактерии очень устойчивы ко многим неблагоприятным факторам окружающей среды. Это обуславливает то, что они освоили все возможные водные и наземные местообитания. Они встречаются в воде и на суше, в пресных и соленых водах. В холодных условиях и в горячих источниках (до 80° C). Благодаря слизистым оболочкам, способным впитывать влагу из воздуха, С-З широко распространены на суше в крайних условиях среды, являясь пионерами в зарастании обнаженных субстратов напр. в Арктике в Антарктике, в горах, на застывшей вулканической лаве.

Цианобактерии часто вступают в симбиотические взаимоотношения с другими организмами (водорослями, простейшими, грибами, мхами, папоротниками, покрытосеменными).