Сине-зелёные «водоросли» (цианобактерии, цианеи)

· Относятся к подцарству оксифотобактерии

· Существует около 2 тыс. видов цианобактерий (водные или реже почвенные автотрофные организмы); основная масса видов населяет пресноводные бассейны, немногие виды живут в морях и на суше (входят в состав планктона и бентоса, встречаются в качестве симбионтов во многих лишайниках; на суше цианобактерии живут в почве, образуя налёты на камнях и коре деревьев)

· Возникли свыше 3 млрд. лет назад (предполагается, что изменения в составе атмосферы архея связаны с фотосинтетической активностью цианобактерий)

· Имеют одиночные клетки, могут объединяться в колонии или образовывать многоклеточные нити

(у некоторых форм нити ветвятся и образуют многорядные слоевища)

· Клетки имеют толстые многослойные клеточные облочки (состоят из полисахаридов, пектиновых веществ, муреина и целлюлозы); часто одеты слизистым чехлом

· Никогда не имеют жгутиков

· Сходны по строению с бактериями (некоторые формы имеют вакуоли, часто встречаются особые газовые вакуоли, наполненные азотом – приспособление для парения в толще воды)

· Нитчатые формы цианобактерий помимо обычных клеток имеют более крупные клетки с утолщёнными стенками – гетероцисты, способные фиксировать азот и снабжать азотистыми веществами прочие клетки нити

· Состав пигментов цианей резко отличается от состава пигментов других автотрофов (у них найден хлорофилл а, несколько каротинов и ксантофилов, фикобилины – особая группа пигментов, известная только у багрянок); клетки имеют очень разнообразную окраску – от сине-зелёной до фиолетовой, красноватой или почти чёрной)

· Способны к аэробному фотосинтезу с выделением кислорода (фотосинтез осуществляется на свободнолежащих в цитоплазме мембранах, содержащих хлорофилл и дополнительные пигменты)

· Продукты фотосинтеза накапливаются в небольших количествах в виде гликопротеида, похожему по химическому составу на гликоген

· Способны к фиксации атмосферного азота (специальные клетки - гетероцисты)

· Являются автотрофами по способу питания, однако способны и к смешанному миксотрофному типу питания

· Размножаются цианобактерии путём простого деления (амитоз); колониальные и нитчатые – распадом колоний или нитей; полового процесса нет

· При неблагоприятных условиях могут образовывать споры

Значение цианобактерий

q Первыми осваивают безжизненные места обитания – вулканические острова, лавовые потоки (первичное почвообразование)

q Способны очищать воду, минерализуя продукты гниения (некоторые виды живут в местах загрязнения органическими веществами, питаясь миксотрофно)

q Азотофиксация

q Встречаются в качестве симбионтов во многих лишайниках

q Входят в состав планктона и бентоса (начальное звено в цепях питания; первичные продуценты в биогеоценозах)

q «Цветение» воды в водоёмах, что отрицательно сказывается на жизни их обитателей

q Искусственно разводятся человеком цинобактерии рода анабена на рисовых полях в тропиках с целью обогащения почвы соединениями азота

· Биоиндикация чистоты водоёмов

Архебактерии

· Согласно современным представлениям архебактерии образуют третье надцарство органического мира (наряду с прокариотами и эукариотами); по другой классификации они формируют отдельное царство прокариот и было открыто в1977 году группой американских учёных

· Архебактерии включают несколько групп организмов, живущих в экстремальных условиях:

q Метаногенные бактерии (метаногены)

- живут в пресных и солёных водах, в болотах, стволах деревьв, желудочно-кишечном тракте жвачных животных, а также людей и насекомых, в тундровых торфах, термальных источниках, в силосных ямах, даже внутри гигантской амёбы, являясь эндосимбионтом последней

- Строгие, облигатные анаэробы (занимают бескислородные ниши и образуют метан как главный продукт анаэробного метаболизма); весь метан современной атмосферы образуется только метаногенными архебактериями

- Имеют очень маленький геном (до сих пор у них не получено ни одного мутанта)

- В природе метаногены завершают анаэробное разложение мёртвых растений и животных и находятся в зависимости от других бактерий, расщепляющих полимерные молекулы, СО₂ и Н₂

q Галобактерии (экстремальные галофилы)

- Встречаются в самых солёных водоёмах на Земле, пустынных щелочных озёрах (насыщенных рас -. творах поваренной соли и щёлочи; на кусочках соли они годами сохраняются живыми), кожанных. изделиях, вызывая их порчу, на сухой солёной рыбе

- Благодаря каротиноидному пигменту окрашены в розовый, красный и оранжевый цвет

- Аэробы, способны и к фотосинтезу (фототрофы), происходящему при участии особого белка пигмента - бактериородопсина (возможен гетеротрофные тип питания)

q Аэробные и анаэробные серозависимые архебактерии и термоацидофильные термоплазмы

- Обитают в горячих кислых водоёмах и почвах, в вулканических расщелинах, нефтях (могут жить при температуре кипящей воды – 108 ^оС и очень высоких давлениях - экстремальные термоацидофилы)

- Осуществляют аэробный хемолитотрофный метаболизм (ассимиляция СО₂ за счёт окисления Н₂ с образованием Н₂S)

· Архебактерии имеют признаки, сближающие их с одной стороны с прокариотами (отсутствие оформленного ядра, кольцевая ДНК, плазмиды), с другой – с эукариотами (наличие родопсина, особенности строения генетического аппарата, например, их ДНК имеет гистоноподобные белки, интроны и процессинг м-РНК), кроме этого они имеют ряд особенностей присущих только им:

q В их клеточных стенках отсутствует пептидогликан муреин и они крайне устойчивы к экстремальным условиям (термоплазмы вообще не имеют клеточной стенки)

q Имеют уникальные мембранные липиды, образующие уникальные однослойные клеточные мембраны

q В т-РНК не имеют урацила, хотя генетический код такой же, как в других царствах

 

Значение архебактерий

· Изучение структурно-функциональной организации архебактерий позволяет глубже познать происхождение и эволюцию живых существ (жизнь архебактерий протекает в условиях, которые превалировали на на ранней стадии истории жизни на Земле, по-видимому они были первыми прокариотными организмами)

· Глобальный биологический метаногенез значительно превосходит геологическую продукцию метана, что возвращает на Землю около 80% энергии окисленого органического субстрата (остаток после метаногенеза служит хорошим азотным и фосфорным удобрением – в Китае сейчас работает 7млн. биогазовых установок, а в Индии 75 тыс. заводов, перерабатывающих навоз в биогаз и удобрения)

· Коферменты биомассы метаногенных бактерий используются в медицине

· Препарат метаногенов КВМ-12 содержит витамин В₁₂ и используется в качестве витаминной добавки к кормам с\х животных

· Биологическая очистка сточных вод, промышленных и бытовых отходов, навозных стоков и т. д.

· Получение биогаза и автомобильного топлива из бытовых и с\х отходов (газовый генератор превращает метан в электричество – свет и тепло для миллионов жителей городов)

· Пурпурные мембраны галобактерий, ориентированные на носителе могут давать электричество, АТФ, обессоливать морскую воду