Біологія. Довідник школяра та абітурієнта

Ціанобактерії

Ціанобактерії (Cyanobacteria) — група грам-негативних одноклітинних, колоніальних та нитчастих прокаріотів, що здатні до фотосинтезу з виділенням Оксигену та нітрогенфіксації. У цих організмів сформований найбільший геном серед прокаріотів.

Їх також називають синьо-зеленими водоростями, посилаючись на зовнішній вигляд та екологічну нішу цих організмів. Саме завдяки цим організмам змінився якісний склад атмосфери Землі, у якій поступово накопичився Оксиген та стало менше вуглекислого газу. Також саме представники цієї групи були захоплені в результаті ендосимбіозу, ставши хлоропластами рослин.

Ціанобактерії — найбільша і найважливіша за впливом на біосферу група живих організмів на Землі. Ціанобактерії мають прокаріотну будову клітин. Клітинна оболонка складається з двох шарів, оточених зовнішньою хвилястою і внутрішньою цитоплазматичними мембранами. Крізь пори в оболонці відбувається обмін речовин між протопластом і навколишнім середовищем. Клітинна оболонка ослизнюється, навколо неї може утворюватись спеціальний слизовий чохол, який оточує кожну окрему клітину, або всі клітини разом, створюючи справжні піхви. Останні складаються з тоненьких волоконець. Клітинну оболонку утворюють пектинові речовини і полісахариди, в ній також є целюлоза.

У протопласті виділяються дві частини: зовнішня щільна інтенсивно забарвлена — хроматоплазма, і внутрішня рідка слабо забарвлена — центроплазма. Тепер виділяють: нуклеоплазму, фотосинтетичні пластини (ламели), рибосоми та інші цитоплазматичні гранули. Цитоплазма нерухлива, містить газові вакуолі. У хроматоплазмі є ламели, розміщені безладно або ж зібрані по кілька в грани. Упорядковані ламели називають парахроматофорами.

На ламелярних структурах містяться пігменти. Хроматоплазма включає також рибосоми, ектопласти (ціафіцинові зерна), кристалічні утворення. Основу центроплазми складають гіалоплазма та ядерні елементи, що включають ДНК. Звичайно це нуклеопротеїди, що набувають такого самого кольору, що і ядерна речовина, тому їх вважають аналогом ядра і називають нуклеоїдом. Від типового ядра нуклеоїд різниться відсутністю ядерної оболонки та ядерця. В центроплазмі є рибосоми, поліфосфатні гранули, включення, вакуолі з клітинним соком. Пігментний апарат об’єднує понад 30 пігментів, які об’єднані в чотири групи: хлорофіли, каротини, ксантофіли та біліпротеїни — фікоціан, фікоеритрин та алофікаціанін.

Продуктами фотосинтезу ціанобактерій є глікопротеїди, полісахариди, волютин (білкового походження), деякі мають краплини Сульфуру.

Ціанобактерії засвоюють атмосферний Нітроген. За способом живлення — автотрофи, рідше — гетеротрофи, або автогетеротрофи (міксотрофи).

Розмножуються нестатево: шляхом поділу клітин надвоє (одноклітинні), а також за допомогою гонідій, коків, гормоцист, гормогоніїв.

Типи фотосинтезуючих мембранних структур у фототрофних бактерій: 1, 3, 4 — у пурпурних бактерій; 5 — у зелених сіркобактерій

Нитчасті частіше розмножуються гормогоніями, що є фрагментами ниток з 2-3 клітин і більше. Їх відокремленню сприяє відмирання некротичних клітин. Гормогонії дають нові особини, у деяких ціанобактерій виявлений примітивний статевий процес.

Група ціанобактерій об’єднує близько 2 000 видів, з них в Україні — понад 500 видів, поширених у вологому ґрунті, поверхневих шарах морських і прісних водойм. Вони можуть жити на голих скелях і в пустелях, у гарячих джерелах з температурою +85 °С і в замерзлих озерах під кригою завтовшки 5 м. Ціанобактерії першими оселяються на згарищах, вулканічних островах (піонери в освоєнні нових територій), часто утворюють скупчення у вигляді кущиків, кірки або щільної маси завтовшки близько 1 м, яка може сягати кількох сотень квадратних метрів.

Ціанобактерії вступають в симбіоз із грибами й утворюють лишайники (носток, анабена, глеокапса, хроококус, стігонема, калотрикс, дихотрикс, хієла), вступають у взаємовигідне співіснування з мохами, папоротями, тваринами. Деякі живуть в хутрі лінивців, забезпечуючи камуфляжний колір.

Ціанобактерії поділяють на три класи: Хроококові — одноклітинні і колоніальні; Хамесифонові — одноклітинні, колоніальні та нитчасті форми; Гормогонієві — ціанобактерії, здатні утворювати гормогонії, за допомогою яких вони розмножуються. Ціанобактерії обумовлюють «цвітіння води»; деякі людина вживає в їжу: носток, спіруліна; деякі можуть використовувати як добрива, завдяки здатності до нітрогенфіксації.