Tema 9: Bacteris fotosintètics. Els cianobacteris (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Botànica
Año del apunte 2016
Páginas 8
Fecha de subida 14/04/2016
Descargas 18
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 9: BACTERIS FOTOSINTETITCS: Els cianobacteris són fotosintètics i oxigènics, perquè de retruc en la fotosíntesi alliberen oxigen.
Hi ha una gran diversitat de metabolismes i rutes metabòliques per tant s’ha inventat un sistema per classificar-los poden presentar 3 tipus de nutricions diferents: segons la font de carboni, segons la font d’energia i segons el donador d’electrons.
El cianobacteris com són relativament primitius tenen certa plasticitat metabòlica i tot i ser fotosintètics poden fer servir compostos orgànics com a font de C. A nosaltres ens interessaren com a organismes fotosintètics tenen clorofil·la com a pigment principal, verd que pot ser clorofil·la A, b o d en altres, pigments accessoris com carotens que eviten la oxidació, són antioxidants i capten energia de manera que amplien l’espectre de les clorofil·les, i les ficobiliproteines que no són exclusives de cianobacteris però les tenen molt poques algues: en cianobacteris i en rodòfits, algues vermelles. Ficoeritrines són vermelles i les ficocianines i aloficocianines que són de color cian, blavós. Les principals són les blaves, que apareixen quasi sempre.
Cèl·lula dels cianobacteris No tenen nucli, són procariotes, tot i que el material genètic es troba al centre de la cèl·lula i no està envoltat de cap membrana, per tant com que està al centre s’anomena nucleoplasma a la zona on trobem el DNA procariòtic. Més cap a la perifèria apareixen els tilacoides, la part assimiladora de la cèl·lula que fa la fotosíntesi, cavitats recobertes de membrana on té lloc la fotosíntesi. Concretament, els fotosistemes I i II de la membrana són els que fan la fotosíntesi.
En el cianobacteris a més trobem el phycobilisoma, que al microscopi electrònic es veu com un punt negre. Són estructures proteiques formades per ficobiliproteines, pigments accessoris. És una mena d’antena que capta l’energia lluminosa i li transmet a les clorofil·les dels fotosistemes.
El citoplasma és molt més dens i trobem certes intrusions: grànuls de volutina (grànuls de reserva de fòsfor, fosfat), de cianoficina (grànuls de reserva d’aa, de Nitrogen) i de glicogen (reserva energètica, polisacàrids). També trobem ribosomes en el citoplasma, que són 70S, així com vacúols que no són equivalents als eucariotes, qui no tenen un sistema intern de membrana sinó que són sacs plens de gas anàlegs als eucariotes, que tenen la funció de regular la seva flotabilitat en funció de l’absorció de gas, i carboxisomes estructures polièdriques que contenen rubisco, l’enzim que s’encarrega de la fixació del C. Els carboxisomes és el que en cloroplasts d’eucariotes anomenem pirenoides, que també tenen rubisco.
A més, com a bacteris GRAMS – tenen estructures externes: una membrana plasmàtica, una paret cel·lular de peptidoglicans i una membrana externa per fora la paret. I a més en aquests trobem una altra membrana externa completament que s’anomena beina, una capa de polisacàrids, moc, mucilaginosa, que s’encarrega de retenir i emmagatzemar aigua per evitar la deshidratació de la cèl·lula.
A més, han assolit un grau de complexitat relativament alt dins els procariotes ja que han assolit diferenciació de treball, diferenciació cel·lular trobem els acinets i els heterocists.
- Acinets: morfològicament els veiem com cèl·lules més grans amb parets més gruixudes, i dins tenen un citoplasma amb moltes inclusions, molts grànuls de cianofisina i glicogen, de sucres i aminoàcids, i tenen un metabolisme reduït és a dir que són cèl·lules amb funció de resistència en èpoques desfavorables.
No surten en tots els cianobacteris, només en aquells que tenen heterocists.
- Heterocists: també són cèl·lules però més grans de parets més gruixudes, que al microscopi es veuen com buides, que no tenen res a dins, perquè són cèl·lules que s’encarreguen exclusivament de la fixació de N atmosfèric, fet que implica que l’enzim que s’encarrega d’aixo sigui molt sensible a l’oxigen i aleshores si la cèl·lula fés la fotosíntesi oxidarien els enzims, per tant ha de rebre nutrients de les cèl·lules adjacents, no són cèl·lules fotosintètiques. I quan una cèl·lula es transforma en un heterocist no pot tornar enrere, l’únic que li queda és morir-se. Tenen corpuscles polars, engruiximents de la paret que formen un porus.
Reproducció asexual els cianobacteris es reprodueixen per fissió primària però tenen algunes estructures especialitzades:  Hormogonis: fragments de filament, de tricoma, de colònia, que només es troben en cianobacteris filamentosos i són estructures que se separen de la resta del filament, ja que es poden moure.
El filament és tot: la beina i el tricoma (filament que formen només les cèl·lules, sense la beina).
 Beòcits (endòspores): cèl·lules que es divideixen de manera interna en múltiples cèl·lules i les trenca i allibera les endòspores al medi. Aquest tipus de reproducció es dóna en bacteris coccoides, rodons.
Moviment Els flagels són exclusius d’eucariotes, per tant, els hormogonis i altres es mouen per “gliding”, per lliscament, no per flagels, de manera que els porus treuen moc i la cèl·lula s’impulsa per la banda contraria a l’expulsió de moc. A la part més externa tenen unes parets, capes de fibril·les que tenen una orientació: paral·leles a l’eix del filament o diagonals a l’eix.
 Si les fibres estan orientades en diagonal, quan el moc surt dels porus es filtra pels canals i en ves d’empènyer fa girar la colònia, però si les fibres són rectes, paral·leles a l’eix de la colònia, simplement avança, no fa girar la colònia.
Diversitat Ordre dels croococcals: cianobacteris coccoides que poden ser unicel·lulars o colonials.
En aquest cas són totes colonials: Ordre de les oscil·latorials: trobem la Oscillatoria, bacteri que es mou a poc a poc, i solen ser bacteris filamentosos però sense heterocist, per tant, tampoc hi haurà els acinets. Un dels més freqüents és el Formidium.
Ordre dels nostocals: ordre més complex que conté els cianobacteris més freqüents.
Són filamentosos i tenen heterocists, tot i que els acinets poden ser-hi o no. També trobem formes amb falses ramificacions, filaments que en algun moment el tricoma es trenca per x motiu, i aleshores passem a tenir dos filaments independents. Això passa tant en les nostocals com en les oscil·latorials, però les ramificacions veritables són exclusives de les nostocals, han de tenir una cèl·lula que canviï el seu pla de divisió i es divideixi en una altra direcció.
En el gènere Rivularia, de l’ordre dels nostocals, els heterocists estan a la base, per tan hi ha polarització.
Ecologia Els cianobacteris es troben en una ecologia molt diferent, i molt sovint estan en ambients humits però no constantment: els trobem en ambients marins d’aigua dolça, ambients marins en zona de mar obert, en ambients d’aigua dolça i ambients gelats i fins i tot acompanyant bactèries extremofiles en aigües termals amb temperatures altes, o en ambients terrestres.
Ambient marí La major part de la biomassa de fitoplàncton en realitat són cianobacteris. Blum: creixement exponencial de fitoplàncton, important perquè els cianobacteris sintetitzen cianotoxines que poden ser mortals per l’home i pels animals i quan es donen els blooms, si els peixos o muscles filtren l’aigua amb aquestes toxines, i després ens els mengem ens poden afectar.
 Zona litoral: Rivularia i estromatòlits.
 Zona mar obert: Nodularia Ambients dulciaqüícoles també apareixen cianobacteris que també formen blooms, i prosperen molt bé en aigües contaminades per matèria orgànica, aigües neutrofiques per excessos de adobs, fosfats....
També es troben en aigües termals són capaços d’anular la síntesi oxigènica i en ecologia són els que donen els colors vermells i taronges i els més blancs són estremòfils.
Ambients terrestres Nostoc Simbiosis A més els cianobacteris no són solament de vida lliure sinó també formen simbiosis, com els líquens, que són simbiosis entre fong i alga, externa, és a dir que formen una estructura on conviuen tots dos. Només el 8% del total de líquens tenen com a component algal un cianobacteri, la resta són algues verdes.
El collema és un liquen particular, un liquen gelatinós perquè té la mateixa consistència que el nostoc, on el cianobacteri simbiont és el nòstoc.
Però hi ha altres tipus de simbiosi extracel·lulars: on el cianobacteri no arriba a estar mai dins l’organisme amb el que fa simbiosi com és el cas de Azolla: simbiosi entre cianobacteri (anabaena) i una falguera aquàtica. El cianobacteri és fotosintètic i la falguera també, aleshores els cianobacteris com que tenen tipus cel·lulars diferenciats, fixadores de nitrogen, fan que l’alga guanyi nitrogen, un element que és relativament poc freqüent en el terra. Dins les cavitats creix l’Anabaena.
Azolla Cicades gimnospermes, tropicals, que es troben plantades en parcs, en que també es dóna una simbosi externa en les seves arrels on hi ha cianobacteris que s’hi associen i aporten nitrogen a la planta, a les arrels coral·loides, que són superficials i envolten les cicades.
A mes, també hi ha associacions de simbiosis intracel·lulars exemple, el cloroplast és una simbiosi interna, o com alguns coralls que estableixen associacions amb unes algues eucariotes, zoogenteles, però sembla que en aquestes algues també hi havia síntesi de ficobiliproteïnes, uns pigments accessoris que trobem en els cianobacteris.
En el grup dels leucofits trobem una endosimbiosi entre un cianobacteri i una alga eucariota per formar cianel·les, que no són cloroplasts, perquè no han estat prou assimilats, no són ni un cianobacteri ni un cloroplast perquè encara tenen ADN, és un cloroplast intermig. Es troba en la línia evolutiva de les plantes terrestres, i es pensa que les cianel·les són els predecessors dels cloroplasts de les plantes.
Cianotoxines 2 tipus, sobretot perjudicials pels animals.
La geosmina provoca la olor a terra mullada.
...